Алкилирование фенола олефинами (стр. 3 из 3)

Степень конверсии аммиака:

и кислорода .

Селективность по пропилену рассчитывается по формуле:

, по аммиаку: , по кислороду: . Результаты расчетов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Компонент	Селективность
	по пропилену	по аммиаку	по О2
акрилонитрил	0.6072	0.6734	0
ацетонитрил	0.1860	0.2063	0
ацетальдегид	0.0153	0	0.1560
пропионовый альдегид	0.0513	0	0.5218
синильная кислота	0.1085	0.1203	0
формальдегид	0.0157	0	0.1592
углекислый газ	0.0160	0	0.1630

Проверка:

, .

Выход на пропущенное сырье в расчете на пропилен рассчитывается по формуле:

. Результаты представлены в табл. 2:

Таблица 2

Компонент	ηi
акрилонитрил	0.4802
ацетонитрил	0.1471
ацетальдегид	0.0121
пропионовый альдегид	0.0406
синильная кислота	0.0858
формальдегид	0.0124
углекислый газ	0.0127

Задание 2.

Для изомеризации н-пентана в изопентан вычислить перепад температур в зоне реакции при адиабатическом ведении процесса. Процесс протекает при давлении 1 атм. В реактор подается 10 т/час н-пентана при 650К и 25 молей водорода на 1 моль пентана при 900К. Степень конверсии н-пентана 10, 20, 50, 70%. Селективность процесса 100%. Потери тепла в окружающую среду составляют 3% от прихода тепла в реактор. Провести графическую и аналитическую зависимости адиабатического перепада температур от степени конверсии н-пентана. Аргументировать технологические приемы, используемые при осуществлении промышленной изомеризации углеводородов.

Решение: Схема реакции представлена на рис. 1:

Рис. 1. Изомеризация н-пентана.

Схема реактора представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема теплового баланса реактора.

Тепло, входящее в реактор, определяется по формуле:

, (1) здесь:

,

,

- определено для Т = 650К из полиномного уравнения, полученного по табличным данным;

определено для Т_вх из полиномного уравнения для С_р н-пентана с помощью функции «Поиск решения» программы «MicrosoftExcel»;

- для 900К определено по табличным данным;

- определено для Т_вх из полиномного уравнения для С_р воды с помощью функции «Поиск решения» программы «MicrosoftExcel»;

, ,

С помощью функции «Поиск решения» программы «MicrosoftExcel» методом наименьших квадратов определено значение Т_вх = 685К.

Энтальпия реакции при данной Т_вх:

Теплота реакции определяется величиной энтальпии реакции, массового расхода реагента, степенью конверсии реагента.

Рассмотрим пример, когда степень конверсии

.

,

Согласно уравнению теплового баланса:

.

Здесь:

,

- определено для Т_вых из полиномного уравнения с помощью функции «Поиск решения» программы «MicrosoftExcel»;

,

- определено для Т_вых из полиномного уравнения для С_р н-пентана с помощью функции «Поиск решения» программы «MicrosoftExcel»;

,

- определено для Т_вых из полиномного уравнения для С_р и-пентана с помощью функции «Поиск решения» программы «MicrosoftExcel»;

С помощью функции «Поиск решения» программы «MicrosoftExcel» методом наименьших квадратов определено значение Т_вых = 687К.

Аналогично определяем значения Т_вых для различных значений степени конверсии. Полученные значения представлены в таблице 3.

Таблица 3

α	Твых
0,1	662
0,2	663
0,5	667
0,7	669

Графическая зависимость перепада температур на входе и выходе от степени конверсии представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Зависимость адиабатического перепада температур от степени конверсии.

При увеличении степени конверсии перепад температур в зоне реакции линейно уменьшается.