Методические рекомендации по выполнению расчета.

Структурную блок- схему системы следует свести к трем блокам: сжигание серы, контактное окисление SO₂ в SO₃, абсорбция SO₃.

При составлении балансовых уравнений необходимо учитывать степени превращения веществ по стадиям. Количество компонентов в потоках целесообразно выражать в киломолях (1 и 2 блоки) и в килограммах -3 блок.

11

В дальнейшем при составлении материального баланса системы все потоки, входящие в систему и выходящие из нее, должны быть выражены в килограммах.

По первому блоку – сжигание серы, нужно составить балансовые уравнения по сере, кислороду и азоту.

При составлении балансового уравнения по сере следует учесть степень превращения серы в SO₂.

Количество молей серы рассчитывают из количества серы в килограммах и молекулярной массы серы.

На выходе из печи газ состоит из SO₂, O₂, N₂. Воздух, поступающий на сжигание серы, содержит 21% кислорода и 79% азота.

Реакция горения серы (1) идет без изменения числа молей в газовой фазе. Поэтому число молей полученного газа N₁₂ будет равно числу молей исходного воздуха, учитывая его избыток. Азот не принимает участия в процессе горения серы, поэтому количество молей SO₂, образовавшихся по реакции (1), будет равно количеству молей кислорода, пошедших на образование SO₂. Следовательно, количество молей оставшегося кислорода в полученном газе находят, как разницу между кислородом воздуха, поступившем на сжигание серы, и количеством молей SO₂, образовавшихся в результате реакции (1).

По второму блоку – контактное окисление SO₂ в SO₃ – составляют 2 уравнения: 1 – по SO₃, учитывая степень превращения SO₂ в SO₃, 2 – по кислороду: количество кислорода, оставшееся в газе после окисления SO₂ в SO₃ рассчитывают как разницу между кислородом, поступившим в контактный аппарат и кислородом, пошедшим на реакцию окисления SO₂ в SO₃ (учесть коэффициенты уравнения реакции (2).

По третьему блоку – абсорбция SO₃ – составляют балансовые уравнения: 1 – по воде: поступающую в блок абсорбции воду, рассчитывают как сумму количества воды, пошедшую на реакцию (3) и воды, вышедшей из абсорбера с раствором серной кислоты, 2 – по выхлопным газам: выхлопные газы состоят из азота, поступившего с воздухом, кислорода, оставшегося в газе после контактного аппарата, SO₂ и SO₃ , 3 – уравнение, выражающее количество H₂SO₄.

12

Задание 4. Производство этилбензола.

Этилбензол в промышленности используют в основном для синтеза стирола. Большую часть стирола получают алкилированием бензола этиленом:

C₆H₆ + C₂H₄ = C₆H₅C₂ H₅ (1) – основная реакция.

Процесс алкилирования бензола сложный, помимо основной идут побочные реакции:

C₆H₆ + 2C₂H₄ = C₆H₄(C₂H₅)₂ (2) - диэтилбензол

C₆H₆ + 4C₂H₄ = C₆H₂(C₂H₅)₄ (3) - тетраэтилбензол

Реакция алкилирования может протекать как в жидкой, так и в газовой фазах. В настоящее время широко распространен жидкофазный процесс с хлористым алюминием в качестве катализатора, который обладает высокой селективностью по отношению к основной реакции.

Процесс проводят при температуре 100^оС и давлении 0,15 МПа в избытке бензола для подавления побочных реакций.