 |
Обработка экспериментальных данных
|
|
|
|
Полученную углеводородную фазу, взвешивают и анализируют на хроматографе с детектором по теплопроводности. Хроматографическая колонна заполнена сорбентом ИНЗ - 600 (0,25 – 0,55 мм), неподвижная фаза – полиэтиленгликольадипинат в количестве 15 % от веса твердого носителя. Длина колонки 1 м и диаметр 3 мм. Газ – носитель азот. Температура колонки 70 оС. Порядок выхода компонентов: бензол, толуол, этилбензол, стирол. (см. рис. 5.2.).
Рис. 5.2. Типичная хроматограмма жидкой углеводородной фазы процесса дегидрирования этилбензола.
Процентное содержание i компонента в смеси определяют по уравнению:
, (5.1)
где
к i – калибровочный коэффициент, равный 1;
S i – площадь пика i.
S = H * в 0,5Н (5.2)
где
Н – высота соответствующего пик (мм);
В0,5Н – ширина пика на ½ высоты (мм).
По количеству полученных жидких продуктов рассчитывают количество газообразных продуктов реакции (этилена, метана и водорода) и составляют материальный баланс процесса. Материальный баланс представляют в форме таблицы 5.1.
Таблица 5.1
Материальный баланс процесса дегидрирования этилбензола
| ПРИХОД | РАСХОД | |||||||||
| Реагенты на входе в элемент | моль | % моль | г | % масс. | Продукты реакции | Мr | моль | % моль | г | % масс |
| Этилбензол техн. в том числе: | Этилбензол | |||||||||
| Стирол | ||||||||||
| Толуол | ||||||||||
| Бензол | ||||||||||
| Этилбензол | Водород | |||||||||
| Метан | ||||||||||
| Примеси | Этилен | |||||||||
| Примеси | ||||||||||
| ИТОГО: | ИТОГО: |
|
|
|
Для оценки эффективности функционирования процесса дегидрирования этилбензола по экспериментальным данным рассчитывают технико-экономические показатели: выход целевого продукта (стирола), степень превращения этилбензола, селективность основной реакции по формулам (3.4), (3.5), (3.10). Полученные результаты записывают в таблицу 5.2.
Таблица 5.2.
Результаты расчета технологических показателей
| Температура реакции, оС | Выход, f, % | Степень превращения, % | Селективность, % |
Определение тепловой нагрузки на реактор
И коэффициента полезного действия процесса
Коэффициент полезного действия использования тепловой энергии рассчитывают по формуле:
(5.3)
где QF - тепловая нагрузка на реактор рассчитывают по уравнениям, приведенным в разделе 4, по формулам 4.3 –4.18, т.е. определяют количество тепла, которое необходимо подвести или отвести от реактора для поддержания заданной температуры. Результаты расчета сводят таблицу теплового баланса.
– тепло, практически затрачиваемое на проведение процесса. Его определяют с помощью счетчика киловатт-часов. Измеряют количество израсходованных кВт-час электроэнергии за время эксперимента и рассчитывают по формуле
(5.4)
где N1 – показания счетчика кВт-часов до эксперимента;
N2 - показания счетчика кВт-часов после проведения эксперимента. Данные измерений и результаты расчетов заносят в таблицу 5.3.
Таблица 5.3
Результаты расчета тепловой нагрузки на реактор и КПД процесса
| Температура реакции, оС | Показания счетчика | QF практическое | QF | η, % | |
| N1 до опыта кВт-час | N2 после опыта, кВт-час | ||||
ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ
|
|
|
1. Перед началом эксперимента включить вытяжной шкаф.
2. Проверить с преподавателем правильность собранной установки и ее герметичность.
3. Загрузку реагента производить в вытяжном шкафу при включенной вентиляции.
4. Во время выполнения лабораторной работы пользоваться защитными очками.
5. Вблизи лабораторной установки категорически запрещается держать открытое пламя огня.
ЗАДАНИЯ
1. На основе полученных экспериментальных данных составить материальный баланс процесса при различных температурах 550, 600, 650, 700 оС.
2. Определить выход целевого продукта, степень превращения этилбензола и селективность процесса для данных температур и построить графики:
3.
 |
Составить энергетический баланс процесса дегидрирования этилбензола и определить выход.
4. Обосновать оптимальные условия функционирования ХТС.
5. Представить схему реакционного узла дегидрирования этилбензола.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Ход работы и порядок расчетов.
2. Синтез и технология получения стирола, альфа – метилстирола. Схема химического производства.
3. Теоретические основы составления материальных и энергетических балансов.
4. Расчет тепловых эффектов химических процессов.
5. Технико – экономические показатели ХТС: степень превращения, селективность реакции, выход продукта (для необратимых, обратимых, параллельных и последовательных реакций), практические расходные коэффициенты.
Лабораторная работа № 2
|
|
|
