Материальный баланс по ОХТ

Задание 

Составить материальный баланс стадии дегидрирования этилбензола в стирол; мощность установки 100000 т/г целевого продукта. 
Исходные данные:
–производство работает 335 дней в году;
–конверсия этилбензола 0,4;
–массовое соотношение этилбензола к водяному пару 1:3; 
–селективность по этилбензолу 90 %; 
– жидкого этилбензола приходится 0,25 м3/ч на 1 м3 катализатора. 
Состав органической фазы, поступающей на ректификацию, % масс.: 
этилбензола – 60,89; 
стирола – 35,86; 
бензола – 1,51; 
толуола –1,76. 
Состав реакционного газа на выходе из установки, % об.: 
водорода – 88,24; 
этилена – 5,88; 
метана – 5,88.

Задание 

Провести материальные расчеты и составить материальный баланс реактора окислительного аммонолиза пропилена производительностью по нитрилу акриловой кислоты (НАК) 120000 т/год. 
Исходные данные:
– число рабочих часовв году Z = 8000;
– потери НАК 2%масс.;
– мольное соотношение NН₃ : О₂ : Н₂О : С₃Н₆ = 0,9 : 1,7 : 3,0 : 1,0;
– конверсия пропилена 85%; 
– селективность по пропилену 80%. 
Состав пропиленовой фракции, % масс.: С₂Н₆ – 0,4; С₃Н₆ – 98,6; С₃Н₈ – 1,0. 
Распределение пропилена на образование продуктов реакции (селективность), доли ед.: 
НАК – 0,80; 
(НСN+ CН3СN) – 0,05; 
(СН₃СN+ CH₄) – 0,035; 
СО₂ – 0,07; 
СН₂=СН–СНО – 0,015; 
полимеров – 0,03. 
Молекулярные массы, кг/кмоль: 
аммиак – 17; 
НАК – 53; 
пропилен – 42; 
циановодород – 27; 
ацетонитрил – 41; 
акролеин – 56; 
вода – 18; 
метан – 16; 
кислород – 32; 
диоксид углерода – 44.

Задание 

Составить материальный баланс стадии β-оксиалкилирования оксида этилена в присутствии едкого натра в качестве катализатора при производстве 10000 т/г этилцеллозольва. 
Исходные данные:
– конверсия оксида этилена 98 %;
– селективность процесса 75 %; 
– потери этилцеллозольва –1,5 % масс. 
Состав исходной шихты: 
оксид этилена –10 – 15 % масс.; 
этиловый спирт–85–90% масс.; 
едкий натр –0,02–0,1 г/л.
Состав продуктов реакции, масс. доли: 
– этилцеллозольв 0,75; 
– этиленгликоль 0,031;
– этилкарбитол 0,173; 
– диэтиленгликоль 0,007; 
– триэтиленгликоль 0,002; 
– этиловый эфир триэтиленгликоля 0,03; 
– этиловый эфир тетраэтиленгликоля 0,007. 
Молекулярные массы, кг/кмоль: 
оксид этилена – 44; 
этиловый спирт – 46; 
этилцеллозольв – 90; 
этиленгликоль – 62; 
этилкарбитол – 134; 
диэтиленгликоль – 106; 
триэтиленгликоль – 150; 
этиловый эфир триэтиленгликоля – 178; 
этиловый эфир тетраэтиленгликоля – 222; 
вода –18.

Задание 

Провести материальные расчеты и составить материальный баланс стадии гидратации ацетилена до ацетальдегида мощностью 60 тыс. т /год. 
Исходные данные – производство работает 335 дней в году;
– содержание ацетальдегида в товарном продукте 99,5 % масс.; 
– конверсия ацетилена в расчете на пропущенный ацетилен, поступивший со свежим и рециркулирующим газом, 50 %;
– мольное соотношение С₂H₂ : пар = 1 : 9; 
– состав свежего технического ацетилена, % масс.: 
ацетилен – 99,1; 
метилацетилен – 0,6; 
углекислый газ – 0,2; 
азот – 0,1;
– состав циркулирующего ацетилена, % масс.: 
ацетилен – 88,5; высшие ацетиленовые углеводороды – 3,2;
углекислый газ – 3,6;
водяной пар – 1,7;
водород – 0,6; 
азот – 2,4. 
Распределение превращенного ацетилена (в % масс.) на образование: 
ацетальдегида – 88; 
кротонового альдегида – 6,4;
ацетона – 2,8; 
уксусной кислоты – 1,6; 
метана – 0,4; 
высших углеводородов – 0,8.
Потери ацетальдегида при ректификации 2 % масс.
Молекулярные массы, кг/кмоль: 
ацетилен – 26; 
ацетальдегид – 44; 
кротоновый альдегид – 70; 
ацетон – 58;
уксусная кислота – 60; 
этиловый спирт – 46; 
вода – 18; 
углекислый газ – 44; 
метан – 16.

Задание

Составить материальный баланс реакторного узла процесса гидрирования фенола, если требуется получить 10000 т/год циклогексанола. Исходные данные:
– производство работает 8000 ч/год;
– массовое соотношение фенола к водороду на входе в реактор 1,9; 
– чистота фенола 100 %. 
Состав свежего технического водорода, % масс.: 
водорода – 96; 
азота – 4. 
Состав "сдувки", % масс.: 
водорода – 17,6;
азота – 82,4. 
Степень превращения фенола и селективность по циклогексанолу в расчетах принять равными единице.

Задание

Составить материальный баланс стадии винилирования синильной кислоты ацетиленом в производстве 30000 т/год товарного акрилонитрила.
Исходные данные:
– производство работает 8296 ч /год;
– содержание акрилонитрила в товарном продукте 99,51%; 
– объемное соотношение HCN:С2H2 = 1:17;
– HCN подается в избытке от стехиометрического количества 0,5 % масс. 
Состав свежего технического ацетилена, % об.: 
ацетилен – 99,2; 
моновинилацетилен – 0,5; 
углекислый газ – 0,2; 
кислород – 0,02; 
водород – 0,08. 
Состав циркулирующего ацетилена, % об.: 
ацетилен – 95,2; 
моновинилацетилен – 0,2; 
ацетальдегид – 1,2;
лактонитрил – 0,6; 
углекислый газ – 0,1; 
водяной пар – 0,5;
азот – 2,2. 
Распределение превращенного ацетилена (в % масс.) на образование:
– акрилонитрила 81,03;
– ацетальдегида 4,11; 
– винилацетилена 6,41;
– дивинилацетилена 2,33;
– лактонитрила 1,52;
– цианбутадиена 0,21; 
– полимеров 4,39. 
Потери акрилонитрила 2 % масс. 
Потери ацетилена 1 % об. от превращенного. 
Для вывода из слоя катализатора побочных продуктов подается вода в объемном отношении вода: ацетилен = 4,5.

Задание

Провести материальные расчеты и составить материальный баланс производства этилбензола алкилированием бензола мощностью 200000 т/год этилбензола. 
Исходные данные:
– состав каталитического комплекса, % масс.: 
AlCl₃ (хлорид алюминия) – 20; 
C₆H₆ (бензол) – 63;
ПАБ (полиалкилбензолы) – 10;
C₂H₅Cl (этилхлорид) – 7; 
– из алкилатора выходит реакционная смесь следующего состава, % масс.: 
C₆H₆ (бензол) – 45, 
C₆H₅–C₂H₅ (этилбензол) – 40, 
C₆H₄–(C₂H₅)₂ (диэтилбензолы) – 12, 
C₆H₃–(C₂H₅)₃ (триэтилбензолы) – 6; 
– в переалкилаторе дополнительно образуется 7% этилбензола;
– потери реакционной массы при промывке 5% масс.; 
– после дросселирования испаряется 20% бензола; 
– потери основного продукта на стадии ректификации незначительны и составляют 0,1%.

Задание 

Провести материальные расчеты и составить материальный баланс производства м-толуиловой кислоты жидкофазным окислением м-ксилола кислородом воздуха. 
Исходные данные:
– мощность 10000 т/год товарного продукта;
– процесс окисления протекает в присутствии нафтената кобальта с конверсией 32% и селективностью 100%; 
– содержание влаги в товарной м-толуиловой кислоте (МТК) 38%;
– мольное отношение воздуха к подаваемому м-ксилолу – 3,73.

Задание

Провести материальные расчеты и составить материальный баланс производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена
мощностью 200000 т/год продукта. 
Исходные данные:
– эффективный фонд времени работы оборудования 335 сут;
– состав реакционных газов, % масс.: 
винилхлорид – 93; 
ацетилен – 1,5; 
ацетальдегид – 0,3; 
дихлорэтан – 0,3; 
хлористый водород – 4,9;
– потери основного продукта на стадии отмывки составляют 1,2 % масс.; 
при ректификации – 0,8%.