Основы проектирования химических производств. Косинцев В.И - 184 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

На реакцию подается лишь около 80 % воздуха от мольного соотноше-
ния метанол: кислород=2 : 1 и процесс проводится с неполным сгоранием во-
дорода, образующегося по реакции (3). Отходящие газы содержат
20−21 % формальдегида, 36−38 % азота и примеси в виде СО, CO
2
, CH
4
,
CH
3
OH, HCOOH и др. Вся эта смесь после охлаждения в котле-утилизаторе и
холодильнике до 60 °С подается в поглотительную башню, орошаемую во-
дой. Полученный раствор формалина содержит 10−12 % метанола, который в
данном случае является желательной примесью, так как препятствует поли-
меризации формальдегида. Молекулярные массы: формалина – 30; метанола
– 32; кислорода – 16.
Производительность реактора по формальдегиду
10000·1000/341/24=1220 кг/ч или 1220/30=40,7 кмоль/ч.
Так как по реакциям (1) и (2) на образование 1 моля формальдегида расходу-
ется 1 моль метанола, то, при 70 % степени превращения метанола в фор-
мальдегид, имеем расход метанола в этом случае
40,7/0,7=58,12 кмоль/ч или 58,12·32=1860 кг/ч.
Определим объемные расходы исходных веществ при нормальных условиях.
Метанол – 58,12·22,4=1300 м
3
/ч.
Спирто-воздушная смесь – 1300/0,4=3250 м
3
/ч.
Воздух – 3250−1300=1950 м
3
/ч, в нем:
кислорода – 1950·0,21=410 м
3
/ч или 410·32/22,4=586 кг/ч;
азота – 1950·0,79=1540 м
3
/ч или 1540·28/22,4=1920 кг/ч.
Определим расход метанола, пошедшего на образование побочных про-
дуктов по реакциям (3)−(6). При общей степени превращения метанола 80 %
имеем расход метанола по побочным реакциям
58,12·(0,8−0,7)=5,81 кмоль/ч.
Не прореагировало метанола 58,12·0,2=11,6 кмоль/ч или 11,6·32=372 кг/ч.
Сумма долей побочных продуктов 1,8+1,6+0,1+0,3=3,8.
Тогда расходы побочных продуктов в отходящих газах будут равны:
Уксусная кислота (HCOOH) – 5,8·1,8/3,8=2,75 кмоль/ч или 2,75·46=126,5
кг/ч.
Диоксид углерода (СО
2
) – 5,8·1,6/3,8=2,45 кмоль/ч или 2,45·44=108,0 кг/ч.
Оксид углерода (СО) – 5,8·0,1/3,8=0,158 кмоль/ч или 0,158·28=4,3 кг/ч.
Метан (СН
4
) – 5,8·0,3/3,8=0,459 кмоль/ч или 0,459·16=7,3 кг/ч.
Для определения расходов водяного пара и водорода составим баланс
по кислороду и водороду. В реактор поступает кислорода:
с воздухом – 586 кг/ч;
в составе метанола – 1860·16/32=930 кг/ч. Всего:586+930=1516 кг/ч.
Расходуется кислорода:
на образование формальдегида – 1220·16/30=650 кг/ч;
на образование НСООН – 126,5·32/46=88 кг/ч;
на образование СО
2
– 108·32/44=78,6 кг/ч;
на образование СО – 4,3·16/28=2,45 кг/ч;
184

Страницы