Технологический расчет алкилатора

Техническая характеристика алкилатора Диаметр стальной обечайки внутренний, мм — 2400.

Толщина стенки обечайки, мм — 14.

Толщина футеровки, мм — 80.

Высота цилиндрической части, мм -11 800.

Вместимость аппарата, м³ :

• — полная -50
• -полезная () -36

Производительность по этилбензолу (П) в расчете на 1 м³ алкилатора, кг/час -180.

Высота общая, мм — 15 000.

Число аппаратов для обеспечения заданной производительности, шт:

Полученное число округляем до ближайшего большего целого, т.о.

В технологической установке алкилаторы соединяются параллельно.

Тепловой расчёт алкилатора

Исходные данные:

Материальные потоки, кмоль/с:

Этиленовая фракция:

Технический бензол:

Диэтилбензол:

Отходящие газы:

Жидкий алкилат:

Температура на входе в алкилатор, температура на выходе из алкилатора. Определить количество испарившегося бензола в алкилаторе.

Уравнение теплового баланса аппарата в общем виде:

Ф₁+ Ф₂+ Ф₃+ Ф₄= Ф₅+ Ф₆+ Ф₇+ Ф₈+Ф_пот,.

где Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф₅, Ф₆, Ф₇ — тепловые потоки этиленовой фракции, жидкого бензола, диэтилбензола, отходящих газов, алкилата и паров бензола соответственно, кВт; Ф₄ — теплота экзотермических реакций, кВт; Ф₈ — расход теплоты на испарение бензола, кВт; Ф_пот — теплопотери в окружающую среду, кВт.

Для определения значений Ф₁ и Ф₅ рассчитывают средние молярные теплоёмкости этиленовой фракции при температуре 20+273=293 К и отходящих газов при 90+273=363 К.

Расчёт молярных теплоёмкостей:

Теплоёмкость органических веществ находят по формуле:

где — коэффициенты уравнения (по справочнику).

Теплоёмкость простых веществ и неорганических соединений определяется по формуле:

Средние молярные теплоемкости этиленовой фракции при температуре 293 К:

Средние молярные теплоемкости отходящих газов при температуре 363К:

Таблица 6. Расчет средних молярных теплоемкостей.

Тепловой поток этиленовой фракции, кВт:

Тепловой поток отходящих газов, кВт:

Тепловой поток технического бензола, кВт:

Где — количество циркулирующего бензола в системе холодильникконденсатор — алкилатор, кмоль/с; -удельная молярная теплоемкость жидкого бензола при =20.

Тепловой поток диэтилбензола, кВт:

.

Где — удельная молярная теплоемкость диэтилбензола при. Для определения величины Ф₄ рассчитывают теплоты реакции; Результаты расчета в таблице 7. Стандартные теплоты образования исходных реагентов и продуктов реакции берутся из справочной литературы.

Таблица 7. Расчет теплоты экзотермических реакций (в размерности кДж/моль)

Расчет количества теплоты, выделяемой в экзотермических реакциях, кВт:

Общий приход теплоты, кВт:

Для определения теплового потока алкилата рассчитаем его среднюю молярную теплоемкость при температуре 363К. Результаты представлены в таблице 8.

Таблица 8. Расчет средней молярной теплоемкости алкилата.

Тепловой поток жидкого алкилата, кВт:

Тепловой поток паров бензола, кВт:

где — удельная молярная теплоемкость парообразного бензола при 363К.

Расход теплоты на испарение бензола, кВт:

где — молярная масса бензола; - удельная теплота испарения бензола при температуре 363К. .

Принимаем, что потери в окружающую среду составляют 3% от общего прихода теплоты:

Общий расход теплоты, кВт:

Количество циркулирующего бензола, кмоль/с, находят из условия равенства прихода и расхода теплоты:

Количество бензола, испарившегося на стадии алкилирования, кмоль/час (кг/час):

Всего в алкилатор подают бензола (с учетом циркулирующего), кмоль/час (кг/час):

Общее количество отходящих газов (с учетом испарившегося бензола), кмоль/час (кг/час):

По рассчитанному количеству испаряющегося бензола определим известные ранее тепловые потоки Ф₂, Ф₇, Ф₈, кВт Тепловой поток отходящих газов составляет, кВт:

Результаты расчетов сводятся в сводные таблицы материального и теплового балансов.

Таблица 9. Материальный баланс стадии алкилирования

Таблица 10. Тепловой баланс алкилатора