Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 5

Алкилирование изопарафинов олефинами

Pr-28, Сернокислотное алкилирование изобутана бутонами проводят в пятиступенчатом реакторе производительностью 4000 кг алкилата в час. Сырьем является жидкая бутан-бутеновая фракции, массовая доля бутенов в которой равна 28%, а плотность 605 кг/м³. В реактор подают серную кислоту из расчета 1 м³ 1 м³ жидких углеводородов. Определить общий объемный расход сырья на входе в реактор, если массовое соотношение жидкого циркулирующего изобутана (плотность 604 кг/м³ и бутенов равно 5,5 : 1.

Скачать решение задачи Pr-28 (цена 100р)

Задача 188. Сернокислотное алкилирование осуществляют в горизонтальном реакторе каскадного типа с длиной реакционной зоны 8,6 м. Производительность по алкилату равна 288 т/сут. Сырьем является жидкая бутан-бутеновая фракция, массовая доля бутена в которой равна 32%, а плотность 602 кг/м³. Определить внутренний диаметр реактора, если объемная скорость сырья составляет 0,37 ч^-1.

Скачать решение задачи 188 (цена 100р)

Задача 189. Сернокислотное алкилирование осуществляют в каскадном реакторе диаметром 3,5 м. Производительность по жидкой бутан-бутеновой фракции, массовая доля бутенов в которой равна 29%, а плотность 603 кг/м³, равна 35 м³/ч. Определить вместимость и длину цилиндрической части реактора, если с 1 м³ реакционной зоны снимают в час 87 л алкилата плотностью 715 кг/м³.

Задача 190. Сернокислотное алкилирование проводят в каскадном реакторе, внутренний диаметр которого 3,45 м, а длина реакционной зоны 8,4 м. В реактор с объемной скоростью 0,4 ч^-1 поступает бутан-бутеновая фракция, массовая доля бутена в которой равна 30%, а плотность 601 кг/м³. Определить производительность реактора по алкилату (плотность алкилата 715 кг/м³), если его выход составляет 172% от объемного расхода бутена (плотность бутенов 645 кг/м³).

Задача 191. В каскадный реактор сернокислотного алкилирования изобутана поступает в час 23700 кг жидкой бутан-бутеновой фракции, массовая доля бутенов в которой равна 29,5%. Алкилирование осуществляют при мольном соотношении изобутан: бутены, равном 7:1. В этих условиях расход бутенов составляет 0,5 т на 1 т образующегося алкилата. Определить долю изобутена (в процентах от циркулирующего), необходимого для снятия реакционной теплоты (77 кДж на 1 моль алкилата в расчете на изооктан), если теплота испарения изобутана составляет 331 кДж/кг.

Скачать решение задачи 191 (цена 100р)

Pr-29 В барботажный реактор с целью получения этилбензола поступает в час 15000 кг бензола. В процессе алкилирования образуется алкилат, массовая доля алкилбензола в котором равна 32%, а доля бензола 62%. Определить селективность процесса по этилбензолу, если его степень конверсии равна 31%.

Скачать решение задачи Pr-29 (цена 100р)

Алкилироваиие бензола олефинами

Задача 192. В реактор для алкилирования бензола этиленом в присутствии хлорида алюминия поступает в час 10800 кг бензола. Для обеспечения выхода этилбензола, равного 92,5% (в расчете на этилен), поддерживают мольное соотношение бензол : этилен на входе равным 3 : 1. Определить внутренний диаметр реактора, если съем этилбензола с 1 м³ реакционного объема составляет 150 кг/ч, а штуцер для выхода жидкого алкилата расположен на высоте 8 м.

Скачать решение задачи 192 (цена 100р)

Задача 193. Реактор для алкилирования бензола в присутствии хлорида алюминия имеет внутренний диаметр 2,4 м. Производительность 1 м³ реакционного объема достигает 120 кг этилбензола в час при выходе его 91% в расчете на этилен. Определить объемный расход этиленовой фракции, объемная доля этилена в которой составляет 54%. Штуцер для выхода жидкого алкилата расположен на высоте 8,4 м.

Скачать решение задачи 193 (цена 100р)

Задача 194. В реактор для получения этилбензола в присутствии хлорида алюминия поступает в час 12000 кг бензола. В процессе алкилирования на 1 моль этилбензола выделяется 106 кДж теплоты, часть которой (50%) снимается за счет испарения непревращенного бензола. Определить количество бензола в жидком алкилате, непрерывно выходящем из реактора, если теплота испарения бензола равна 380 кДж/кг, степень его конверсии 33%, а селективность по этилбензолу 84,6%.

Скачать решение задачи 194 (цена 100р)

Задача 195. Производительность барботажного реактора по этилбензолу составляет 150 т/сут. Для достижения такой производительности в реактор подают бензол с трехкратным избытком от теоретического. Половина поступающего бензола испаряется в реакторе и поступает на конденсацию в холодильник-конденсатор, охлаждаемый водой. Определить расход охлаждающей воды в холодильнике-конденсаторе, если теплота конденсации бензола равна 393,3 кДж/кг, а теплоемкость охлаждающей воды, нагреваемой на 18 К, составляет 4187 Дж/(кг*К)

Задача 196. На установку по производству изопропилбензола поступает 11700 кг бензола в час. Алкилирование проводят пропан-пропиленовой фракцией, объемная доля пропилена в которой равна 51,2%. В этих условиях степень конверсии бензола достигает 38,5% при селективности по изопропилбензолу 86,6%. Определить расходный коэффициент поступающего бензола (в тоннах на 1 тонну изопропилбензола) и объемный расход пропан-пропиленовой фракции, если на 1 моль образующегося изопропилбензола расходуется 1,12 моль пропилена.

Скачать решение задачи 196 (цена 100р)

 Задача 197. Алкилирование бензола пропиленом проводят в барботажном реакторе внутренним диаметром 1,6 м. Производительность 1 м³ реакционного объема составляет 200 кг изопропилбензола в час; выход жидкого алкилата предусмотрен на высоте 8,46 м. Определить селективность процесса по изопропилбензолу, если степень конверсии бензола составляет 28%, а его расход на входе в реактор равен 9150 кг/ч.

Скачать решение задачи 197 (цена 100р)

Задача 198. При алкилировании бензола пропиленом в барботажном реакторе через штуцер с диаметром патрубка 200 мм со скоростью 0,06 м/с непрерывно отбирают жидкий алкилат, массовая доля изопропилбензола в котором равна 60%, а плотность составляет 836 кг/м³. Определить объемный расход пропан-пропиленовой фракции, объемная доля пропилена в которой равна 52%, если выход изопропилбензола составляет 89,3% в расчете на пропилен.

Скачать решение задачи 198 (цена 100р)

Деалкилирование алкилароматических углеводородов

Pr-30. На установку термического гидродеметилирования толуола производительностью 11000 кг бензола в час поступает в час 20000 м³ водорода. Процесс проводят при мольном соотношении водорода и толуола, равном 4,8 : 1; при этом селективность процесса ко бензолу достигает 82% в расчете на превращенный толуол. Определить степень конверсии толуола.

Скачать решение задачи Pr-30 (цена 100р)

Задача 199. На установку термического гидродеметилирования толуола производительностью 10300 кг бензола в час поступает 19000 м³ водорода в час. Определить мольное соотношение водород: толуол на входе в реактор, если степень конверсии толуола равна 92,6%, а селективность по бензолу составляет 81%.

Задача 200. В реакторе гидродеметилирования толуола выделяется 1870 кВт теплоты, которую отводят циркулирующим водородсодержащим газом [объемная доля водорода 90%]. Определить объемный расход водородсо-держащего газа, если степень конверсии толуола равна 93%, селективность по бензолу 81,5%, мольное соотношение водород: толуол равно 5:1, а тепловой эффект процесса составляет 641 кДж на 1 кг бензола.

Скачать решение задачи 200 (цена 100р)

Задача 201. Термическое гидродеметилирование толуола проводят при 700 °С и 2,2 МПа на установке с двумя последовательными реакторами. Производительность установки 10300 кг по бензолу в час. На установку поступает водородсодержащий газ (объемная доля водорода 82,3%) при мольном соотношении водород : толуол, равном 4,8:1. Определить внутренний диаметр реактора первой ступени, если скорость газо-сырьевого потока в его сечении в условиях процесса составляет 0,19 м/с, а степень конверсии толуола равна 76%.

Скачать решение задачи 201 (цена 100р)

Задача 202. Установка термического деметилирования толуола с двумя последовательными реакторами имеет производительность 10100 кг бензола в час. Газо-сырьевая смесь поступает при 650 °С. Удельная теплоемкость такой смеси 4,61 кДж/(кг*К), мольное соотношение водород : толуол равно 4,7 : 1. В этих условиях деалкилирование идет аутотермически, если количество выделяющейся теплоты (тепловой эффект процесса 50 кДж/моль) не ниже 9% от теплового потока газо-сырьевой смеси на входе. Определить количество теплоты (в % от теплового потока газо-сырьевой смеси на входе), расходуемой на ведение реакции, если степень конверсии толуола в бензол равна 85%, а массовая доля водорода в водородсодержащем газе 25,4%.

Скачать решение задачи 202 (цена 100р)

Задача 203. Производительность установки термического гидродеметилирования толуола составляет 248 т бензола в сутки. Газо-сырьевая смесь (водородсодержащий газ, в котором массовая доля водорода равна 35%, плюс толуол) поступает в реакторы при мольном соотношении водород : толуол = 5:1. В этих условиях степень конверсии толуола в бензол достигает 93%. Продукты реакции при 720 °С поступают в котел-утилизатор, где за счет их охлаждения до 250 °С образуется водяной пар с давлением 4 МПа и теплотой парообразования 1712 кДж/кг. Определить количество образующегося водяного пара, если теплоемкость газо-продуктовой смеси ри средней температуре 485°С составляет ,46 кДж/(кг*К), а степень использования теплоты равна 72%.

Скачать решение задачи 203 (цена 100р)

Изомеризация парафинов

Pr-31. Изомеризацию н-пентана в .изопентан осуществляют в реакторе внутренним диаметром 1,8 м, производительность которого по изопентану равна 10000 кг/ч. Изомеризация происходит в среде водорода, поступающего в мольном соотношении водород: н-пентан, равном 2,4 : 1. Определить высоту цилиндрической части реактора, если объемная скорость жидкого н-пентана 2 ч^-1, глубина его превращения за один проход реактора 45,7%, а плотность 615 кг/м³. Определить также объемный расход водорода на входе в реактор.

Скачать решение задачи Pr-31 (цена 100р)

Задача 204. Изомеризацию н-пентана в изопентан осуществляют на цеолите, объем которого в реакторе составляет 10 м³. При объемной скорости жидкого сырья 2,5 ч^-1 и мольном соотношении водород : н-пентан = 4 : 1 глубина превращения н-пентана за один проход через реактор составляет 60%. Определить массовые расходы циркулирующего н-пентана и водородсодержащего газа, если массовая доля водорода в таком газе равна 70%, а плотность сырья (н-пентан) равна 615 кг/м³.

Скачать решение задачи 204 (цена 100р)

Задача 205. Изомеризацию н-бутана проводят в трубчатом реакторе (внутренний диаметр трубки 50 мм, длина 5,6 м, число трубок 912)., в трубках которого находится катализатор - хлорид алюминия. Объемная скорость жидкого н-бутана равна 0,95 ч^-1, глубина превращения сырья за один проход 48%, расход сырья 44 кг на 1 т образующегося изобутана. Определить часовой массовый расход катализатора, если плотность жидкого изобутана при 20°С составляет 557,3 кг/м³.

Скачать решение задачи 205 (цена 100р)

Задача 206. Газофазную изомеризацию н-пентана в изопентан осуществляют в присутствии хлорида алюминия в трубчатом реакторе, в межтрубном пространстве которого в час циркулирует 7,0 м³ масла. Реакционная теплота (92 кДж/моль) снимается за счет нагревания масла на 30 К. Определить массовый расход н-пентана на входе в реактор, если глубина превращения н-пентана за один проход равна 49%, удельная теплоемкость охлаждающего масла 1,77 кДж(кг*К), а его плотность 856 кг/м³.

Скачать решение задачи 206 (цена 100р)

 

Изомеризация алкилароматнческих углеводородов

Pr-32. Изомеризацию алкилароматических углеводородов С₈Н₁₀ проводят в среде водяного пара в адиабатическом реакторе, в котором объем алюмосиликатного катализатора равен 36 м³. Производительность 1 м³ катализатора составляет 240 кг н-ксилола в час. Определить часовую массовую нагрузку реактора по паро-сырьевой смеси, если мольное соотношение водяной пар : углеводороды равно 1,5 : 1, а количество н-ксилола в продуктах реакции

Скачать решение задачи Pr-32 (цена 100р)

Задача 207. В адиабатический реактор, в котором объем платинового катализатора, нанесенного на алюмосиликат, равен 14 м³, на изомеризацию ароматических углеводородов в час поступает 8860 кг водородо-сырьевой смеси, массовая доля водорода в которой равна 26%. Определить массовую долю н-ксилол а в изомеризате, если его массовая доля в исходном сырье равна 9,0%, а производительность 1 м³ катализатора составляет 153 кг га-ксилола в час.

Скачать решение задачи 207 (цена 100р)

Задача 208. В адиабатический реактор производительностью 7700 кг га-ксилола в час, на высоту 1,9 м заполненный платиновым катализатором, нанесенным на алюмосиликат, поступают на изомеризацию ароматические углеводороды С₈Н₁₀, массовая доля этилбензола в которых равна 31%. В процессе изомеризации 70% этилбензола превращается в га-ксилол, что составляет 27% от массовой производительности реактора по н-ксилолу. Определить внутренний диаметр реактора, если скорость сырья на входе равна 1,57 кг в час на 1 кг катализатора, насыпная плотность которого составляет 609 кг/м³.

Скачать решение задачи 208 (цена 100р)

Задача 209. Производительность реактора для изомеризации углеводородов С₈Н₁₀ по смеси о- и n-ксилолов составляет 12500 кг/ч. Внутренний диаметр реактора 4,2 м, высота слоя катализатора 2,1 м. Определить объемную скорость жидкого сырья (плотность 876 кг/м³) и объемный расход водородсодержащего газа (объемная доля водорода 85%), если выход целевых продуктов равен 66,7% от массового расхода сырья, а мольное соотношение водорода и углеводородов С₈Н₁₀ равно 5,5: 1.

Скачать решение задачи 209 (цена 100р)

Промышленные способы получения галогенпроизводных

Pr-33. Определить затраты технического метана, в котором массовая доля СH₄ составляет 98,5%, и затраты электролитического хлора с массовой долей хлора 96% для получения 1920 кг метилхлорида в час, если мольное соотношение метана и хлора равно 1:1, а выход метилхлорида равен 80% в расчете на исходный хлор.

Скачать решение задачи Pr-33 (цена 100р)

Pr-34. Определить объемную скорость метана в реакторе, газофазного хлорирования, если производительность аппарата по реакционному газу составляет 4920 кг/ч, массовая доля метиленхлорида в реакционном газе 9,2%, выход метиленхлорида 33% в расчете на исходный хлор, мольное соотношение СН4 : С12 = 3,44 : 1. Реактор газофазного хлорирования имеет внутренний диаметр 0,85 м на высоту 2,5 м.

Скачать решение задачи Pr-34 (цена 100р)

Pr-35. Объемная скорость газов в реакционной камере газофазного хлоратора 280 ч^-1, суммарный объемный расход метана и хлора 560 м³/ч. Определить диаметр и высоту реактора, если соотношение Н/D равно 2,5 : 1.

Скачать решение задачи Pr-35 (цена 100р)

Pr-36 Определить количество теплоты, которая выводиться при получении 1800 кг пентилхлорида в час, если тепловой эффект хлорирования пентана равен 105 кДж/моль

Скачать решение задачи Pr-36 (цена 100р)

Задача 210. Определить объемную скорость подачи метана в реактор газофазного хлорирования, если производительность установки равна 2200 кг реакционного газа в час. Массовая доля тетрахлорметана в реакционном газе 7%, выход тетрахлорметана составляет 30% в расчете на использованный метан, объемная доля метана в природном газе 96%, объем реактора 2,8 м³.

Скачать решение задачи 210 (цена 100р)

Задача 211. Определить объемную скорость подачи метана в реактор газофазного хлорирования, если производительность установки с двумя работающими реакторами составляет 19700 кг реакционного газа в час. Массовая доля метилхлорида в газе 33,3%, выход метилхлорида 43% в расчете на исходный хлор, мольное соотношение СН₄ : С1₂ равно 3,44; 1. Объем реактора 2,84 м³.

Задача 212. Производительность реактора газофазного хлорирования метана 1660 кг метилхлорида в час, выход метилхлорида 81% в расчете на исходный хлор, мольное соотношение хлора и метана равно 1 : 3,4, время реакции 1,8 с. Определить объем реакционной камеры.

Задача 213. Объемная скорость смеси в реакторе газофазного хлорирования 240 ч^-1, суммарный объемный расход метана и хлора 480 м³/ч. Определить диаметр и высоту реактора при Н/D=2,5.

Задача 214. Производительность установки газофазного хлорирования метана составляет 19700 кг реакционного газа в час. Массовая доля трихлорметана в газе составляет 4,1%, выход трихлорметана в расчете на исходный хлор 18,3%, мольное соотношение СН4: С12 равно 3,44 : 1. Определить число реакторов, если нагрузка по метану на один аппарат составляет 3300 кг/ч.

Скачать решение задачи 214 (цена 100р)

Задача 215. В реактор жидкофазного хлорирования парафина средняя молекулярная масса 296) поступает в час 250 м³ электролитического хлора, объемная доля хлора в котором 98%. Выход хлорпарафина 80%. Определить число реакторов, если плотность реакционной массы равна 1120 кг/м³, время пребывания массы в реакторе 4 ч, диаметр реактора 1800 мм, а высота реактора 3300 мм, коэффициент заполнения 0,75.

Скачать решение задачи 215 (цена 100р)

Задача 216. Определить затраты технического метана (массовая доля метана 98%) и затраты электролитического хлора (массовая доля хлора 96%) для получения в час 1920 кг хлорметанов следующего состава (массовые доли): СН3Сl 70,5%, СН2Сl2 18,5%, СНСl38,6%, ССl2,4%. Мольное соотношение СН4: С12 равно 3:1.

Скачать решение задачи 216 (цена 100р)

Задача 217. Определить затраты электролитического хлора для получения в час 2000 кг реакционного газа, массовая доля метиленхлорида в котором 11%, если степень конверсии хлора составляет 33%.

Скачать решение задачи 217 (цена 100р)

Задача 218. Определить расходные коэффициенты в производстве метилхлорида, если производительность установки составляет 710 кг метилхлорида в час, выход метилхлорида 90% от теоретического. Массовые доли метана в техническом метане 94%, а хлора в электролитическом хлоре 99%.

Задача 219. В реактор газофазного хлорирования поступает в час 1000 м³ метана, объемная доля СН₄ в котором 94%. Определить массовую производительность реактора по метиленхлориду, если степень конверсии метана равна 50%, а селективность по метиленхлориду 60%. Определить также расходный коэффициент метана.

Задача 220. В реактор газофазного хлорирования подают в час 952 м³ метана. При этом образуются: метилхлорид (514 кг/ч), метиленхлорид (577 кг/ч), трихлорметан (411 кг/ч). Определить затраты хлора, подаваемого в процесс, степень конверсии метана и мольное соотношение хлор : метан.

Задача 221. В реактор хлорирования метана подают в час 1200 м³ метана. При этом образуется реакционный газ следующего состава: метиленхлорид 1165 кг/ч, трихлорметан 3366 кг/ч, тетрахлорметан 1320 кг/ч. Определить объемный расход хлора, степень конверсии метана и мольное соотношение хлор : метан.

Задача 222. Определить объемные расходы хлора и метана для установки производительностью 1300 кг хлорпроизводных в час, если массовые доли в смеси: трихлорметана 48%, тетрахлорметана 52%. Определить мольное соотношение хлор : метан.

Задача 223. В реактор газофазного хлорирования поступает и час 1000 м³ метана. В результате хлорирования образуется следующее количество хлор производных: метил-хлорид 530 кг/ч, метиленхлорид 580 кг/ч, трихлорметан 120 кг/ч. Определить объемный расход хлора, степень конверсии метана и мольное соотношение хлор : метан.

Задача 224. На установку хлорирования подают в час 782 м³ хлора. Мольное соотношение метан : хлор равно 1 : 3,5 55% подаваемого метана затрачивается на образование трихлорметана, а 45% на образование тетрахлорметана. Определить количество образовавшихся хлорпроизводных. Определить также расходные коэффициенты хлора и метана в расчете на 1 т хлорпроизводных.

Задача 225. Определить расходные коэффициенты в производстве метиленхлорида (без учета циркуляции сырья), если производительность установки по реакционному газу 1800 кг/ч, а состав реакционных газов в массовых долях следующий: метилхлорид 13%, метиленхлорид 8%, трихлорметан 3%, тетрахлорметан 1%, метан 53%, хлорводород 22%.

Задача 226. Определить тепловые эффекты образования метилхлорида и метиленхлорида, если энергии связей таковы: для С-Н 412 кДж/моль, для С-С1 239 кДж/моль, для С-С1 327 кДж/моль, для Н-С1 427 кДж/моль.

Задача 227. Определить тепловые эффекты образования трихлорметана и тетрахлорметана, если энергии связей таковы: для С-Н 412 кДж/моль, для С1-С1 239 кДж/моль, для Н-С1 427 кДж/моль, для С-С1 327 кДж/моль.

Задача 228. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении метилхлорид а (4900 кг/ч) газофазным хлорированием метана, если тепловой эффект реакции равен 103 кДж/моль.

Задача 229. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении метиленхлорида (1290 кг/ч) газофазным хлорированием метана, если тепловой эффект реакции равен 206 кДж/моль.

Скачать решение задачи 229 (цена 100р)

Задача 230. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении трихлорметана (597 кг/ч) газофазным хлорированием метана, если тепловой эффект реакции равен 309 кДж/моль.

Задача 231. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении тетрахлорметана (170 кг/ч) газофазным хлорированием метана, если тепловой эффект реакции равен 412 кДж/моль.

Задача 232. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении реакционного газа (1800 «г/ч), массовые доли компонентов в котором равны: метилхлорид 45%, метиленхлорид 30%, трихлорметан 15%, тетрахлорметан 10%. Тепловые эффекты приведены в условиях задач 228-231,