|
Приход
|
Расход
|
кг/ч
|
кмоль/ч
|
кг/ч
|
кмоль/ч
|
CH4
Cl2
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CCl4
HCl
прим. CH4
|
604,88
6969,9
0
0
0
0
0
45,53
106,14
|
37,81
98,306
0
0
0
0
0
|
191 + 7,76
3053,38
339
792,25
890,75
287
2013,5
45,53
106,14
|
11,94 + 0,485
43,07
6,72
9,33
7,46
1,87
55,24
|
|
Σ1 = 7726,45
|
Σ2 = 7726,31
|
Молярные массы веществ:
Mr (CH4) = 12+4=16 кг/кмоль
Mr (Cl2) = 35,45*2=70,9 кг/кмоль
Mr (CH3Cl) = 12+3+35,45=50,45 кг/кмоль
Mr (CH2Cl2) =
12+2+35,45*2=84,9 кг/кмоль
Mr (CHCl3) = 12+1+35,45*3=119,35 кг/кмоль
Mr (CCl4) = 12+35,45*4=153,8 кг/кмоль
Mr (HCl) = 1+35,45=36,45 кг/кмоль.
1. m (прод)
= 60*1000/24=2500кг/ч
2. Найдем массовый процентный
состав продуктов:
на 100 моль смеси:
32 моль CH4
m=32*16=512кг/ч
18 моль CH3Cl m =
18*50,45=908,1 кг/ч
25 моль CH2Cl2 m = 25*84,9=2122,5
кг/ч
20 моль CHCl3
m = 20*119,35=2387 кг/ч
5 моль CCl4
m = 5* 153,8=769 кг/ч
всего: 6698,6 кг/ч
Wмас
(СН4) = 512/6698,6*100% = 7,64%
Wмас
(СН3Cl) = 908,1/6698,6*100% = 13,56%
Wмас
(CH2Cl2) =
2122,5/6698,6*100% = 31,69%
Wмас
(CHCl3) = 2387/6698,6*100% = 35,63%
Wмас
(CCl4) = 769/6698,6*100% = 11,48%
Состав продуктов:
mост
(СН4) =2500*0,0764=191кг/ч
m (СН3Cl) =2500*0,1356=339кг/ч
m (CH2Cl2) =2500*0,3169=792,25кг/ч
m (CHCl3) =2500*0,3563=890,75кг/ч
m (CCl4) =2500*0,1148=287кг/ч
Wост
(СН4) =191/16=11,94кмоль/час
W (СН3Cl) = 339/50,45=6,72кмоль/час
W (CH2Cl2) =
792,25/84,9=9,33кмоль/час
W (CHCl3) = 890,75/119,35=7,46кмоль/час
W (CCl4) = 287/153,8=1,87кмоль/час
Прореагировало хлороформа: Wпр (CHCl3) = W (CCl4) = 1.87 кмоль/ч
Образовалось хлороформа: Wо (CHCl3) = Wпр + W = 1.87 + 7.46 = 9.33
кмоль/ч.
Образовалось хлористого метилена:
Wо (CH2Cl2) = Wпр + W = 18.66 кмоль/ч
Прореагировало хлористого метила:
Wо (CH2Cl2) = Wо (CH2Cl2) = 18.66
кмоль/ч.
Образовалось хлористого метила: Wо (CH2Cl2) = Wпр + W = 18.66 + 6.72 = 25.38 кмоль/ч.
Прореагировало метана: Wпр (СН4) = 25.38 кмоль/ч
Всего подано на реакцию: W (СН4) = Wпр +
Wо = 25.38 + 11.94 = 37.32
mо
(СН4) = 37.32 * 16 = 597.12
Всего подано метана с учетом
потерь: mвсего (СН4) - 100%,
597.12 - 98.7%
mвсего
(СН4) = 597.12 * 100/ 98.7 = 604.88 кг/ч
W (СН4)
= 604.88/16 = 37.81 кмоь/ч
mп
(СН4) = 604.88 - 597.12 = 7.76 кг/ч
W (СН4)
= 7.76,16 = 0.485 кмоь/ч
Количество превращенного
кислорода и образовавшегося HCl:
1 р - я:
W1
(Cl2) = W1
(HCl) = Wо (СН3Cl) = 25.38 кмоль/ч
2 р - я:
W2
(Cl2) = W2
(HCl) = Wо (CH2Cl2) = 18.66
кмоль/ч, 3 р - я:
W3
(Cl2) = W3
(HCl) = Wо (CHCl3) = 9.33 кмоль, 4 р - я:
W4
(Cl2) = W4
(HCl) = W (CCl4)
= 1.87 кмоь/ч
Wо
(Cl2) = W3
(HCl) = 55.24 кмоль/ч
m о
(Cl2) =55.24 * 70.9 = 3916.52 кг/ч
m о
(HCl) = 55.24 * 36.45 = 2013.5 кг/ч
Хлор с учетом избытка:
Wвсего
(Cl2) = 2.6 * Wвсего
(СН4) = 98.306 кмоль/ч
mвсего
(Cl2) = 98.306 * 70.9 = 6969.9 кг/ч
Избыток:
mизб
(Cl2) = mвсего
(Cl2) - mо
(О2) = 6969.9 - 3916.52 = 3053.38 кг/ч
Wизб
(Cl2) = 3053.38/70.9 = 43.07 кмоль/ч
Подано природного газа (примесь
метана):
604.88 - 93%
х - 7%
х = m
(пр. газ) = 604.88 * 7/93 = 45.53 кг/ч
Подано примесей хлора:
6969.9 - 98.5%
х - 1.5%
х = mприм
(Cl2) = 6969.9 * 1.5/98.5 = 106.14
Пропускная способность установки:
m (CH4) + m (Cl2) + m (прим Cl2) + (прим CH4)
= 7726,45 кг/ч
Конверсия или степень
превращения метана:
=
M (CH4) подано - M (CH4) непрореагировало /
M (CH4) подано *
100%
=
604,88 - 198,76/604,88* 100% = 67%
Теоретические расходные
коэффициенты:
по СН4:
sтСН4 = Mr (CH4) / Mr (CH3Cl)
= 16/50,45 = 0,317 кг/кг;
sтСН4 = Mr (CH4) / Mr (CH2Cl2)
= 16/84,9 = 0,188 кг/кг;
sтСН4 = Mr (CH4) / Mr (CHCl3)
= 16/119,35 = 0,134 кг/кг;
sтСН4 = Mr (CH4) / Mr (CCl4)
= 16/153,8 = 0,104 кг/кг;
по Cl2:
sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (CH3Cl) = 70,9/50,45
= 1,405 кг/кг.
sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (CH2Cl2)
= 70,9/84,9 = 0,835 кг/кг.
sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (CHCl3) = 70,9/119,35
= 0,594 кг/кг.
sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (CCl4) = 70,9/153,8
= 0,461 кг/кг.
Фактические расходные
коэффициенты:
по СН4:
sфСН4
= m (CH4) / m (CH3Cl)
= 604,88/339 = 1,78 кг/кг;
sфСН4
= m (CH4) / m (CH2Cl2)
= 604,88/792,25 = 0,764 кг/кг;
sфСН4
= m (CH4) / m (CHCl3) = 604,88/890,75
= 0,679 кг/кг;
sфСН4
= m (CH4) / m (CCl4) = 604,88/287 =
2,108 кг/кг;
по Cl2:
sфCl2= m (Cl2) / m (CH3Cl) = 6969,9/339 = 20.56
кг/кг.
sфCl2= m (Cl2) / m (CH2Cl2) = 6969,9/792,25
= 8,798 кг/кг.
sфCl2= m (Cl2) / m (CHCl3) = 6969,9/890,75 = 7,825 кг/кг.
sфCl2= m (Cl2) / m (CCl4) = 6969,9/287 = 24,285 кг/кг.
Выход на поданное сырье:
Фактический выход CCl4:
QФ
= m (CCl4) = 287 кг;
Теоретический выход CCl4:
Mr (СН4) ¾ Mr (CCl4),
16 ¾ 153,8,m
(СН4) ¾ QТ; 604,88 ¾ QТ;
QТ
= (604,88 * 153,8) / 16 = 5814,409 кг;
Выход CCl4:
1. Лебедев Н.Н. Химия и технология
основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М., "Химия",
2005, 736 с.
2. Юкельсон И.И. Технология
основного органического синтеза. М.: "Химия", 2008, 846 с.
3. Расчеты химико-технологических
процессов / Под ред. И.П. Мухленова. Л.: Химия, 2008, 300 с.