Материал: Еvdokimova10

3.1 Исходные данные

Принятые исходные данные для расчета реактора представлены в таблице 3.1, состав сырья (бутен-изобутиленовой фракции) - в таблице 3.2, варианты заданий для расчета реактора синтеза МТБЭ - в таблице 3.3.

Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета реактора

Таблица 3.2 – Состав БИФ (бутен-изобутеновой фракции)

3.2Расчет процесса синтеза МТБЭ 3.2.1 Материальный баланс реактора

Обозначим количество изобутилена, поступающего в реактора как GИБ. Тогда количество конвертированного изобутилена составит

где ХИБ – конверсия изобутилена, доля масс. (таблица 3.1).

Количество образовавшегося МТБЭ составит:

где S – селективность процесса по изобутилену (на МТБЭ); ММТБЭ и МИБ – молекулярные массы МТБЭ и изобутена соответственно, г/моль.

31

Таблица 3.3 – Варианты заданий для расчета реактора синтеза МТБЭ

Подбираем значение GИБ таким образом, чтобы количество образовавшегося МТБЭ совпадало со значением, представленным в таблице 3.1. В ходе подбора определили, что GИБ = 4271,6 кг/ч. Таким образом,

Количество образовавшегося МТБЭ составит

32

что совпадает с табличным значением.

Количество непрореагировавшего изобутилена определяется по формуле

Количество углеводородной фракции, поступающей в реактор,

где 0,484 – содержание изобутилена в исходном сырье, доля мас. (таблица 3.2).

.

Массовое соотношение метанол : изобутилен определится как

)

где К – мольное соотношение метанол : изобутилен (табл. 3.1); ММЕТ – молекулярная масса метанола, г/моль.

Количество метанола на входе в реактор:

Количество метанола, пошедшего на образование МТБЭ:

.

Количество непрореагировавшего метанола на выходе из реактора:

Количество воды, пошедшей на образование третбутилового спирта:

где МВОДА – молекулярная масса воды, г/моль; ХИБТБ - доля изобутилена,

пошедшего на образование третбутанола, доля мас. (таблица 3.1).

Количество образовавшегося третбутанола:

где МТБ – молекулярная масса третбутанола, г/моль.

Количество образовавшегося изооктилена:

где ХИБИО – доля изобутилена, пошедшая на образование изооктилена, доля мас.

.

Материальный баланс реактора представлен в таблице 3.4.

33

Таблица 3.4 – Материальный баланс реактора

3.2.2 Тепловой баланс реактора

Суть теплового баланса реактора заключается в определении количества несбалансированного тепла, образующегося в ходе процесса и в расчете количества водяного конденсата, необходимого для снятия избытка тепла процесса синтеза МТБЭ. Количество вносимого в реактор или уносимого из реактора тепла определится по формуле

где Gi – расход i-го компонента, кг/с; Сpi – теплоемкость i-го компонента, кДж/(кг·град); ti – температура, °С.

Для углеводородных компонентов сырья и продуктов реакции теплоемкость определим по формуле

где – относительная плотность нефтепродукта. Значение определим по формуле

34

где - относительная плотность нефтепродукта при 20 °С. Является справочной величиной.

Значения плотностей углеводородных компонентов сырья представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Плотности углеводородных компонентов сырья

Значения теплоемкости метанола, третбутанола и МТБЭ являются справочной величиной.

Потери тепла в реакторе принимаются равными 1 % от входящего тепла. Реакция синтеза МТБЭ протекает с выделением тепла. Тепловой эффект

реакции определяется по формуле

где НПРОД и НС – теплоты образования продуктов реакции и исходного сырья соответственно, кДж/моль.

Ввиду малой доли побочных реакций в ходе процесса их влиянием на тепловой эффект пренебрегаем. Теплоты образования метанола, изобутилена и МТБЭ приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 – Теплоты образования компонентов

Таким образом, согласно реакции, по которой протекает процесс, тепловой эффект реакции составит

Мольное количество образовавшегося МТБЭ составит

Таким образом, количество тепла, выделившееся в ходе синтеза МТБЭ составит

Тепловой баланс реактора представлен в таблице 3.7.

Из таблицы 3.7 видно, что разность входящего и уходящего тепла равняется

35