Тәжірибелік сабақ №15. Бензолды гидрлеу реакторын технологиялық есептеу.

Тапсырма:

1. Химиялық өнімдер өндіру әдісін оңтайландыру критерийлерін таңдау.

Әдістемелік нұсқаулықтар:

Энергия қорын үнемдеу мәселесінің химиялық өндірістің дамуына әсерінің артуы инжернер-технологтардың химико-технологиялық жүйелерді термодинамикалық сараптау туралы сұрақтарға үнемі қызығушылығын арттыруда. Термодинамиканың бірінші заңы (энергия сақталу заңы) негізінде алынған химико-технологиялық жүйелердің энергетикалық жетілуін бағалау өте жақсы белгілі.

Химико-технологиялық жүйелердің жұмысын термодинамиканың екінші заңы тұрғысынан сараптау, яғни, эксергетикалық сараптаманың тарихы қысқа. Эксергетикалық сараптама энергияның әр түрлерінің меншікті шығындарын салыстыруға мүмкіндік береді.

Химиялық процестердің жылуын пайдаға асыру өндірістің технологиялық жақтарын жетілдіруге жатады. Мысал ретінде этилбензолды темір-хром-калий катализаторында дегидрлеп стирол алу процесін қарастырайық. Дегидрлеу – эндотермиялық реакция болып табылады; реактордың ең қарапайым құрылымы, бұл – қоршаған ортамен энергия алмаспайтын адиабатты түрдегі реактор. Сондықтан реактордан шыққандағы температура реакторға кіргендегіден төмен.

Реактордан шыққанда су буының, этилбензол мен реакция өнімдерінің қоспасы, сонымен қатар сутек, метан және этилен сияқты газдар болады.

Сонымен, реакциялық қоспаны әрі қарай өңдеудің мынадай схемасын ұсынуға болады. Алғашында ыстық бу-газ қоспасының жылуын жылуалмастырғышта этилбензол буын қыздыру мен буландыру үшін және қазан-утилизаторда дегидрлеу процесіне қажет су буын алуға қолданады. Әрі қарай қоспаны суытады, бұл кезде су мен органикалық заттар конденсирленеді, содан кейін газды конденсаттан және суды органикалық заттардан бөліп алады. Бензол, толуол мен этилбензол және стиролдан тұратын соңғы қоспа ректификацияға түседі. Бұл процесте жоғары потенциалды жылу алудың қолайлы тәсілі – жылу сорғысындағы төмен потенциалды жылуды айналдыру.

Жылу сорғысын қолдануға болатын қолайлы аппарат, бұл – стирол және стиролды ректификациялаудың кубтық қалдықтарын бөлу бағанасы. Дәстүрлі схемада бағананың жоғарғы бөлігінде стирол булары дефлегматорда 42⁰С температура мен 0,004 МПа қысымда конденсирленеді, кубтық сұйықтықтың қайнатқышы қаныққан су буымен 0,3 МПа қысымда және 133⁰С температурада қыздырылады.

Жылу сорғысы бар үлгіде стирол буларын кубтық қайнатқышқа берерден бұрын алдымен 0,35 МПа қысымға дейін қысады, бұл кезде конденсация температурасы 133⁰С төмен болады, содан кейін кубқа беріледі.

Жоғары потенциалды жылудың екінші өте маңызды көзі этилбензолды дегидрлеу өнімінің бу-газ қоспасы болып табылады. Бу-газ қоспасының жылуын жүзеге асыру кезіндегі жылу сорғысының жұмыс істеу тиімділігі толық термоэкономикалық сараптамаға негізделген болуы мүмкін.

Негізгі әдебиет 4 [422-436]

Қосымша әдебиет 7[171-179]

Бақылау сұрақтары:

1. Химиялық процестердің жылу эффектілері қалай есептеледі?

2. Химиялық процестердің жылуын пайдаға асырудың қандай әдістері бар?

2.4 Оқытушының жетекшілігімен орындалатын студенттердің өзіндік жұмыстары бойынша өткізілетін сабақтардың жоспары (СОӨЖ)

2.5 Студенттердің өзіндік жұмыстары бойынша сабақ жоспары (СӨЖ)