МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Нижнекамский химико-технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Кафедра химической технологии органических веществ

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Оборудование заводов основного органического и нефтехимического синтеза»

ДЛЯ СТУДЕНТОВ,

ОБУЧАЮЩИХСЯ ЗАОЧНО

ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ»

Разработал ст. преподаватель кафедры ХТОВ Хуснутдинова Г.Р.

Нижнекамск 2018

Требования к выполнению и оформлению контрольных

заданий

Вариант контрольного задания выбирается в соответствии с порядковым номером зачетной книжки студента.

Перед тем как приступить к выполнению контрольного задания, студент должен проработать рекомендуемую литературу. Контрольная работа оформляется в письменном виде в тетрадях. Вопросы и ответы должны быть написаны в том порядке, в котором они стоят в задании. Отвечать на вопросы следует кратко, точно, исчерпывающе. Произвольные сокращения не допускаются. В конце контрольной работы приводится список использованной литературы.

Рекомендуемая литература

Основные источники информации

1.Потехин, В.М. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки [Электронный ресурс] / В.М. Потехин, В.В. Потехин.- СПб.: Лань, 2014. - 887 с. - Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/53687 , по паролю.- ЭБС «Лань»

2. Харлампиди Х.Э. Общая химическая технология. Методология проектирования химико-технологических процессов [Электронный ресурс]. - СПб.: Лань, 2013. - 448 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view /book/37357/ по паролю.- ЭБС « Лань »

3. Кузнецова И.М. Общая химическая технология. Основные концепции проектирования ХТС [Электронный ресурс] / И.М. Кузнецова, Харлампиди Х. Э., В.Г. Иванов [и др.]. — СПб.: Лань, 2014. — 381 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/45973/ по паролю.- ЭБС « Лань »

Дополнительные источники информации

1. Ямалиева Л.Г. Технологические процессы и производства: метод. рекомендации и контрол. задания /Л.Г.Ямалиева,Д.Н.Латыпов.-Нижнекамск: НХТИ, 2011.-46 с.(1 шт.)

2. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию/ Г.С.Борисов, В.П.Брыков, Ю.И.Дытнерский и др.;под ред.Ю.И.Дытнерского.-3-е изд.,стер. .-М.:Альянс,2007.-496 с.:ил.

3. Дьяконов, С.Г. Теоретические основы проектирования промышленных аппаратов химической технологии на базе сопряжения физического и математического моделирования: монография/С.Г.Дьяконов, В.В.Елизаров, В.И.Елизаров; КГТУ.-Казань:Изд-во Казанского Гос.Ун-та,2009.-456 с.

4. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник/ А.А.Лощинский, А.Р.Толчинский.-3-е изд.,стер.-М.:Альянс,2008.-752с.

5. Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств: учеб. для вузов/ А.А.Курочкин, Г.В.Шабурова, А.С.Гордеев, А.И.Завражнов.-М.: Колосс, 2007.-591с.:ил.- (Учебники и учеб.пособия для вузов).

6. Журнал прикладной химии : науч.журн. / учредитель: РАН.- СПб.: Наука, 2005-2017.

7. Известия ВУЗ. Химия и химическая технология : науч.-техн. журн. / учредитель: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет».- Иваново, 1988-2017.

---

Контрольная работа (домашняя) (9 семестр)

1 вариант

Задание 1. Составить материальный баланс реактора каталитического окисления метанола кислородом воздуха. Процесс осуществляется на серебряном катализаторе. Производительность реактора 80 т.т/год по формальдегиду. Избирательность процесса превращения метанола в формальдегид - 0,78. Степень превращения метанола - 0,93. Содержание метанола в спирто-воздушной смеси - 45% об. Мольное соотношение продуктов в продукционном газе НСООН:СО2:СО:СН₄ равно 0,4:0,6:1,5:1,3. Установка работает в течение 355 дней в году.

Целевые реакции процесса:

CH₃OH → HCHO + H₂

CH₃OH + 0,5 O₂ → HCHO + H₂O

Побочные реакции процесса:

CH₃OH → СO + 2H₂

CH₃OH + Н₂ → СН₄ + H₂O

CH₃OH + O₂ → НСOОН + H₂O

CH₃OH + 1,5 O₂ → СO₂ + 2H₂O

Задание 2. Составить тепловой баланс реактора окисления метанола, если:

2.1 процесс осуществляется в реакторе адиабатического типа. Спирто-воздушная смесь на входе в реактор имеет температуру 100 ⁰С. Потери в окружающую среду составляют 5% от количества подводимой теплоты.

2.2 процесс осуществляется в трубчатом реакторе изотермического типа при температуре 110 ⁰С. Начальная температура: спирто-воздушной смеси составляет 110 ⁰ С, органического теплоносителя (дифенил) 95 ⁰С. Температура органического теплоносителя на выходе из реактора 115 ⁰С. Потери в окружающую среду составляют 2% от количества подводимой теплоты.

Участники реакции	ΔНf, кДж/моль	СР, Дж/моль·К
CH3OH	-201	44,13
HCHO	-115,9	35,39
Н2	0	28,83
H2O	-241,81	33,61
СO	-110,53	29,14
СН4	-74,85	35,71
НСOОН	-424,76	99,04
СO2	-393,51	37,11
O2	0	29,37
дифенил	182,09	162,34

2 вариант

Задание 1. Составить материальный баланс реактора алкилирования бензола этиленом производительностью 140 т.т в год по этилбензолу-ректификату. Эффективное время работы установки 350 дней в году. Содержание этилбензола в этилбензоле-ректификате 99,9 % масс. Исходное мольное соотношение бензол : этилен равно 5 : 1. Расход катализатора А1С1₃ на 1 т. товарного этилбензола равен 4 кг. Расход активатора хлористого этила на 1 т. товарного этилбензола 3 кг. Потери этилбензола - 3 % масс. Потери этилена: с отдувками 1,0 % масс. от количества связанного этилена. Количество образующихся побочных продуктов −500 кг/ч.

Целевая реакция процесса:

С₆Н₆ + С₂Н₄ → С₆Н₅С₂Н₅

С₂Н₅СI + С₆Н₆ → С₆Н₅С₂Н₅ + НСI

Побочные реакции процесса:

С₆Н₆ + 2С₂Н₄ → С₆Н₄(С₂Н₅)₂

Задание 2. Составить тепловой баланс алкилатора, если:

2.1 процесс осуществляется в реакторе адиабатического типа. Исходная реакционная смесь имеет температуру 65 ⁰С. Потери в окружающую среду составляют 2% от количества подводимой теплоты. Температура в реакторе поддерживается в пределах 70-80 ⁰С, за счет испарения бензола. Рассчитать количество испарившегося бензола. Теплота испарения бензола 135 кДж/моль.

---

2.2 процесс осуществляется в реакторе изотермического типа со встроенным змеевиковым теплообменником. Исходная реакционная смесь имеет температуру 65 ⁰С, начальная температура теплоносителя (вода) 50 ⁰С. Потери в окружающую среду составляют 3% от количества подводимой теплоты. Температура в реакторе поддерживается в пределах 70-80 ⁰С.

Участники реакции	ΔНf, кДж/моль	СР, Дж/моль·К
Бензол	82,93	81,67
Этилен	52,30	43,56
Хлорэтан	-111,72	62,72
Этилбензол	29,79	128,41
Диэтилбензол
Хлористый водород	-92,31	29,14

3 вариант

Задание 1. Составить материальный баланс хлоратора в производстве хлорбензола, определить селективность процесса и степень превращения бензола, если производительность установки равна П т/сут. по хлорбензолу. Состав жидких продуктов (% масс.) следующий: бензол -65,0; хлорбензол - 32,0; дихлорбензол - 2,5; трихлорбензол - 0,5. Технический хлор содержит 98 % основного вещества. Технический бензол содержит 2,5 % примесей.

Целевая реакция процесса хлорирования:

Побочные реакции:

Задание 2. Составить тепловой баланс хлоратора бензола, если

1. процесс осуществляется в реакторе изотермического типа при
   температуре 70 °С. Температура хладагента на входе в реактор 30" С
   Потери в окружающую среду составляют 1,5% от количества подводимой
   теплоты.

2. процесс осуществляется в реакторе адиабатического типа при
   температуре испарения бензола. Потери тепла в окружающую С££Ду
   составляют 2 % от количества подводимой теплоты. Начальная
   температура 65 °С.

4 вариант

Задание 1. Составить материальный баланс реактора для производства фенола кумольным способом, если производительность установки равна 50 т/сут. по фенолу. Выход изопропилбензола из бензола составляет 90% от теоретического, а фенола из изопропилбензола - 93%. Технический пропилен имеет следующий состав 30 % (масс.) пропилена, 70 % (масс.) пропана. Технический бензол содержит 5 % (масс.) толуола.

Реакция получения изопропилбензола:

С₆Н_6­ + С₃Н₆ → С₆Н₅С₃Н₇

Реакция окисления изопропилбензола в гидроперекись:

С₆Н₅С₃Н₇ + О₂ → С₆Н₅С₃Н₆ООН

Реакция разложения гидроперекиси с образованием фенола и ацетона:

С₆Н₅С₃Н₆ООН → С₆Н₅ОН +(СН₃)₂СО

Задание 2. Составить тепловой баланс реактора получения фенола, если:

2.1 процесс осуществляется в реакторе адиабатического типа. Сырье поступает с температурой 75 ⁰С. Потери тепла в окружающую среду составляют 2% от количества подводимой теплоты.

2.2 процесс осуществляется в реакторе изотермического типа при температуре 90 ⁰С. Температура хладагента на входе в реактор 45 ⁰С. Потери в окружающую среду составляют 3% от количества подводимой теплоты. Температура хладагента на выходе из реактора составляет 75 ⁰С.

Участники реакции	ΔНf, кДж/моль	СР, Дж/моль·К
Бензол	82,93	81,67
Пропилен	20,41	63,89
Изопропилбензол
Гидроперекись ИПБ
Фенол	-164,85	134,70
Ацетон	-217,57	74,90
Кислород	0	29,37

---

5 вариант

Задание 1. Составить материальный баланс реактора для производства окиси этилена прямым каталитическим окислением этилена кислородом. Производительность установки 200 т.т. в год товарной окиси этилена. Эффективное время работы установки 350 дней в году. Состав исходной газовой смеси (% об.): этилен - 3; кислород - 7, азот - остальное. Конверсия этилена 11%. Селективность процесса окисления 80% масс. Технический этилен содержит 2% примесей. Мольное соотношение между побочными продуктами 6,3:1,2.

Реакция получения окиси этилена:

С₂Н₄ + 0,5О₂ → С₂Н₄О

Побочные реакции:

С₂Н₄ + 3О₂ → 2СО₂ + 2Н₂О

С₂Н₄ + 0,5О₂ → С₂Н₄О

Задание 2. Составить тепловой баланс реактора получения окиси этилена, если:

2.1 процесс осуществляется в реакторе изотермического типа. Рабочая температура 200 ⁰С, температура хладагента (воды) на входе в реактор 165 ⁰С. Рассчитать количество образующегося пара (r=2,138·10⁶ кДж/моль – теплота парообразования). Температура фазового перехода 210 ⁰С. Потери в окружающую среду составляют 1,5% от количества подводимой теплоты.

2.2 процесс осуществляется в реакторе изотермического типа. Рабочая температура 210 ⁰С, температура хладагента (дифенила) на входе в реактор 150 ⁰С, на выходе 198 ⁰С. Потери в окружающую среду составляют 1,5% от количества подводимой теплоты.

Участники реакции	ΔНf, кДж/моль	СР, Дж/моль·К
H2O	-241,81	33,61
СO2	-393,51	37,11
O2	0	29,37
С2Н4	52,30	43,56
Окись этилена	-52,63	48,50
Ацетальдегид	-166,00	54,64
Дифенил	182,09	162,34

6 вариант

Задание 1. Составить материальный баланс реактора очистки пропилена от МАПД методом гидрирования метилацетилена и пропадиена производительностью 110 т.т. в год по пропилену. Установка работает в ­течение 355 дней в году. Состав метилацетиленовой пропадиеновой фракции на входе в реактор: метилацетилена - 4%, пропадиена - 2%, пропилена - 54% масс, остальное пропан. Селективность процесса гидрирования 0,95. Конверсия: на первой стадии 90%, второй 25%, третьей 18 %. Потери пропилена 3%. Соотношение водород: МАПД равно 1,5:1 моль.

Реакция гидрирования метилацетилена и пропадиена:

С₃Н₄ + Н₂ → С₃Н₆

С₃Н₄ + Н₂ → С₃Н₆

Побочные реакции:

С₃Н₆ + Н₂ → С₃Н₈

Задание 2. Составить тепловой баланс реактора получения пропилена, если:

2.1 процесс осуществляется в реакторе адиабатического типа. Сырье поступает на первую секцию с температурой 100 ⁰С. Потери тепла в окружающую среду составляют 2% от количества подводимой теплоты.

2.2 процесс осуществляется в реакторе изотермического типа при температуре 90 ⁰С. Температура хладагента (водяного конденсата) на входе в реактор 60 ⁰С. Потери в окружающую среду составляют 3% от количества подводимой теплоты. Тепло снимается за счет испарения парового конденсата при давлении 1 ат.

---

Участники реакции	ΔНf, кДж/моль	СР, Дж/моль·К
Метилацетилен
Пропадиен	192,13	58,99
Пропилен	20,41	63,89
Водород	0	28,83
Пропан	-103,85	73,51

7 вариант

Задание 1. Составить материальный баланс реактора получения стирола производительностью по стиролу-ректификату 140 т.т. в год. Общая конверсия метилфенилкарбинола 90%: на первой ступени 70. Общая селективность процесса дегидратации МФК в стирол 0,96, причем: 0,02 - процесс образования ацетофенона; 0,02 – процесс образования бензальдегида. Параллельно с основным процессом дегидратации, протекают процессы деалкилирования этилбензола, окисления бензальдегида в бензойную кислоту. Конверсия процесса деалкилирования 0,7; процесса окисления бензальдегида 0,5. Разбавление МФК водяным паром (в пересчете на МФК) 1: 1,5 вес. Эффективное время работы установки 350 дней в году. Состав фракции МФК подаваемой на дегидратацию:

Наименование компонентов	% вес.
Этилбензол Бензальдегид Ацетофенон Метилфенилкарбинол	0,01 0,04 28,24 71,71
Итого:	100,00

Реакция получения стирола:

С₆Н₅−НСОН−СН₃ → С₆Н₅−СН=СН₂ + Н₂О

Побочные реакции:

С₆Н₅−НСОН−СН₃ → С₆Н₅−СО−СН₃ + Н₂

С₆Н₅−НСОН−СН₃ + 0,5О₂→ С₆Н₅−СНО + СН₃ОН

С₆Н₅−НСО + 0,5О₂→ С₆Н₅−СООН

С₆Н₅−СН₂−СН₃ →СН₂=СН₂ + С₆Н₆

Задание 2. Составить тепловой баланс i-ступени превращения, если:

2.1 процесс осуществляется в реакторе адиабатического типа. Начальная температура сырья поступающего на реакционную секцию составляет 350 ⁰С. Потери тепла в окружающую среду составляют 2% от количества подводимой теплоты.

Участники реакции	ΔНf, кДж/моль	СР, Дж/моль·К
МФК	-158,79	192,8
Стирол	147,57	128,07
Вода	-241,81	33,61
Ацетофенон	-163,24	136,8
Водород	0	28,83
Кислород	0	29,37
Бензальдегид	45,89	-
Метан	-74,85	35,71
Бензойная кислота	-385,14	145,18
Этилбензол	29,79	128,41
Этилен	52,30	43,56
Бензол	82,93	81,67

8 вариант

Задание 1. Производительность установки по товарному эфиру составляет 50 т.т. в год. Годовой фонд рабочего времени 8400 часов. Мольное соотношение метанол/изобутилен 1,075:1 Общая конверсия изобутилена составляет 93%, на первой стадии 75%, на второй 37%. Селективность превращения изобутилена в МТБЭ - 99,0%, изобутилена в диизобутилен -0,6%, изобутилена в ТМК - 0,4%. Потери МТБЭ - 0,5 % от всего образовываемого МТБЭ.

Реакция синтеза метилтретбутилового эфира:

i-С₄Н₈ + СН₃OH → С₄Н₉ОСН₃

Побочные реакции:

i-С₄Н₈ + H₂O → C₄H₉OH (образование ТМК)

2 i-С₄Н₈ → С₈Н₁₆ (образование диизобутилена).

Задание 2. Составить тепловой баланс реактора получения эфира, если:

2.1 процесс осуществляется в реакторе адиабатического типа. Сырье поступает на первую секцию с температурой 80 ⁰С. Потери тепла в окружающую среду составляют 2% от количества подводимой теплоты.

---

Смотрите также файлы

• Практические работы Гарант.doc

• практика Excel.doc

• База данных сертификация.docx

• ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ БД кадры.doc

• ТЗ на разработку проекта по автоматизации учета банковских систем.docx