Федеральное агентство по образованию.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования.

Самарский государственный технический университет.

Кафедра: "Технология органического и нефтехимического синтеза"

Курсовая работа по курсу:

"Теория химических процессов органического синтеза"

Самара

2006 г.

Задание №1

При взаимодействии мезитилена со спиртом получена реакционная масса следующего состава (% масс.): - мезитилен – 10,39, АО-40 – 62,25, м-ксилол – 2,23, тетраметилбензол – 14,15, исходный спирт – 7,98. Вычислить степень конверсии реагентов, селективность процесса по каждому из продуктов реакции в расчете на каждый реагент и выход на пропущенное сырье каждого из продуктов реакции в расчете на один реагент.

Решение: наиболее вероятная схема превращений:

Составим таблицу распределения мол. долей исх. вещества:

Компонент

% масс.

М

G

Кол-во мол. исх. в-ва

мезитилен

спирт

мезитилен

10,39

120

0,0866

b1 = 0.0866

0

4-гидроси

7,98

235

0,0340

b2 =0

d1 =0,0340

АО-40

62,25

771

0,0807

b3 =0.0807

d2 =0,2422

м-ксилол

2,23

109

0,0205

b4 =0.0205

0

ТМБ

14,15

134

0,1056

b5 =0.1056

0

Степень конверсии мезитилена определяется по формуле:

Степень конверсии спирта:

.

Селективность продуктов в расчете на мезитилен рассчитывается по формуле: , по спирту:  . Результаты расчетов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Компонент

Селективность

по мезитилену

по спирту

АО-40

0,3904

1

м-ксилол

0,0989

 

ТМБ

0,5106

 

Проверка: , .

Выход продуктов на пропущенное сырье в расчете на пропилен рассчитывается по формуле: , в расчете на спирт: . Результаты представлены в табл. 2:

 

Таблица 2

Задание № 2

 

Решение: Схема реакции представлена на рис. 1:

 

Рис. 1. Дегидрирование н-бутана.

Схема реактора представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема теплового баланса реактора.

Тепло, входящее в реактор, определяется по формуле:

,  (1) здесь:

,

,

 - определено для Т = 800К из логарифмического полиномиального уравнения, полученного по табличным данным;

 определено для Твх из логарифмического полиномиального уравнения для Ср н-пентана с помощью функции "Поиск решения" программы "Microsoft Excel";

 - для 1000К определено по табличным данным;

 - определено для Твх из полиномиального уравнения для Ср воды с помощью функции "Поиск решения" программы "Microsoft Excel";

,  ,

С помощью функции "Поиск решения" программы "Microsoft Excel" методом наименьших квадратов определено значение Твх = 966К.

Энтальпия реакции при данной Твх:

Теплота реакции определяется величиной энтальпии реакции, массового расхода реагента, степенью конверсии реагента.

Рассмотрим, когда степень конверсии .

,

Согласно уравнению теплового баланса:

.

Здесь: ,

 - определено для Твых из логарифмического полиномиального уравнения с помощью функции "Поиск решения" программы "Microsoft Excel";

,

 - определено для Твых из логарифмического полиномиального уравнения для Ср н-бутана с помощью функции "Поиск решения" программы "Microsoft Excel";

,

 - определено для Твых из логарифмического полиномиального уравнения для Ср бутена с помощью функции "Поиск решения" программы "Microsoft Excel";

 - определено для Твых из логарифмического полиномиального уравнения с помощью функции "Поиск решения" программы "Microsoft Excel";

,

С помощью функции "Поиск решения" программы "Microsoft Excel" методом наименьших квадратов определено значение Твых = 931К.

Аналогично определяем значения Твых для различных значений степени конверсии. Полученные значения представлены в таблице 3.

Таблица 3

α

Твых

0,1

34

0,2

45

0,4

66

0,6

88

Графическая зависимость перепада температур на входе и выходе от степени конверсии представлена на рисунке 3.

Рис. ............