3. Практические занятия Практическое занятие № 1 Основы расчетов материальных балансов

Пример 1. На гидроочистку подано 200 кг дизельной фракции, содержащей 1,5% серы. После очистки получено 197,6 кг этой фракции с содержанием серы 0,2%. Необходимо найти расход водорода в этом процессе.

Решение. Взаимодействие серы с водородом осуществляется по схеме:

Содержание серы в сырье

Содержание серы в продукте

С водородом прореагировало

Расход водорода составит

Пример 2. В процессе алкилирования изобутана этиленом образовалось 172 кг 2,2-диметилбутана. Для проведения реакции было взято 580 кг изобутана и 60 кг этилена. Необходимо составить материальный баланс этого процесса.

Решение. Реакция алкилирования протекает по схеме:

Молекулярные массы изобутана – 58, этилена – 28, 2,2-диметилбутана – 86.

Для получения 172 кг 2,2 –диметилбутана израсходовано:

Изобутана

Осталось непрореагировавших продуктов:

Изобутана 580-116=464 кг

Этилена 60-56=4 кг

Материальный баланс процесса сводим в таблицу 8:

Взято	кг	%
Изобутана	580	90,6
Этилена	60	9,4
Итого	640	100
Получено
2,2-диметилбутана	172	26,9
изобутана	464	72,5
этилена	4	0,6
Итого	640	100

Пример 3. При каталитической ароматизации н-октана образуется 2120 кг аренов, из них 90% ксилола и 10% этилбензола. Составить материальный баланс процесса, если известно, что степень превращения н-октана равна 50%.

Решение. Превращение н-октана протекает по схемам:

Молекулярные массы н-октана – 114; аренов – 106; водорода – 2.

Образовалось ксилола кг/ч

этилбензола или 2кмоль/ч

Всего образовалось аренов 20кмоль. При этом выделилось водорода или 160 кг/ч

Израсходовано н-октана 20 кмоль или 2280 кг, так как степень превращения н-октана равна 50%. Следовательно, для проведения процесса было взято

Материальный баланс процесса сводим в таблицу 9:

Взято	кг	%
Н-октана	4560	100
Итого	4560	100
Получено
О-ксилола	1908	41,8
Этилбензола	212	4,7
Водорода	160	3,5
Н-октана	2280	50,0
Итого	4560	100

Задачи:

1. В процессе каталитического риформинга 1075 кг н-гексана 40% его превратилось в бензол, 8% - в пропан (в результате гидрокрекинга). Составьте материальный баланс с учетом того, что часть водорода, выделившегося при реакции дегидроциклизации н – гексана, расходуется на реакцию гидрокрекинга.

2. В процессе алкилирования изобутана образовалось 344 кг 2,2-диметилбутана и 84 кг гексена (продукта тримеризации этилена). Составьте материальный баланс процессов, если известно, что было взято 1000 кг сырья, содержащего 58% изобутана и 42% этилена.

3. В процессе алкилирования изобутана бутиленами образовалось 800 кг реакционной массы, содержащей 27% изооктана, 1% бутиленов и 72% изобутана. Составьте материальный баланс этого процесса.

4. В процессе каталитического риформинга из н-С₆Н₁₄ образовалось 390 кг бензола, 88 кг пропана и осталось 430 кг непревращенного н-С₆Н₁₄. Составьте материальный баланс этого процесса.

5. При алкилировании изобутана этиленом наряду с целевой реакцией протекает побочная реакция полимеризации этилена. Составьте материальный баланс процесса, если известно, что получено 1000 кг реакционной массы состава:

изо-С₄Н₁₀ – 348 кг

изо-С₆Н₁₄ – 344 кг

С₆Н₁₂ – 84 кг

С₂Н₄ – 224 кг.

6. 2 т сырья, состоящего на 50% из н-С₇Н₁₆ и на 50% из метилциклогексана, подвергнуты каталитическому риформингу. Составьте материальный баланс процесса, если известно, что метилциклогексан превратился в толуол на 98%, а н-С₇Н₁₆ – лишь на 20%.

7. При алкилировании бензола этиленом на образование 1060 кг этилбензола израсходовано 90% этилена и 30% бензола, содержавшихся в сырьевой смеси. Составьте материальный баланс этого процесса.

8. В процессе каталитического риформинга 3600 кг сырья, содержащего 55% метилциклогексана и 45% н-гептана, образовалось 1840 кг толуола. Составьте материальный баланс процесса, если известно, что 80% толуола образовалось из метилциклогексана, а 20% - из н-гептана.