Материальный баланс на 1т окиси этилена

Приход	Расход
исходное вещество	кг	м3	Продукт	кг	м3
Этилен………….. Воздух в том числе: кислород…... азот…………			Окись этилена Этилен ………… Кислород………. Азот ……………
Итого:			Итого:

параметры	Вариант
wэ %	2,5		3,5		4,5		5,5		6,5
wв %	97,5		96,5		93,5		94,5		93,5
Х	0,4	0,4	0,45	0,45	0,5	0,5	0,55	0,55	0,6	0,6
G т

Пример 3.4. При электрокрекинге природного газа, содержащего w₁ = 98% (об.) СН₄ и w₂ = 2% (об.) N₂, в газе выходящем из аппарата, содержится w₃ = 15% ацетилена.

Рассчитать материальный баланс процесса на V = 1000 м³ исходного природного газа без учета побочных реакций.

Решение. Получение ацетилена из газообразных углеводородов (главным образом из метана) осуществляется при 1200 - 1600°С:

2СН₄ ⇄ С₂Н₂ + 3Н₂ – 380 кДж

Процесс происходит в электродуговых печах при 1600°C и линейной скорости газа 1000 м/с.

В 1000 м³ исходного газа содержится: СН₄ – 980 м³, N₂ – 20 м³. Процесс идет с изменением объема; при полном превращении метана в ацетилен и в продукционной смеси должно содержаться 25% ацетилена (см. уравнение реакции). Так как по условию в продуктах реакции содержится 15% ацетилена, значит имеет место неполное разложение метана.

Обозначим количество превращенного метана (в м³) через х. Тогда состав смеси, выходящей из печи, можно представить следующим образом:

СН₄…………. 980 – х

С₂Н₂…………

Н₂…………...

N₂…………... 20

______________________

Итого: (1000 + х) м ³

По условию количество ацетилена в газе, выходящем из печи, составляет 15%, т.е.

……………… 15%

(1000 + х)………. 100%

Решая уравнение, получим

т.е. х = 430 м³ и состав газа после крекинга будет следующим:

С₂Н₂ …… = 215 м³ СН₄ …… 980 – х = 980 – 430 = 550 м³

Н₂ ……… = 645 м³ N₂ …….. 20 м³

Результаты расчетов сведены в таблицу:

Материальный баланс печи крекинга (на 1000 м³ природного газа)

Приход		Расход
исходное вещество	м3	кг	% (об.)	продукт	м3	кг	% (об.)
СН4…………. N2 …………..				С2Н2 ………. СН4 ……….. Н2………….. N2 ………….			15,0 38,5 45,0 1,5
Итого:				Итого:

параметры	Вариант
w1 %		95,5		96,5		97,5			95,5
w2 %		4,5		3,5		2,5			4,5
w3 %		13,5		14,5		15,5		14,5		13,5
V м3×103

Пример 3.5. Составить материальный баланс хлоратора в производстве хлорбензола (G = 1т хлорбензола), если состав жидких продуктов в % (масс.) следующий: бензола – w_б = 65,0; хлорбензола – w_х = 32,0; дихлорбензола – w_д = 2,5; трихлорбензола – w_т = 0,5. Технический бензол содержит w₁ = 97,5% (масс.) С₆Н₆. Технический хлор – w₂ = 98% (масс.) Cl₂.

Решение. Хлорбензол является полупродуктом для получения различных производных бензола таких как фенол, анилин и др. Получают его, пропуская хлор в жидкий бензол в присутствии хлорида железа (III). По мере образования хлорбензола кроме основной реакции

С₆Н₆ + Сl₂ → С₆Н₅Сl + НСl (1)