Файл: Тюряев И.Я. Теоретические основы получения бутадиена и изопрена методами дегидрирования.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 125

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Кинетическая матрица

Гі r2 • r3

■Стехиометрические коэффициенты:

= 0,68; v2 == 1,139;

v5 = 1,08; v„ = 0,5068; v7 = 0,4931; v8 = 0,0137.

Принимаются следующие величины тепловых эффектов реакций

(,ккал/моль):

Qi — — 31,24; <32 = 30,39; Q3 = — 13,27.

В математическое описание, кроме того, включаются уравнения тепловых балансов перед каждым из слоев катализатора, т. е. урав­ нения (IX,50) — (IX,53).

Т а б л и ц а 81

Расчетные величины, полученные при моделировании процесса дегидрирования бутилена на катализаторе К-16 в трехслойном реакторе (разбавление в первом слое Н30 : С4Н8 = 5,5; в третьем—1: 11,5; принятая конечная конверсия бутиле­ на 35 мол.% [363])

 

Количество

К онвер ­

И збира­

Выход

Т ем пература

Разбавление

Слои

катали зато ­

ра в слое,

сия С4Н .,

тельность,

с4нв,

на выходе из

<HsO : С4Н .).

 

кг!кг моль • ч

%

мол.%

мол. %

слоя, °К

моль/ моль

1

4

9,8

98

9,6

843,5

5,5

 

6

13,2

97

12,8

837,5

5,5

 

8

15,7

97

15,2

833

5,5

 

10

17,2

96

16,5

831

5,5

 

12

18,3

95

17,4

829,3

5,5

 

14

19,2

93,2

17,9

828,6

5,5

 

20

20,6

89,5

18,4

828,6

5,5

о

12,4

28,4

91

25,8

854,7

9

 

10,4

28,1

91

25,6

857,5

9,3

 

10,8

29

89,5

25,9

858,7

9,5

 

9

28,7

87

25

860,5

9,7

 

10,8

30,1

84,5

25,4

860,7

9,7

.3

13,7

35

80

28

865,5

11,5

 

10,9

35

83,5

29,3

865,5

11,5

 

11,9

35

85,5

29,9

867,3

11,5

 

12,4

35

85,5

29,9

867

11,5

 

10,4

35

85,0

29,7

868

11,5

 

11,4

35-

85,8

30

867,5

11,5

 

9,2

35

82,7

28,9

869

11,5

Моделирование проводилось при значениях констант скоростей, соответствующих максимальной активности катализатора. Погреш­ ность расчетов при определении температуры и состава газа не

256

превышала 8% [363]. Во всех случаях принимали: температура во­ дяного пара (до смешения с бутиленом) — 1023° К, температура смеси перед первым слоем катализатора 873° К. Полученные при мо­ делировании расчетные величины для трехслойного реактора при­ ведены в табл. 81.

Минимальный суммарный объем катализатора в реакторе (32,3—

32,4 кг/кг-моль ■ ч) будет в том случае,

когда объем катализатора

в первом слое равен 8—10 кг/кг-моль • ч.

Сравнение этих расчетов

с приближенными расчетами (табл. 79) показывает, что в обоих слу­ чаях получаются достаточно близкие результаты.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕГИДРИРОВАНИЯ БУТИЛЕНА НА ФОСФОР-ВИСМУТ-МОЛИБДЕНОВОМ КАТАЛИЗАТОРЕ В ТРУБЧАТОМ РЕАКТОРЕ [364]

На основе системы кинетических уравнений (глава VIII) и в предположении об отсутствии радиальных градиентов темпера­ туры, концентраций и скорости газового потока для расчетов труб­ чатого реактора с отводом тепла циркулирующим теплоносителем предложена [364] следующая математическая модель:

где і — 1, 2, 3, 4; индексы:

1 — С4Н8 -1; 2 — транс-С4Н8-2; 3 —

цис-С4Н8-2; 4 — С4Н„.

 

 

 

Пг

дЩ

1

_

g - + i< 2„S ,(W, = 0.

dp2 '

р

 

 

 

 

В этих уравнениях:

 

 

 

 

 

 

 

KL

 

Пп =

г2 V

Пт =

 

 

 

тр

4»°рѵ

Mi = - у [— {kj -\-k2-\- k3-\- ke) Х х -f- k±X 2+ k2X3] • В,

N2 = — [k1X 1— (kj + kg + kn) X 2] B,

Nя = - у [klX 1—(k2+ k&-|- ka) X 3] B,

Ng = - y [kgX1+ knX 2-f kBX3 + kgXg] B,

9

2 qjWj = [(k^Xy — %гХ 2) 0,004463+(é2X1 —

— k2X3) 0,003636 -\r kg (X1-f- X 2-f- X 3) -f- (kgX1 -)>■

1 7 3— 1318

257

+

Ä7x a +

k8X 3) 0,047934 +

fe9X40,952066] • В - f - ;

 

 

22,4ГоѴн

Ѳ =

T ~ T „

=

 

 

В =

298

RTVEU

 

 

Яі - Q

 

 

 

 

 

 

 

макс

В этих уравнениях:

Т0 =

723° К,

Ешкс — 25 600

кал/моль,

<2макс =

605 000

кал/моль,

X, — количество молей

компонента

на 1 моль пропущенного я-С4Н8, ^-концентрация г-го компонента, Ql — тепловой эффект /'-й реакции, D, — коэффициент диффузии

і-го компонента,

V — линейная

скорость

потока,

ср — удельная

теплоемкость

смеси,

L, £ — соответственно

длина

и приведенная

длина трубок, гтр, р — радиус и

приведенный

радиус трубки, со­

ответственно,

\ э — эффективный

коэффициент

теплопроводности,

а ст — коэффициент

теплоотдачи

через стенку, упас — насыпной

вес катализатора,

Wt — скорость і'-й реакции, kj — константы ско­

ростей /-реакции,

 

1,

2 — соответственно изомеризация

С4НЯ-1 в

транс-С4Н8-2 и в

 

цис-С4Н8-2; 3, 4, 5 — соответственно

окисление

С4Н8, транс-С4Н8-2

и

цис-С4Н8-2 в побочные

продукты;

6, 7, 8 —

окислительное дегидрирование трех изомеров

н-С4Н8; 9 — окисле­

ние С4Н„.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 82

Влияние диаметра трубки и скорости газового потока в трубках на перепад температур и начальную температуру теплоносителя [364]

 

Скорость газа с

 

 

X

 

 

 

 

X

 

V

 

 

 

 

 

л

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

4

*

а

 

 

 

X

'Ъ

*

х

 

5 s

*

О.

 

L

а

V»

Л)

*

й

a

Н

 

-

(\>

С

 

ТЗ

 

*

« Г х

Ö X

 

or

 

 

ерепадП тем пе­

трубке ст*

ачальнаяН тем­ пературатеп ло­ носителяг х,°с

аксимальнаяМ пературатем в трубке,/ г#т,°С

центр/п.ратурыв

 

Т___

 

 

X

н

С ь.

«X

< <

к ■О

<

1Д лина трубки , м

15

1

4020

0,47

53,0

13,2

438

480

2,8

6,3

2,9

 

2

8040

0,56

92,0

11,8

451

480

1,7

2,6

5,2

20

3

12060

0,65

131,0

10,5

457

480

1,6

1,1

7,4

1

4020

0,47

53,0

21,3

423

479

4,6

12,0

3,3

 

2

8040

0,56

92,0

19,4

439

480

2,3

5,7

5,7

25

3

12060

0.65

131,0

17,6

447

481

1,9

3,2

8,0

1

4020

0,47

53,0

30,5

409

473

8,2

24,6 .

3,7

 

2

8040

0,56

92,0

27,8

427

479

3,5

9,4

6,3

 

3

12060

0,65

131,0

25,7

437

481

2,4

5,7

8,8

П р и м е м а н и . Выход С4Нв оставил 65%

 

Решение вышеприведенной системы уравнений,

выполненное

на ЭВМ «Минск-2» при допущении, что температура

газа на входе

в реактор равна температуре теплоносителя в межтрубном простран­ стве, приведено в табл. 82.

Рассчитанные показатели процесса подтвердились на укруп­ ненном полупромышленном реакторе [364].

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. С м и р н о в

Н. И. Синтетические каучуки. Госхимиздат, М.— Л .,

1954.

2.

Б а л а н д и н

А. А.— Усп. хим.,

1935, 4,

7, 1004.

 

3.

Г о р и и

Ю. А.— ЖОХ, 1949, 19,

5, 877.

П о д у р о в с к а я О. М.— Изв.

4.

К а г а н

М Я., Л ю б а р с к и й

Г. Д.,

5.

АН СССР. ОХН, 1947, 2, 173.

 

 

 

 

Incl. Chem., 1955, 31, 366, 327.

1960, 83, 2128, 684; Chem. Eng.,

1963, 70,

6.

A p p l e t o n

А. А.— Chem. Age.,

7.

8, 88, Oil, Paint, a. Drug. Report, 1963, 183, 15, 9.

 

Л у к ь я н о в

П. И.,

Б а с и с т о в

А. Г. Пиролиз нефтяного сырья (Ре­

8.

сурсы нефтехимии). Гостоптехиздат, М., 1962.

 

Т и X о н о в а

Р. А.,

К о р е н ь к о в

Г. Л .— Химическая промышленность

 

за рубежом, 7. Изд. НИИТЭХИМ, М., 1968, 3.

 

9.З и н о в ь е в А. Ф.— Каучук и резина, 1959, 3, 1.

10.Т ю р я е в И. Я. Физико-химические и технологические основы получения дивинила из бутана и бутилена. «Химия», М.— Л ., 1966.

11.Пат. США 2991320, 2991322; Chem. Abs., 1962, 56, 4, 3351; Пат. США 2991321.

12.

Chem. Abs., 1962, 56. 7, 6706.

Е м е л ь я ­

К о л о б и X и н В. А., Т ю р я е в И. Я., С о б о л е в В. М ,

 

н о в а Е. Н.— ДАН СССР, 1962, 144, 5, 1053;— В кн.: Научные основы под­

 

бора и производства катализаторов. Изд-во СО АН СССР, Новосибирск, 1964,

13.

237.

В. В., К о -

Т ю р я е в И. Я., Ц а й л и н г о л ь д А. Л ., М а ш т а к о в

ло б и х и н В. А.— Нефтехимия, 1964, 4, 2, 190.

14.Ц а й л и н г о л ь д А. Л. и др.— В кн.: Окислительное дегидрирование уг­ леводородов. Изд-во «ЭЛМ», Баку, 1969, 12.

15.С е р е б р я к о в Б. Р. и др.— Там же, стр. 19.

16.-С т е п а н о в Г. А,— Там же, стр. 3.

17.

А л и е в

Ф. В.,

Т е р - С а р к и с о в

Б.

Г.,

А л и е в В. С. Там же, стр. 9.

18.

А н д р у ш к е в и ч М

М , Х р о м о в а

Г. А.,

Б у я н о в

Р. А.,

Т и ­

 

м о ш е н к о

В. И. Там

же, стр. 14; Нефтехимия,

1967, 7,

4, 530.

 

4129;

19. Пат. США 2890253; Англ. пат. 798253 и 798254; Chem. Abs.,

1959, 53, 5,

 

Англ. пат. 796048; Chem. Abs.. 1959, 53, 15, 14493; Пат. США 3080435,

Official

20.

Gazette, 1963, 788, 1, 237.

В. М.,

Т ю р я е в

И.

Я-,

М я с о ­

К о л

о б

и х

и н

В. А.,

С о б о л е в

21.

е д о в

М. И.— Нефтехимия, 1963, 3,

6, 850.

М я с о е д о в

М. И. — Неф­

К о л о б и х и н

В. А.,

С о б о л е в

В. М ,

22.

техимия, 1964, 4, 3, 386.

С о б о л е в

В. М.,

Б о л ь ш а к о в

Д. А.,

М я ­

К о л о б и х и н

В. А.,

с о е д о в М. И.— Нефтехимия, 1964, 4, 4, 535.

23.Белы . пат. 617891; Chem. Abs., 1963, 59, 5, 5073; Белы . пат. 609096; Chem.

 

Abs., 1964,

60,

11, 13139.

 

 

 

 

 

 

 

24. Франц, пат. 1306223, 1962.

1968,

37,

1,

3.

 

 

 

25.

С к а р че н к

о

В. К.— Усп. хим.,

 

 

 

26.

A n h o r

nV.

J .— Petrol. Reginer,

1960, 39,

11,227.

5, 41.

 

27.

A n h о r

nV. J. et al.— Chem. Eng. Progr., 1961,

57,

Б. А.-,

28.

T ю p я e вИ. Я.,

Ф e л ь д б л іо м В.

Ш.,

 

Г р и г о р о в и ч

 

Г а л ь п е р и н

 

И. М,— Хим. пром-сть,

1963,

9,

7;

Англ. пат.

1051564;

 

Chem. Abs., 1967, 66, 15, 65044.

 

 

 

 

 

 

 

17!

259

Смотрите также файлы