Технологический, материальный и тепловой расчет алкилатора. Вариант 1

этилбензола; тогда количество его в газовой фазе,

 (11)

Количество и состав отходящих газов приводится в таблице, аналогичной табл.2.

Таблица 2

Количество и состав отходящих газов

Значения n и m для метана, этана, водорода, азота и кислорода переносятся в табл. 2 из табл.1. Значения для хлорида водорода, этилена, оксида углерода и бензола - расчетные, они определяются из уравнений и формул (8)....(11).

Для определения состава алкилата рассчитывают изменение состава сырьевой смеси в процессе алкилирования.

По реакции переалкилирования:

С₆Н₄ - (С₂Н₅)₂ + С₆Н₆ = 2 С₆Н₅ – С₂Н₅                                               (12)

расходуются одинаковые количества (в размерности кмоль/час) диэтилбензола и бензола, численно равные величине - см. уравнение (7).

По уравнению этой реакции необходимо определить количество получаемого этилбензола в размерностях кмоль/час и кг/час. Естественно, в размерности кмоль/час это количество равно удвоенной величине

Следовательно, алкилированием бензола получают этилбензол:

 (13)

По уравнению целевой реакции (алкилирования бензола)

С₆Н₆ + С₂Н₄ = С₆Н₅ – С₂Н₅                                               (14)

с учетом того, что количество продукта реакции - этилбензола - уже известно (), определяются количества исходных реагентов - бензола и этилена (сначала в размерности кмоль/час, а потом в размерности кг/час). Очевидно, что количества бензола и этилена в размерности кмоль/час численно равны величине

По реакции

С₆Н₆+ 2 С₂Н₄ = С₆Н₄ - (С₂Н₅)₂                                            (15)

расходуется 38,2% от поступающего этилена, что составляет 0,382  кмоль/час. Очевидно, что численные значения (в этой размерности) для бензола и диэтилбензола вдвое меньше. Далее все эти три величины определяются в размерности кг/час.

По реакции:

С₆Н₆ + 3 С₂Н₄= С₆Н₃ - (С₂Н₅)₃                                            (16)

расходуется 11% от поступающего этилена, что составляет 0,11Gs кмоль/час. Очевидно, что численные значения (в этой размерности) для бензола и триэтилбензола втрое меньше. Далее все эти три величины определяются в размерности кг/час.

На реакцию

С₆Н₆ + 4 С₂Н₄= С₆Н₂ - (С₂Н₅)₄                                            (17)

расходуется оставшийся этилен (исходное количество Gs за вычетом содержания в отходящих газах и расхода в реакциях №№ 14... 16 в размерности кмоль/час). Очевидно, что численные значения (в этой размерности) для бензола и тетраэтилбензола вчетверо меньше. Далее все три эти величины определяются в размерности кг/час.

На реакцию

С₆Н₆ + С₃Н₆= С₆Н₅ – С₃Н₇                                            (18)

расходуется весь пропилен, содержащийся в этиленовой фракции - табл. 1. Обозначим его количество. Очевидно, что применительно к этой реакции численные значения в размерности кмоль/час для бензола, пропилена и изопропилбензола должны совпадать. Далее все эти три величины определяются в размерности кг/час.

 (мольная масса тетраэтилбензола 190)

На реакцию

2 С₆Н₆ + С₂Н₂= С₂Н₄ - (С₆Н₅)₂                                            (19)

расходуется весь ацетилен, содержащийся в этиленовой фракции - табл. 1. Обозначим его количество. Очевидно, что применительно к этой реакции численные значения в размерности кмоль/час для ацетилена и дифенилэтана должны совпадать; для бензола это значение вдвое больше. Далее все эти три величины определяются в размерности кг/час.

 (мольная масса дифенилэтана 182)

На реакцию

2 С₆Н₆ + СО= (С₆Н₅)₂-СНОН                                                            (20)

расходуется 10 % оксида углерода, содержащегося в этиленовой фракции - табл. 1. Обозначим его количество Gco. Очевидно, что применительно к этой реакции численные значения в размерности кмоль/час для оксида углерода и дифенилкарбинола должны совпадать; для бензола это значение вдвое выше. Далее все эти три величины определяются в размерности кг/час.

(мольная масса дифенилкарбинола 244)

На следующем этапе определяется общий расход бензола G_Б.Общ, по всем восьми реакциям (№№ 12, 14...20) в размерностях кмоль/час (кг/час). Помимо этого, часть бензола G_Б удаляется с отходящми газами. Оставшийся бензол (количество его определяется в размерностях кмоль/час и кг/час) переходит в алкилат:

(21)

В алкилат поступают также оставшийся после гидролиза по реакции (8) хлорид алюминия и продукт его гидролиза - гидроксид алюминия