proiect petrochimie

PROIECT DE AN-PETROCHIMIE

CALCULUL TEHNOLOGIC AL UNUI REACTOR IZOTERM PENTRUFABRICAREA STIRENULUI PRIN DEHIDROGENAREA ETILBENZENULUI

DATE DE PROIECTARE

1.Capacitatea instalatiei: 90 000 t stiren/an2.Puritatea stirenului: 99,8 % masa3.Conversia etilbenzenului utila: 42%4.Conversia etilbenzenului totala: 48%5.Pierderi stiren: 0 %masa6.Pierderi etilbenzen in alimentare: 2% masa7.Numarul de ore de functionarepe an: 8000 h/an8.Raportul masic abur/materie prima la intrarea in reactor: 3 : 1 Kg/Kg9.Reactii secundare: C6H5C2H5→C6H6+C2H4 Cs1=30% C6H5C2H5→8C+5H2

8C+16H2O→C6H5CH3+CH4 Cs2= 45% C6H5C2H5→8CO2+16H2 Cs3= 25%

10.Temperatura la intare in reactor: 6550 C

11.Diametrul interior al reactorului avand curgere axiala:m12.Compozitia etilbenzenului proaspat:etilbenzen=99,8 %masa benzen=0,2 %masa13. Compozitia etilbenzenului recirculat : etilbenzen=99,5 %masa benzen=0,1 %masa toluen=0,2 %masa stiren=0,2 %masa14.Presiunea de intrare in zona de reactie: 2 bar (0,2 MPa)15.Caracteristicile catalizatorului:

Dp=2,5 mm, Lp=10 mm, fractia de volum liber=0,4 m3 /m3

Densitatea=3000 Kg/m3

1

CUPRINS

Cap.I-Introducere..................................................................................................4

Cap.II- Bilant material pe reactor........................................................................10

Cap. III- Calculul caldurii de reactie la temperatura din reactor........................14

Cap. IV- Calculul de dimensionare tehnologica a reactorului de

dehidrogenare a etilbenzenului la stiren..............................................18

Cap.V - Caderea de presiune in stratulul de catalizator.....................21

Bibliografie..........................................................................................22

2

I. INTRODUCERE

Procesul de dehidrogenare este aplicat in industria petochimica pentru fabricarea unor monomeri pentru obtinerea diferitelor tipuri de cauciuc sintetic,mase plastice sifibre sintetice.

Transformarea etilbenzenului in stiren este o reactie puternic endoterma,desfasuratadupa mecanismulglobal urmator:

C6H5 – CH2 – CH3↔C6H5 - CH=CH2+H2 =125 KJ/mol Favorizata de temperaturi ridicate si presiuni joase se aseamana in principiu cu

fabricarea butadienei pornind de la butene,sau cu dehidrogenarea primara observata la cracarea in faza vapori a hidrocarburilor in prezenta/absenta catalizatorilor, reactia are loc

intre700-800 0 C ,cu conversii de20-30%,randamentele globale nedepasind 50-60%.

Ca si cracarea vaporilor dehidrogenarea este favorizata de operarea in prezentaaburului,de practicarea diluarii efluentului de reactie cu abur, ca si de prezenta catalizatorilor.

Aburul are ca scop:aportul caldurii necesare desfasurari reactiei,de diminuareprin dilutie a cantitatii de caldura necesara afi furnizata unitatii de volum de reactie,de a reduce considerabil presiunea de vapori a hidrocarburilor ceea ce produce deplasarea echilibrului in favoarea obtinerii stirenului,de a reduce depunerile de cocs reactionand cu C format,mentinand astfel activitatea sistemelor catalitice utilizate.

Catalizatorii permit ameliorarea conversiei pe pas si a selectivitatii la niveletermice

mult mai coborate fata de reactia necatalitica,de exemplu intre 550-5600 C lapresiuni de

0,1-0,3¿106Pa in instalatiile mai vechi si mai mici de 0,1¿106

Pa in cele moderne.Realizarea procesului se face izoterm sau adiabatic, diferenta constand in faptul ca temperatura de preincalzire in cazul materiei prime dinprocesul izoterm este mai putin ridicata, deci”imbatranirea” catalizatorului are loc intr-un timp mai lung.

In afara de reactia de dehidrogenare a etilbenzenului la stiren,in acelasi timp maipot avea loc numeroase reactii secundare,dintre care influenteaza in mod sensibil selectivitatea dehidrogenarii etilbenzenului sau activitatea catalizatorului si anume:

dezalchilarea etilbenzenului:

C6H5-C2H5→C6H6+C2H4 =103,19 KJ/mol hidrodezalchilarea etilbenzenului:

C6H5-C2H5→C6H5-CH3+C2H4 =66,045 KJ/mol hidrodezalchilarea toluenului:

C6H5-CH3+H2→ C6H6+CH4 =-42,5KJ/mol formarea cocsului:C6H5-C2H5→8C+5H2

Primul catalizator folosit la obtinerea stirenului a fost constituit dintr-un amestec de

trei componenti:ZnO,Al2O3,CaO care la temperatura de 600-6750 C conduce la obtinerea

unei conversii de 38% si a unei selectivitati de 82%.

3

In prezent se folosesc catalizatori alcatuiti exclusiv pe baza de oxizi de fier promotati cu compusi ai K,Cr,V,Zn,Cu si cu alte metale rare.Acesti catalizatori se caracterizeaza prin:stabilitate buna in prezenta vaporilor de apa,activitate si selectivitate ridicata,durata de functionare indelungata(cca.2ani).Principalul component activ, oxidul de Fe,are rolul de suport al catalizatorului. Prin promotarea cu un compus alcalin, constanta vitezei de reactie creste cu un ordin de marime.

O posibila schema privind mecanismul de dehidrogenare a etilbenzenului: Catalizator Catalizator EB ↔ compus intermediar ↔ stiren │ │ descompunere catalizator necatalitica ↓ ↓ produse secundare

Procede industriale de obtinere a stirenului prin dehidrogenare directa.Procedeele uzuale de fabricare a stirenului constau in dehidrogenarea catalitica a

etilbenzenului, urmata de separarea stirenului din produsul de reactie lichid si purificarea acestuia. In functie de reactoarele utilizate, procedele de dehidrogenare se impart in doua grupe: izoterme si adiabatice. Cel izoterm este mai dificil de aplicat pentru ca necesita reactoare multitubulare cu circulatie de purtator caloric in exteriorul tuburilor si are un cost mai ridicat si o productivitate mica. Aceste tipuri de reactoare au insa avantajul unui consum energetic mai mic, performante mai bune la temperaturi de reactie mai scazute si, ca urmare, un rapot de dilutie de vapori de apa inferior fata de functionarea in conditii adiabatice. Datele tehnologice referitoare la acest procedeu sunt urmatoarele: - temperatura de intrare in reactor: 580°C;- temperatura purtatorului de caldura:la intrare: 750°C, la iesire: 630°C;-raportul masic de dilutie cu abur: 1,1-1,2;-conversia pe trecere: 60% mol;-selectivitatea: 92-94% mol. In figura nr.1 este prezentata schema tehnologica a procedeului de dehidrogenare a etilbenzenului cu functionare izoterma a reactorului. Catalizatorii recomandati pentru folosirea in reactorul izoterm trebuie sa aiba o rezistenta mecanica buna, capacitate de a lucra la dilutie redusa de abur: hidrocarbura (1,1-1,2 m) si o durata de exploatare

4

indelungata (5-6 ani). Fig. nr.1 Procedeul BASF.

Procedeul instalatiei de obtinere a stirenului prin dehidrogenare izoterma a etilbenzenului. 1-cuptor; 2-reactor; 3, 4, 5-schimbatoare de caldura; 6-racitor; 7-sistem de separare a gazelor reziduale de stirenul brut; 8-suflanta; 9-purificare.

Dehidrogenarea etilbenzenului la stiren este realizata industrial in reactoare cu catalizator in strat fix,care functioneaza in regim adiabatic sau izoterm. Cele doua reactoare difera prin maniera de aducere a caldurii in zona de reactie,tinand seama de faptul ca atat etilbenzenul cat si stirenul sufera procese de descompunere termica la

temperaturi mai mari de 6100 C ,dar ca operarea reactoruluila temperaturi apropiate de aceasta

valoare conduce la conversii optime ale etilbenzenului. In reactorul adiabatic sursa de caldura o constitue aburul supraincalzit cu care se amesteca etilbenzenul,inainte de a veni in contact cu catalizatorul,temperaturade intrare a

amestecului in reactor este de cca. 6300 C ,realizandu-se randamente in stiren de cca.88-91%.

In reactorul izoterm,caldura este asigurata indirect prin intermediul unui fascicul tubular,realizandu-se o temperatura mai uniforma a stratului de catalizator,in limitele 580-6100 C si randamente de 92-94%(la 40%conversie),adica cu cca.3% randament in stiren mai bune decat in cazul reactorului adiabatic. Reactoarele izoterme sunt mai costisitoare decat cele adiabatice. Etilbenzenul supus dehidrogenari trebuie sa aiba o puritate mare,neadmitandu-se un continut de peste 0,2% xileni in cazul in care se obtine prin separare din fractiunilexilenice,sau de peste 0,04% dietilbenzen in cazul in care se obtine prin alchilare. Acesta din urma se dehidrogeneaza la divinilbenzen,care polimerizeaza foarte repede formand polimeri insolubili si ingreunand mult exploatarea. Benzenul continut in etilbenzen nu influenteaza reactia de dehidrogenare,uneori fiind citata folosirea sa ca diluant in locul vaporilor de apa.

Procedeul adiabatic a cunoscut o importanta dezvoltare industriala.

5

In procesul adiabatic,amestecul de etilbenzen proaspat si etilbenzen recirculat in

instalatia de separare a stirenului este preincalzit la 850 C prin preluarea caldurii apei

provenite din condensarea aburului tehnologic,si evaporat in prezenta de abur(cca.10% din

aburul total circulat)la o temperaturamai joasade 1060 C (cantitatea de caldura necesara

evaporarii este cedata de gazele de reactie).

In continuare,vaporii de etilbenzen se supraincalzesc de la 150-5600 C ,dupa care

impreuna cu cu aburul supraincalzit la 7230 C intra in reactorul de dehidrogenare.

La iesirea din reactor,produsele de reactie au o temperatura 465-5800 C , caldura acestora

fiind preluata in supraincalzitor si evaporatorul de etilbenzen.Dupa supraincalzire temperatura

gazelor de reactie este de 3960 C ,iar dupa evaporator 332

0 C . Racirea in continuare si separarea prafului de catalizator antrenat se realizeaza prin

contact direct cu apa,pana la atingerea temperaturii de 1050 C .

Gazele de reactie rezultate de la contactarea cu H2O se condenseaza prin racire indirecta,iar cele care nu au condensat sunt comprimate la 2 atm cu ajutorul suflantei si trecute in condensatoare cu sola. Din gazele reziduale se absorb hidrocarburile. Condensatul este decantat. Faza de hidrocarburi contine:37%stiren,61%etil benzen,1,1%toluen,0,6%benzen si 0,2%polimeri. Randamentul dehidrogenarii este peste 90% la conversii de 35-40%.Viata catalizatorului poate sa depaseasca 1 an.

In cazul folosirii unei singure trepte de reactie, la acest procedeu se obtine o conversie per pas de cca. 40% la presuni cuprinse intre 0,15-0,2 106 Pa. Daca sunt aplicate doua trepte de reactie in serie se obtin conversii de 45-50%, la presiuni comparabile cu acelea la o singura treapta de reactie. In practica este necesar sa se coreleze conditiile de lucru, in special temperatura de reactie, presiunea si raportul abur/hidrocarbura cu conversia si selectivitatea. De-a lungul patului catalitic, endotermicitatea reactiei conduce la o scadere a temperaturii cu 1°C pentru o conversie a etilbenzenului de 1% si de aceea trebuie ca la intrarea in reactor sa fie un nivel termic corespunzator, in scopul obtinerii unei conversii ridicate, intrucat la temperaturi de cca. 610°C viteza reactiilor secundare este relativ mare. Se utilizeaza mai multe reactoare in serie prevazute cu incalzire intermediara a efluentului sau se opereaza sistemul de reactie la presiuni scazute. Caderea de presiune pe stratul catalitic limiteaza insa solutiile tehnologice si de aceea s-au adoptat reactoarele cu curgere radiala in locul reactoarelor cu curgere axiala. Catalizatorii utilizati in reactoarele adiabatice lucreaza in conditii de dilutie cu abur a etilbenzenului de 1,6- 2,5 si au o durata de exploatare de 1,5- 2 ani. Se mentioneaza trei grupe de catalizatori pentru reactoarele adiabatice de obtinere a stirenului.

-catalizatori activi (conversie de 55-60% mol), dar mai putin selectivi (selectivitate 89-90% mol), capabili sa lucreze la rapoarte masice de dilutie apa/etilbenzen >2;-catalizatori selectivi (selectivitate cca. 95% mol), dar mai putin activi (conversie 40%) ce opereaza la temperaturi mai ridicate si la rapoarte masice de apa: etilbenzen de 2-2,2;-catalizatori activi (conversie 50-55%), si selectivi (selectivitate 90% mol), ce functioneaza la rapoarte masice de dilutie cu abur >2.Procedeele adiabatice au fost dezvoltate de o serie de firme (Dow, Monsanto Lummus,Cosden-Baadger UOP,etc.).In figura nr.2 este prezentata schema tehnologica unei instalatii de producere a stirenului prin dehidrogenarea adiabatica a etilbenzenului.

Cele mai raspandite procedee de dehidrogenare a etilbenzenului la stiren sunt:

6

-procedeul Cosden-Badger. Procedeul este realizat in reactoare adiabatice, la presiune atmosferica, avand o mare flexibilitate in ceea ce priveste folosirea catalizatorilor, prezinta consumuri energetice scazute si foloseste la rectificare inhibitori fara sulf. -procedeul Monsanto-Lummus Crest a fost aplicat in instalatii cu capacitati intre 60-680 t stiren/an, dehidrogenarea avand loc in sistem adiabatic, sub vid. Specific procesului este obtinerea directa a stirenului din benzen si etilena. -procedeul Cd F-Chemie Technip se aplica in instalatiile de capacitati cuprinse intre 20-300 t stiren/an. Procesul este adiabatic si utilizeaza catalizatori cu performante superioare.-un procedeu nou, cu mari perspective de dezvoltare, este procedeul Styrol Plus, elaborat de firmele UOP si Allied Signal Engineering Material-Research Center din S.U.A. si aplicat de firma Mitsubishi Petro-Chemical Corp pe o instalatie de 5000 t/an stiren. Specific acestui procedeu este constructia reactorului si utilizarea a doi catalizatori diferiti, dintre care un catalizator pentru dehidrogenare, iar celalalt pentru arderea selectiva a hidrogenului rezultat din reactia de dehidrogenare. Caldura rezultata in urma arderii este consumata in proces. Instalatia a functionat cu o conversie de 83% si selectivitatea de 93%. Pe baza rezultatelor obtinute s-a trecut la proiectarea unei instalatii cu o capacitate de 200 t stiren/an. Prin acest procedeu se realizeaza o reducere de 25% a consumului de abur supraincalzit si cu 25% a combustibilului tehnologic.Procesul de dehidrogenare oxidativa a etilbenzenului are loc in prezenta unor acceptori ai hidrogenului, acest caz sunt urmatoarele: C6H5-C2H5 + 1/2O2 ---> C6H5-CH=CH2 + H2O ΔH= 119,8 kJ/molC6H5-C2H5 + I2 ---> C6H5-CH=CH2 + 2HI

Fig.nr.2Schema instalatiei de obtinere a stirenului prin dehidrogenarea adiabatica a etilbenzenului .1,2-vaporizator; 3-supraincalzitor; 4-reactor; 5,6,9-schimbator de caldura; 6-generator de abur; 8- decantor; 10-coloana de stripare; 11- coloana pentru separarea stirenului brut; 12-

7

coloana pentru purificarea stirenului brut; 13-coloana de separare a etilbenzenului; 14-coloana de separare a aromatelor usoare.

Dehidrogenarea etilbenzenului in prezenta oxigenului are perspective de aplicare industriale, datorita consumului de energie mai redus, recuperarii caldurii in proces si aplicarii unor regimuri termice mai scazute (cca. 400°C).

StirenulStirenul este cunoscut prin utilizarile sale in domeniul productiei polimerilor. Homopolimerul impreuna cu copolimerii, acrilonitril-metacrilat de metil si clorura de vinil constituie cca. o treime din productia materialelor termoplastice. Copolimerii cu divinilbenzen servesc la obtinerea schimbatorilor de ioni, iar cei cu poliesteri nesaturati au capatat o mare extindere ca materiale de constructie. Domeniile de utilizare ale stirenului se repartizeaza astfel:-polistiren de uz general 45%-polistiren expandat 5%-copolimer acrilonitril butadien-stirenic (ABS) 12%-cauciuc butadien-stirenic 20%-alte utilizari 18%

100%

Stirenul se produce prin mai multe cai, dintre care mentionam pe cele mai importante:-dehidrogenarea etilbenzenului;-clorurarea in catena a etilbenzenului, urmata de hidroliza la alcoolul corespunzator si deshidratarea la stiren;-recuperarea din benzina de piroliza;-oxidarea etilbenzenului la hidroperoxid de etilbenbenzen care reactioneaza cu propena pentru a da α-fenil-etanol si propenoxid. Alcoolul (α-fenil-etanolul) este apoi deshidratat la stiren. INTREBUINTARILE STIRENULUI

Polimerizarea stirenului se face in solutie,supensie sau emulsie.In primul procedeu stirenul si solventul reactioneaza intr-un reactor cu manta si agitare.Polimerul format contine monomer nereactionat si solvent care se indeparteaza prin distilare. Procedeul in suspensie este similar celui in solutie,numai ca in locul solventului se foloseste apa in care stirenul este suspendat cu ajutorul unor dispersanti cum ar fi alcool polivinilic.

In procedeul cu emulsie se utilizeaza agenti activi de suprafata pentru a forma o emulsie de stiren in apa.Cel mai larg utilizat este procedeul in suspensie. Polistirenul brut sub forma de particule fine este spalat pentru indepartar impuritatilor,apoi uscat prin metode conventionale(centrifugare si uscare cu aer cald).

Se produc diferite tipuri de polistiren ale caror proprietati pot varia intr-un domeniu larg.Prin introducerea de cauciuc dizolvat odata cu stirenul monomer se obtine asa-zisul polistiren „antisoc”. O cantitate mare de stiren antisoc se foloseste pentru frigidere,desiin ultima vreme copolimerul ABS tinde sa-l inlocuiasca.In acest scop polistirenul se exclude in placi de 3 mm grosime,care se izoleaza la exterior cu un material expandat(poliuteran sau chiar polistiren expandat).Polistirenul se mai foloseste sub forma de folii de 0,25 mm grosime pentru ambalaje alimentare(ciocolata,branza), pentru confectionare containere(pahare de bauturi,iaurt).Prin incorporare in polimer a unui gaz sau lichid volatil se obtine la incalzire polistiren expandat. Acesta,avand proprietati termoizolante foarte bune se foloseste ca material izolant in constructii.Un dezavantaj al polistirenului expandat este faptul ca se aprinde usor.Acest

8

dezavantaj poate fi indepartat prin incorporarea unor materiale ignifugante(compusi ai borului si fosforului). Polistirenul se mai foloseste sub forma de gratare sau difuzoare pentru lampile de iluminat.

II. BILANT MATERIAL PE REACTOR

- REACTOR CU CURGERE DESCENDENTA AXIALA- PROCES IZOTERM

1.Debitul de stiren produs de instalatie:

Dst=D st anual

τ functionare=90000 ∙103

8000=11250kg/h

2.Debitul de stiren produs de instalatie:

Dst pur=DstPuritate

100=11250

99,8100

=11239kg /h

3.Debitul de stiren total(si pierderi):Dst total=Dst pur+Dst pierderi=11 239+0=11239 kg/h

4.Debitul de etilbenzen care reactioneaza:

x 11 239 C6H5-C2H5→C6H5-CH=CH2+H2

106 104

9

η=CU

Ct

∙100=4248

∙100=87,5%

DEB=Dst total

M st

∙M EB

η=11239 ∙106

104 ∙0.875=13 092kg /h

5.Debitul de etilbenzen care tine cont de conversie:

DEBalim=DEB

Cu=13 092

0,42=31 171kg/h

6.Debitul de etilbenzen recirculat:DEBrec=DEBalim−DEB=18 079kg/h

7.Debitul de materie prima proaspata:

Dmp propaspata=DEB+DB+0,2100

DEB

Dmp propaspata=DEB

1− 0,2100

=13 118,23kg /h

8.Debitul de materie prima recirculata:

Dmprec=DEBrec+DBrec+DT rec+D St rec=DEBrec+0,1100

Dmprec+0,2100

Dmprec+0,2100

Dmprec

Dmprec=DEBrec

1−0,005Dmprec=18 169,85kg /h

DB rec=0,1100

11682,227=18,17kgh

DT rec=0,2100

11682,227=36,34kgh

DSt rec=0,2100

11682,227=36,34 kg /h

Tabelul nr.1COMPONENT MP proaspata MP recirculata

%gr. Kg/h Kmol/h %gr. Kg/h Kmol/hETILBENZEN 99,8 13 118,23 123,76 99,5 18 079 170,56

BENZEN 0,2 26,23 0,336 0,1 18,17 0,233TOLUEN - - - 0,2 36,34 0,395STIREN - - - 0,2 36,34 0,349TOTAL 100 124,096 100 18169,85 171,537

10

Dabur=aburmp

Dmpalim=31∙31171=93513kg /h

9.Calculul cantitatii de etilbenzen in reactii secundare:

CRS=C t−Cu=0,48−0,42=0,06

1. DEBrs1=DEBalim ∙CRS ∙CS1=561,08kg /h



10.Calculul produsilor de reactie:

1.REACTIA PRINCIPALA

11239 x C6H5-C2H5→C6H5-CH=CH2+H2

104 2

x = 216,13 kg/h

2.REACTIA SECUNDARA 1

561,08 y z C6H5-C2H5→C6H6 + C2H4

106 78 28

y= 412,87 kg/h benzenz=148,21 kg/h etena


841,62 x y zC6H5-C2H5+H2→C6H5-CH3+CH4

106 2 92 16

11

x= 15,87 kg/h H2

y= 730,46 kg/hC5H6-CH3

z= 127,04 kg/h CH4


467,57 x y zC6H5-C2H5+16H2O→8CO2+21H2

106 18 44 2

x= 1270,38 kg/h H2O y= 1552,69 kg/h CO2

z= 185,26 kg /h H2

DEB=DEBrec=18079kgh

DST=DST tota l+D ST rec=11239+36,34=11272,34 kg /h

DB=DB alim+DBrs 1=26,23+412,87=439,1kgh

DT=DT alim+DT rs 2=36,34+730,46=766,8kgh

DEtena=148,21kgh

DCO 2=1552,69kgh

DH2=DH 2 rs 1+DH 2 rs2+DH2 rs 3=417,26kgh

Dabur=DABalim−DH2O=93513−1270,38=92242,652kgh

Tabelul nr.2BILANT DE MATERIALE PE REACTORCOMP. Mi,

Kg/KmolINTRARI IESIRI

Kg/h Kmol/h %mol Kg/h Kmol/h %mol

EB 106 31171 294,06 0,0537 18079 170,55 0,0300B 78 26,23 0,336 0,00006 439,1 5,63 0,00099

12

T 92 36,34 0,395 7,2 766,8 8,330,0014

St 104 36,34 0,349 6,3 11273,34 108,390,0191

C2H4 28 - - - 148,21 5,29 0,00093CH4 16 - - - 127,04 7,94 0,0013CO2 44 - - - 1552,69 35,28 0,0062H2 2 - - - 417,26 208,63 0,0367

ABUR 18 93513 5175,16 0,946 92242,652 5124,58 0,9030TOTAL - 124782,9 5470,3 1,00 125046 5674,62

1,000

III. CALCULUL CALDURII DE REACTIE LA TEMPERATURA DIN REACTOR

t=655 ℃

1.Calculul caldurilor specifice:

Cp=a+b⋅T+c⋅T 2+d⋅T3

a) a=4,75 b=0,012

c=0,303

Cp=4 ,75+0 ,012⋅T +0 ,303⋅10−5⋅T 2−2 ,63⋅10−9⋅T3

T(K) = 655+273 = 928 Cp = 16,39 kcal/kmol

b)a=0,944 b=0,03735

13

c=-1,993

d=4 ,22⋅10−9

Cp=0 ,944+0 ,03735⋅T−1 ,993⋅10−5⋅T 2+4 ,22⋅10−9⋅T 3

T(K)=655+273=928 KC p=21,81kcal/kmol ∙K

c) a=6,85 b=0,008533

c= -2,475

d=0

Cp=6 ,85+0 ,0853⋅T−2 ,475⋅10−6⋅T 2

T(K)=655+273=928 KC p=12,63kcal/ kmol ∙K

d) a=6,88 b=0,000066

c=2,79d=0

Cp=6 ,88+0 ,000066⋅T +2 ,79⋅10−7⋅T2

T(K)=655+273=928 KC p=7,18kcal / kmol ∙K

e) a=6,89 b=0,003283

c=-3,43d=0

Cp=6 ,89+0 ,003283⋅T−3 ,43⋅10−7⋅T2

T(K)=655+273=928 KC p=9,6 4kcal /kmol ∙K

f) a=-8,65 b=0,1158

c=-7,54

14

d=1,854⋅10−8

Cp=−8 ,65+0 ,1158⋅T−7 ,54⋅10−5⋅T2+1 ,854⋅10−8⋅T 3

T(K)=655+273=928 KC p=48 ,69kcal /kmol ∙K

g)a=-8,213 b=0,1336

c = -8,23

d=1,92⋅10−8

Cp=−8 ,213+0 ,1336⋅T−8 ,23⋅10−5⋅T 2+1 ,92⋅10−8⋅T 3

T(K)=655+273=928 KC p=60 ,23kcal/kmol ∙K

h)a=-8,4 b=0,1593

c =

d=2,395⋅10−8

Cp=−8,4+0 ,1593⋅T−10−4⋅T 2+2 ,395⋅10−8⋅T 3

T(K)=655+273=928 KC p=72 ,45kcal /kmol ∙K

i)a=-5,968 b=0,1435

c=-9,15

d=2,2⋅10−8

Cp=−5 ,968+0 ,1435⋅T−9 ,15⋅10−5⋅T 2+2,2⋅10−8⋅T 3

T(K)=655+273=928 KC p=65 ,98kcal /kmol ∙K

2.Calculul entalpiilor de formare:

Component EB ST B T CH4 C2H4 CO2 H2O H2

H kcal/mol 7,12 35,22

19,82 11,95 -17,889 12,496 -94,052 -57,798 0

( Manualul inginerului chimist-vol 2)

1.C6H5-C2H5→C6H5-CH=CH2 + H2

a -8,4 -5,968 6,88 a=9,312b 0,1593 0,1435 0,000066 b=-0,0158

15

c −10−4 −9 ,15⋅10−5

2 ,7910−7

c= 0 ,878⋅10−5

d 2 ,395⋅10−8

2,2 ¿10−8 0 d= −0 ,195⋅10−8

a= ∑ ν pr⋅apr−∑ νr⋅ar

∆ H 928=29772,36kcalkmol

2.C6H5-C2H5→ C6H6 + C2H4

a -8,4 -8,65 0,944 ∆a=0,694b 0,1593 0,1158 0,03735 ∆b=-0,00615

c −10−4 −7 ,54⋅10−5

−1 ,993⋅10−7

∆c= 0 ,0467⋅10−5

d 2 ,395⋅10−8

1,854 ¿10−8 4 ,22⋅10−9

∆d= −1 ,19⋅10−9

Typeequationhere .

8 iuyiyuiyuiΔHT=928=23160,13kcal /kmo l

3. C6H5-C2H5 + 16H2O → 8CO2 + 21H2

a -8,4 6,89 6,85 6,88 ∆a=97,44b 0,1593 0,003283 0,08533 0,000066 ∆b=-0,142

c −10−4 −3 ,43⋅10−7

−2 ,475⋅10−7−2 ,475⋅10−7

∆c=9 ,15⋅10−5

d 2 ,395⋅10−8 0 0 0 ∆d=−2 ,395⋅10−8

16

∆ H 923rs 2=214446,65kcalkmol

4. C6H5-C2H5 + H2 → C6H5-CH3 +CH4

a -8,4 6,88 -8,213 4,75 ∆a =-1,943b 0,1593 0,000066 0,1336 0,012 ∆b=-0,0138

c −10−4 −2 ,475⋅10−7

−8 ,23⋅10−5

0 ,303⋅10−5

∆c=2 ,051⋅10−5

d 2 ,395⋅10−8 0

1 ,92⋅10−8

−2 ,63⋅10−9

∆d=−7 ,38⋅10−9

∆ H 923rs 2=−17734,27kcalkmol

IV. CALCULUL DE DIMENSIONARE TEHNOLOGICA A REACTORULUI DE DEHIDROGENARE A

ETILBENZENULUI LA STIREN

F(1-x)-F(1-x-dx)-rdG=0x=conversia EBr=viteza de reactie

17

Compn EB Abur ST

Initial 1 3 0 0Transformat x - - -

Format - - x xRamas 1-x 3 x x

Cu= 42%

fr.mol

T= 655+273= 928Kfr

log k 1=−4770

92 8+4,1=−1,06=¿ k1=0,09112

log k p=−6447

92 8+6,8=−0,184=¿k p=0,713

∆ x=0,426

=0,07

x0=0x1=0,07x2=0,14x3=0,21x4=0,28x5=0,35x6=0,42

18

f (x1 )= 1

(1−0,076+0,07 )−

( 0,071−0,07

)2

∗2

0 ,71 3

=7,36

f (x2 )=16,97

f (x3 )=−11,20

f (x 4 )=−2,86

f (x5 )=−1,27

f (x6 )=−0,65

∑i=1

6

f (xn )/6=1,39

V= 103,50,087∗2

∗1,39=826,8m3

pEB=0,131 ∙2=0,262barpST=0,0950 ∙2=0,19 ¿̄pH 2

=0,0950 ∙2=0,19 ¿̄

(−r A )=k1( pEB−pS ∙ pH 2

k p)

(−r A )=0,087(0,262−0,19∙0,190,653 )=0,017

ms

∆ z= 700 ∙0,07 ∙6

0,017 ∙3000 ∙ π ∙42=0,11m

HC=1,099m

V ZR=π ∙ D2

4∙ HC

19

V ZR=π ∙ 42

4∙1,099=13,80m

V CAT=DEB

ρEB=20041,05

867=23,11

m3

h

ω=V CAT

V ZR

=23,1113,80

=1,67h−1

HD

=4

π ∙ D2

4∙H=V=826,8

D= 3√ 4 ∙826,84 ∙ π

=¿6,4m¿

H=4∙D=25,63 m

V.CADEREA DE PRESIUNE IN STRATULUL DE CATALIZATOR

∆P=

180(1−mc)2⋅μ⋅Vm⋅H c

mc3⋅deg

2,N /m2

mc=fractia de volum liber a catalizatorului, m3/m

3=0,4m

3/m

3

H c=inaltimea stratului de catalizator,m= 1,099 m

20

deg=diametrul echivalent al granulei de catilizator

deg=2∙ d ∙ld+l

=2∙2 ,5 ∙102,5+10

=4mm=0,00 4m

Vm=viteza medie a gazelor

V m=V mi+V me

2=

V i

S+V e

S2

S= π D2

4= π ∙42

4=18,4 7m2

PV i=ni RT=¿V i=niRT

P= 4586,072∙0,082 ∙92 8

2 ∙3600=48,20

m3

s

PV e=neRT=¿V e=neRT

P=4611,031 ∙0,082∙923

2 ∙3600=48,47

m3

s

V m=

48,218,47

+ 48,4718,47

2=2,61m /s

∆ P=180 (1−0 ,4 )2 ∙34 ∙10−6 ∙2,61 ∙1,099

0,43 ∙0,0042 =10811,65Nm2 =¿0,108 bar

BIBLIOGRAFIE

1.Suciu,G.C.,Ghejan,I.,Ionescu,S.F.,Opris,I., INGINERIA PRELUCRARII HIDROCARBURILOR,VOL.5,Editura Tehnica,Bucuresti,1999.

2.Velea,I.,Ivanus,Gh.,MONOMERI DE SINTEZA,VOL.1,Editura Tehnica,Bucuresti,1989.

21

3.Somoghi, V., s.a., PROPRIETATI FIZICE UTILIZATE IN CALCULE TERMICE SI FLUIDODINAMICE,U.P.G., Ploiesti, 1997.

4.Soare,S,PROCESE HIDRODINAMICE,Editura Didactica si Pedagogica,Bucuresti,1979.

22

proiect petrochimie

Documents