Дегидрирование этилбензола в стирол

Рис. 2.4. Технологическая схема разделения продуктов дегидрирования этилбензола в стирол при подаче продуктов реакции в паровой фазе:

1-6 – ректификационные  колонны; 7 – сепаратор жидкость- жидкость; I – бензол-толуольная фракция; II – этилбензол; III – стирол; IV – смолы; V – фузельная вода

 

состоящую из колонн 3 и 4.  В колонне 3 отгоняется этилбензол в виде гетероазеотропа с водой. Пары конденсируются, и конденсат поступает во флорентийский сосуд 7. Нижний водный слой возвращается в колонну 3, а верхний углеводородный слой поступает в колонну 4. В этой колонне отгоняется вода от этилбензола в виде гетероазеотропа. Паровой поток этой колонны объединяется с паровым потоком колонны 3. Из куба колонны 4 выводится обезвоженный этилбензол. Кубовый продукт колонны 3 поступает во флорентийский сосуд 7, верхний стирольный слой поступает в отгонную колонну 5, в которой отгоняется вода в виде гетероазеотропа. Пары конденсируются и конденсат поступает во флорентийский сосуд 7, верхний стирольный слой возвращается в колонну 5, а нижний водный слой поступает в отгонную колонну 6. Туда же поступает нижний слой из флорентийского сосуда 7, в котором расслаивается кубовый продукт ректификационной колонны 3. Пары колонны 6 объединяются с парами колонны 5. Из нижней части колонны 5 в паровой фазе может быть выведен стирол, а из куба – раствор смолы. Из куба колонны 6 выводится фузельная вода. Верхние слои флорентийских сосудов – углеводороды, содержащие воду (0,01 - 0,02% мас.), а нижние слои – вода, содержащая углеводороды (0,01% мас.). Поэтому отгонные колонны 2 и 4 могут быть исключены из технологической схемы, так как растворимость воды в углеводородах мала, а этилбензол возвращается на дегидрирование, которое проводится в присутствии воды.

 

 

3 Расчетная часть

Исходные данные для расчета материального баланса установки [6]

Варинт№1

1. Годовая производительность  установки по стиролу ректификату

Gг = 80 тт/год.

2. Число часов  работы установки в году

n = 8400 часов.

3. Конверсия этилбензола

 

К = 44,4%.

4. Селективность  по стиролу

С = 95%.

бензол	0,6
этилбензол	98,5
Растворенный кислород	0,1
Растворенный азот	0,8

5.              Таблица 3.1 Состав свежего технического этилбензола Хiсв (% масс):

5.              Таблица 3.1 Состав свежего технического этилбензола Хiсв (% масс):

Итого: 100

6.

Таблица 3.2 Состав рециркулирующего этилбензола Хiрец (% масс):

бензол	0,15
этилбензол	98,5
толуол	1,75
стирол	1,2

 

 

Итого: 100

7.

Таблица 3.3Состав продуктов разложения этилбензола (% масс):

 

водород	1,74
метан	0,17
этилен	0,43
бензол	1,2
толуол	1,0
стирол	93,2
“C” в CO2	0,06
C” в CO	1,45
смолы + кокс	0,75
Итого:	100

 

 

8. Содержание стирола  в стироле-ректификате

Xcр = 99,8% масс.

9. Потери при  дегидрировании и ректификации (масс):

стирола - 1,5

этилбензола - 1,0.

10. Массовое соотношение  водяной пар: этилбензольная шихта, на входе в реактор дегидрирования

M=3:1

 

4. Расчет  материального баланса установки  каталитического дегидрирования  этилбензола в стирол

 

1. Часовая производительность  установки по стиролу-ректификату

Gґ = Gг*10^6/n = 80*1000000/8400 = 9523,8 кг/ч.

2. Часовая производительность  установки по 100% -ому стиролу

G = Gґ*Xcр/100 = 9523,8*99/100 = 9504,8 кг/ч.

3. Количесиво стирола, поступающего на ректификацию с учетом потерь

Gп = G*100/ (100-1,5) = 9504,8*100/98,5 = 9649,5 кг/ч.

4. Потери стирола

Gстп = Gп - G = 9649,5-9504,8 = 144,7 кг/ч.

5. Количество этилбензола  вступившего в реакцию

Gэбр = Gп*Mэб/ (С*Mст) = 9649,5*106/ (0,95*104) = 10352,7 кг/ч.

6. Количество свежего  этилбензола (100%) с учетом потерь

Gэбсв = Gэбр*100/ (100-1) = 10352,7*100/99 = 10457,3 кг/ч.

7. Потери этилбензола

Gэбп = Gэбсв - Gэбр = 10457,3 - 10352,7 = 104,6 кг/ч.

8. Количество подаваемого  этилбензола (100%) с учетом конверсии

Gэбпод = Gэбр/К = 10352,7/0,444 = 23316,9 кг/ч.

9. Колличество рециркулирующего этилбензола (100%)

Gэбрец = Gэбпод - Gэбр = 23316,9 - 10352,7 = 12964,2 кг/ч.

10. Количество  и состав свежего технического  этилбензола.

Таблица 4.1.

11.

Таблица 4.2. Количество и состав рециркулирующего технического этилбензола

12.

Таблица 4.3 Количество и состав этилбензольной шихты, поступающей в реактор

13. Количество водяного  пара подаваемого в реактор

 

Gв. п. = 23995.2*3 = 71985.6 кг/ч.

 

14.

Таблица 4.5. Количество и состав продуктов разложения этилбензола.

 

C + H2O → CO + H2

GH2O = 6,21*18/12 = 9,3 кг/ч

GCO = 6,21*28/12 = 14,5 кг/ч

GН2 = 6,21*2/12 = 1,04 кг/ч

GO = 14,5 - 6,21 = 8,3 кг/ч

C + 2H2O → CO2 + 2H2

GH2O = 150,1*2*18/12 = 450,3 кг/ч

GCO = 150,1*44/12 = 550,4 кг/ч

GН2 = 150,1*4/12 = 50,03 кг/ч

GO2 = 550,4 - 150,1 = 400,3 кг/ч

GH2O (общ) = 450,3 + 9,3 = 459,6 кг/ч

GН2 (общ) = 50,03 + 1,04 = 51,1 кг/ч

 

  4.5 Материальный баланс разложения этилбензола

 

                                               Список литературы

1. Белов П.С., Крылов И.Ф., Тонконогов Б.П. Методические указания по выполнению графической части курсовых и дипломных проектов. – М.: МИНГ, 1987
2. Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Высшая школа, 2003
3. Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза, ч.1. – М.: Химия, 1973
4. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М. Химия, 1988. -  592с.: ил.
5. Гайле А. А., Сомов В. Е., Варшавский О. М. Ароматические углеводороды: Выделение, применение, рынок: Справочник. – СПб: Химиздат, 2000. – 544с.: ил.
6. В.И.Никонов.,В.А.Заворотный.,Б.П.Тонконогов., Методические указания по выполнению курсовых работ по курсу «Технология нефтехимического синтеза» Часть 1
7. http://www.nknh.ru/year_rep.asp
8. http://www.cmai.com
9. http://www.hydropark.ru/lf/styrene_production.htm
10. http://5ballov.qip.ru/referats/preview/74141/?kursovaya-proizvodstvo-stirola-po-metodu-degidrirovaniya-etilbenzola