5 Материальный баланс

Материальный баланс химических процессов составляют для определения количеств перерабатываемых и получаемых веществ. Вычисляемые количества веществ могут быть отнесены к единице времени (кг/сутки; кг/ч; кг/с) или к единице массы получаемого продукта. В последнем случае материальный баланс не изменяется с изменением мощности производства.

Определим мощность производства:

Целевая реакция:

(5.1)

Побочная реакция:

(5.2)

Температура реакции, К 613

Время контакта, с 7

Селективность, % 44,5

Конверсия за проход, % 42,1

Состав реакционной массы по примеру авторского свидетельства №713860:

Подано: четыреххлористый углерод, г (моль) = 16 (0,104);

Получено: четыреххлористый углерод, г (моль) = 9,2 (0,059);

перхлорэтилен, г (моль) = 3,6 (0,022);

гексахлорэтан, г = 0,1;

хлор, г (моль) = 3,1 (0,043).

Найдем теоретическую массу перхлорэтилена по реакции (5.1), моль:

2 1

0,104 х

Найдем выход продукта:

Ф = 0,022моль/0,052моль*100% = 42,3%

Найдем, сколько расходуется четыреххлористого углерода для получения 277,8 кг/ч перхлорэтилена:

308г 166г

Х кг/ч 278 кг/ч

Определим, сколько четыреххлористого углерода расходуется на образование побочного продукта по примеру, г:

308 237

у 0,1

Определим образование побочного продукта, гексахлорэтана:

; ;

По реакции 5.2 найдем сколько расходуется четыреххлористого углерода на образование z кг/ч побочного продукта:

308 237

v 7,72

Найдем количество четыреххлористого углерода, которое поступает в реактор потоками 1+5+8:

где 42,1 % - конверсия, а (515,8+10,03) кг/ч - необходимое количество четыреххлористого углерода, расходуемое на целевую и побочную реакцию.

Найдем количество четыреххлористого углерода, которое не вступило в реакцию:

Безвозвратные потери четыреххлористого углерода определяются по формуле:

Из которых: теряется на стадии сернокислой осушки, кг/ч = 0,23 кг/ч, уходит вместе с кубовыми остатками, кг/ч = 7,00 кг/ч.

Итого: возвратный четыреххлористый углерод, кг/ч = 715,67.

Примечание: вышеприведенные расчеты являются приближенными. Более точные расчеты представлены в таблице 2 (см. Приложение 1). В реактор потоки 1 и 5+8 поступают общим потоком, поэтому в таблице 2 общий поток разделен так, что поток 1 (Х+v = 515,8+10,03 кг/ч) реагирует полностью, а поток 5+8 рециркулирует. Поток 5+8 без учета потерь, т. е. в таблице 2 поток 5+8 определяется как + =715,67+7,23 кг/ч.

Таким образом, в реактор поступает 715,67 кг/ч четыреххлористого углерода с рециклом (поток 5+8), и 533,33 кг/ч - исходный четыреххлористый углерод (поток 1). Общий поток четыреххлористого углерода (поток 1+5+8) составляет 1249 кг/ч.