Синтез циклогексанона
по циклогексану – 1177,86 кг
по кислороду – 3888,76 кг.
II. Расчет материального баланса
Составление материального баланса – основное звено в оценке технико-экономической эффективности химического процесса.
На основании данных материального баланса определяют основные технико-экономические показатели, такие как выход, селективность, степень превращения, расходные коэффициенты. Данные материального баланса используются при составлении энергетического или теплового баланса, при термодинамических и кинетических расчетах, расчетах реакторов.
Материальный баланс химико-технологического процесса – это вещественное выражение закона сохранения вещества, левую часть которого составляет масса всех вступивших в реакцию веществ (приход), а правую – масса полученных продуктов (расход) и производственные потери.
2.1 Расчет теоретического материального баланса
Задание:Рассчитать на основании вышеприведенных данных материальный баланс реакции получения циклогексанона:
Молярные массы веществ участвующих в реакциях:
Рассчитаем количество циклогесканона в кмолях:
Рассчитаем количество кмоль/час циклогексана, необходимого для получения 10,20 кмоль/час циклогексанона:
Рассчитаем количество кмоль/час кислорода, необходимого для получения 10,20 кмоль/час циклогексанона:
Рассчитаем количество образовавшейся воды:
Результаты расчетов сводим в таблицу:
Таблица 2. Теоретический материальный баланс
|
Приход |
Расход | ||||||||
|
вещество |
|
% мольн. |
|
% масс. |
вещество |
|
% мольн. |
|
% масс. |
|
С6Н12 |
10,20 |
50 |
856,8 |
72,4 |
С6Н10О |
10,20 |
50 |
999,6 |
84,5 |
|
О2 |
10,20 |
50 |
326,4 |
27,6 |
Н2О |
10,20 |
50 |
183,6 |
15,5 |
|
Итого: |
20,40 |
100 |
1183,2 |
100 |
Итого: |
20,40 |
100 |
1183,2 |
100 |
Вывод: Таким образом, в результате расчета установили, что при получении 1 тонны циклогексанона необходимо взять 856,8 кг циклогексана и 326,4 кг кислорода. При этом выделяется 183,6 кг воды.
2.2. Расчет практического материального баланса
Задание: Составить практический материальный баланс для получения циклогексанона:
Основная реакция
Побочная реакция
Молярные массы веществ участвующих в реакциях:
– основная реакция
– побочная реакция – примеси
Переведем годовую производительность реактора, выраженную в единицах массового потока, в единицу мольного потока:
где П - массовая производительность реактора, т/год;
Gn - мольная производительность, 
;
n - число дней работы реактора в году;
M - молекулярная масса целевого продукта – циклогексанона;
где 1000, 24, 60 – переводные коэффициенты.
Производительность с учетом технологического выхода продукта:
Рассчитаем приходную часть материального баланса
Количество циклогексана, требуемого для получения 0,216 циклогексанона:
