Производство 12-дихлорэтана (стр. 4 из 16)

Х₁(C₂H₄) = 28•15,56/62,5 = 6,97 кг/ч

Х₂ (Сl₂) = 71•15,56/62,5 = 17,27 кг/ч

Х₃(НCl) = 6,97•36,5/28 = 9,1 кг/ч

На образование ХЭ:

Х₁X₃ 15,56

С₂Н₄ + НClC₂H₅Сl

28 36,5 64,5

M(C₂H₅Cl) = 64,5 кг/кмоль

Х₁(С₂Н₄) =28•15,56/64,5 = 6,7 кг/ч

В данном случае идет утилизация хлористого водорода, образовавшегося в предыдущих реакциях.

Х₃ (HCl) = 15,56•36,5/64,5=8,8 кг/ч

Определяем суммарное количество образовавшегося хлористого водорода:

На реакцию образования этилхлорида расходуется хлористого водорода – 10,1 кг/ч. остальное количество 94,2 – 8,8 = 85,4 кг/ч растворяется в дихлорэтане сырце.

Общий расход этилена.

Расход технического этилена.

Состав технического этилена, % об.:

Этилен (С₂Н₄) – 99,9

Метан (СН₄) – 0,048

Этан (С₂Н₆) – 0,048

Пропилен (С₃Н₆) – 0,005

Плотность при нормальных условиях [5]

где М – молекулярная масса газа, кг/кмоль

– плотность газа при н.у., кг/м³

22,4 м³ – объем, занимаемый 1 кмоль газа.

(С₂Н₄) = 28/22,4 = 1,250 кг/м³

(СН₄) = 16/22,4 = 0,714 кг/м³

(С₂Н₆) = 30/22,4 = 1,339 кг/м³

(С₃Н₆) = 42/22,4 = 1,875 кг/м³

(С₂Н₂) = 26/22,4 = 1,161 кг/м³

Объем при нормальных условиях [5]

где

– объем, занимаемый газом при н.у., м³

m–масса газа, кг

- плотность газа при н.у., кг/м³

Объемный расход чистого 100%-ого этилена для получения дихлорэтана.

Общий объемный расход этиленовой фракции составит:

Расход остальных газов:

Пропилен

или

Метан

или

Этан

или

Общий массовый расход технического этилена составит:

Состав этилена в массовых процентах

:

[5]

Этилен

Пропилен

Метан

Этан

Общий расход хлора

G = 11288,6 кг/ч – расход чистого 100%-ого хлора пошедшего на реакцию получения 1,2 – дихлорэтана и побочные реакции.

Определим состав технического хлора в массовых процентах.

Определим плотность газов, входящих в состав технического хлора.

(Cl₂) = 71/22,4 = 3,17 кг/м³

(Н₂O)= 18/22,4 = 0,8 кг/м³

(O₂)= 32/22,4 = 1,43 кг/м³

Объемный расход чистого 100%-ого хлора составит:

Объемный расход технического хлора:

Остальные компоненты:

Вода

или

Кислород

или

Массовый расход технического хлора.

(вода)

где

– массовый расход технического хлора

m_i(хлор) – массовый расход 100%-ого (чистого) хлора

m_i(кислород) – массовый расход 100%-ого (чистого) кислорода

m_i(вода) – массовый расход 100%-ого (чистого) водяного пара

Определим состав технического хлора в массовых процентах.

[5]

хлор

вода

кислород

Таблица 5.1. Материальный баланс стадии прямого хлорирование этилена

Приход				Расход
Компоненты			%	Компоненты			%
Технический этиленв том числе:ЭтиленПропиленМетанЭтанТехнический хлор,в том числе:ХлорВодакислород	4484,774481,20,31,232,311392,611288,60,033104	160,17160,040,0070,070,07160,461590,0023,25	27,8872,12	ДХЭ-товарныйПобочные,в том числе:ТХЭВХХЭОтходящие газы,в том числе:Хлористый водородПропиленМетанЭтанВодаКислородПотери ДХЭ	14943342,4311,315,5615,56193,385,40,21,232,30,033104395	1512,853,170,240,245,851,20,0070,070,070,0023,254	94,731,981,172,2
ИТОГО:	15873,7	100	ИТОГО:	15873,7	100

Таблица 5.2. Материальный баланс реактора прямого хлорирование этилена

Приход				Расход
Компоненты			%	Компоненты			%
Технический этилен,в том числе:ЭтиленПропиленМетанЭтанТехнический хлор,в том числеХлорВодаКислород	4484,774481,20,31,232,311392,611288,60,033104	160,17160,040,0070,070,07160,461590,0023,25	27,8872,12	ДХЭ-сырец,в том числе:ДХЭТХЭВХХЭОстальные,в том числе:Хлористый водородПропиленМетанЭтанВодаКислород	1556515254311,315,5615,56193,385,40,31,232,30,033104	157,2154,13,20,240,245,851,20,0070,070,070,0023,25	94,731,17
ИТОГО:	15873,7	100	ИТОГО:	15873,7	100

6. Тепловой баланс

Уравнение теплового баланса в общем виде:

Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ +Q₆+ Q_пот., [6]

где Q₁, Q₂, Q_3, Q₄ – тепловые потоки технического этилена, технического хлора азота и продуктов реакции соответственно, кВт;

Q₅ – теплота экзотермических реакций;

Q₆ – теплота, отводимая кипящим конденсатом, кВт;

Q пот. – теплопотери в окружающую среду, кВт

Исходные данные:

Материальные потоки (из таблицы материального баланса реактора)

Технический этилен:

Технический хлор:

Продукты реакции (ДХЭ – сырец):

Остальные:

Для расчета тепловых расчетов технического хлора, технического этилена, продуктов реакции рассчитаем средние молярные теплоемкости: