UNIVERSITATEA „PETROL-GAZE” PLOIEŞTIFACULTATEA: TEHNOLOGIA PETROLULUI ȘI PETROCHIMIESPECIALIZAREA: PRELUCRAREA PETROLULUI ȘI PETROCHIMIE CATEDRA: INGINERIE CHIMICĂ SI PETROCHIMICĂ

PROIECT DE SEMESTRUDISCIPLINA: PETROCHIMIE

CONDUCĂTOR: STUDENT:Prof.dr.ing VASILE MATEI Dobre Raluca-Florina

PLOIEȘTI - 2014

1

PROIECT DE AN - PETROCHIMIE

CALCULUL TEHNOLOGIC AL UNUI REACTOR IZOTERM PENTRUFABRICAREA STIRENULUI PRIN DEHIDROGENAREA ETILBENZENULUI

DATE DE PROIECTARE

1.Capacitatea instalaţiei: 86000 t stiren/an2.Puritatea stirenului: 99.4% masă3.Conversia etilbenzenului utilă: 41% 4. Conversia etilbenzenului totală: 46%5.Pierderi stiren: 0 % masă6.Pierderi etilbenzen în alimentare: 2% masă7.Numarul de ore de funcţionare pe an: 8000 h/an8.Raportul masic abur/materie primă la intrarea în reactor: 3:1 Kg/Kg9.Reacţii secundare: C6H5C2H5→C6H6+C2H4 Cs1= 30% C6H5C2H5 →8C+5H2 8C+16H2O→C6H5CH3+CH4 Cs2= 45% C6H5C2H5→8CO2+16H2 Cs3= 25%

10.Temperatura la intare în reactor: 6500 C

11.Diametrul interior al reactorului având curgere axială: 4 m12.Compoziţia etilbenzenului proaspăt: etilbenzen= 99,8% masa benzen= 0,2% masa13. Compoziţia etilbenzenului recirculat : etilbenzen= 99,5% masa benzen= 0,1% masa toluen= 0,2% masa stiren= 0,2% masa14.Presiunea de intrare în zona de reacţie: 2 bar (0.17 MPa)15.Caracteristicile catalizatorului:

Dp=2,5 mm, Lp=10 mm, fracţia de volum liber= 0,35m3 /m3

Densitatea= 3000 Kg/m3

2

I. INTRODUCERE

Procesul de dehidrogenare este aplicat în industria petochimică pentru fabricarea unor monomeri pentru obţinerea diferitelor tipuri de cauciuc sintetic, mase plastice şi fibre sintetice.

Transformarea etilbenzenului în stiren este o reacţie puternic endotermă, desfăşurată după mecanismul global următor:

C6H5 – CH2 – CH3 ↔ C6H5 - CH=CH2 + H2 = 125 KJ/mol Favorizată de temperaturi ridicate şi presiuni joase se aseamănă în principiu cu

fabricarea butadienei pornind de la butene, sau cu dehidrogenarea primară observată la cracarea în fază vapori a hidrocarburilor în prezenţa/absenţa catalizatorilor, reacţia are loc

între 700-800 0 C , cu conversii de 20-30%, randamentele globale nedepăşind 50-60%.

Ca şi cracarea vaporilor dehidrogenarea este favorizată de operarea în prezenţa aburului, de practicarea diluării efluentului de reacţie cu abur, ca şi de prezenţa catalizatorilor.

Aburul are ca scop: aportul căldurii necesare desfăşurări reacţiei, de diminuare prin diluţie a cantităţii de căldură necesară a fi furnizată unităţii de volum de reacţie, de a reduce considerabil presiunea de vapori a hidrocarburilor ceea ce produce deplasarea echilibrului în favoarea obţinerii stirenului, de a reduce depunerile de cocs reacţionând cu C format, menţinând astfel activitatea sistemelor catalitice utilizate.

Catalizatorii permit ameliorarea conversiei pe pas şi a selectivităţii la nivele termice

mult mai coborâte faţă de reacţia necatalitică, de exemplu între 550-5600 C la presiuni de

0,1-0,3¿106Pa în instalaţiile mai vechi si mai mici de 0,1¿106

Pa în cele moderne. Realizarea procesului se face izoterm sau adiabatic, diferenţa constând în faptul că temperatura de preîncălzire în cazul materiei prime din procesul izoterm este mai puţin ridicată, deci ”îmbătrânirea” catalizatorului are loc într-un timp mai lung.

Ȋn afară de reacţia de dehidrogenare a etilbenzenului la stiren, în acelaşi timp mai pot avea loc numeroase reacţii secundare, dintre care influentează în mod sensibil selectivitatea dehidrogenării etilbenzenului sau activitatea catalizatorului şi anume:

dezalchilarea etilbenzenului:

C6H5-C2H5→C6H6+C2H4 = 103,19 KJ/mol hidrodezalchilarea etilbenzenului:

C6H5-C2H5→C6H5-CH3+C2H4 = 66,045 KJ/mol

hidrodezalchilarea toluenului:

C6H5-CH3+H2→ C6H6+CH4 = -42,5KJ/mol

formarea cocsului: C6H5-C2H5 →8C+5H2

Primul catalizator folosit la obţinerea stirenului a fost constituit dintr-un amestec de

trei componenţi: ZnO, Al2O3, CaO care la temperatura de 600- 6750 C conduce la obţinerea

unei conversii de 38% şi a unei selectivităţi de 82%. Ȋn prezent se folosesc catalizatori alcatuiţi exclusiv pe baza de oxizi de fier

promotaţi cu compuşi ai K, Cr, V, Zn, Cu şi cu alte metale rare. Aceşti catalizatori se

3

caracterizează prin: stabilitate bună în prezenţa vaporilor de apă, activitate şi selectivitate ridicată, durata de funcţionare îndelungată(cca.2ani). Principalul component activ, oxidul de Fe, are rolul de suport al catalizatorului. Prin promotarea cu un compus alcalin, constanta vitezei de reacţie creşte cu un ordin de mărime.

O posibilă schemă privind mecanismul de dehidrogenare a etilbenzenului: Catalizator Catalizator EB ↔ compus intermediar ↔ stiren

│ │ descompunere catalizator necatalitica ↓ ↓ produse secundare

Procede industriale de obţinere a stirenului prin dehidrogenare directă.Procedeele uzuale de fabricare a stirenului constau în dehidrogenarea catalitică a

etilbenzenului, urmată de separarea stirenului din produsul de reacţie lichid şi purificarea acestuia. Ȋn funcţie de reactoarele utilizate, procedele de dehidrogenare se impart în două grupe: izoterme şi adiabatice. Cel izoterm este mai dificil de aplicat pentru că necesită reactoare multitubulare cu circulaţie de purtător caloric în exteriorul tuburilor şi are un cost mai ridicat şi o productivitate mică. Aceste tipuri de reactoare au însă avantajul unui consum energetic mai mic, performanţe mai bune la temperaturi de reacţie mai scăzute şi, ca urmare, un rapot de diluţie de vapori de apă inferior faţă de funcţionarea în condiţii adiabatice. Datele tehnologice referitoare la acest procedeu sunt următoarele: - temperatura de intrare în reactor: 580°C;- temperatura purtătorului de căldura: la intrare: 750°C, la ieşire: 630°C;-raportul masic de diluţie cu abur: 1,1-1,2;-conversia pe trecere: 60% mol;-selectivitatea: 92-94% mol. Ȋn figura nr.1 este prezentată schema tehnologică a procedeului de dehidrogenare a etilbenzenului cu funcţionare izotermă a reactorului. Catalizatorii recomandaţi pentru folosirea în reactorul izoterm trebuie să aibă o rezistenţă mecanică bună, capacitate de a lucra la diluţie redusă de abur: hidrocarbură (1,1-1,2 m) şi o durată de exploatare

4

îndelungată (5-6 ani). Fig. nr.1 Procedeul BASF.

Procedeul instalaţiei de obţinere a stirenului prin dehidrogenare izotermă a etilbenzenului. 1-cuptor; 2-reactor; 3, 4, 5-schimbatoare de căldura; 6-răcitor; 7-sistem de separare a gazelor reziduale de stirenul brut; 8-suflantă; 9-purificare.

Dehidrogenarea etilbenzenului la stiren este realizată industrial în reactoare cu catalizator în strat fix, care functţonează in regim adiabatic sau izoterm. Cele două reactoare diferă prin maniera de aducere a căldurii în zona de reacţie, ţinând seama de faptul că atât etilbenzenul cât şi stirenul suferă procese de descompunere termică la

temperaturi mai mari de 6100 C , dar ca operarea reactorului la temperaturi apropiate de

această valoare conduce la conversii optime ale etilbenzenului. Ȋn reactorul adiabatic sursa de căldură o constitue aburul supraincălzit cu care se amestecă etilbenzenul, înainte de a veni în contact cu catalizatorul,temperatura de intrare a

amestecului în reactor este de cca. 6300 C , realizându-se randamente în stiren de cca.88-91%.

Ȋn reactorul izoterm, căldura este asigurată indirect prin intermediul unui fascicul tubular,

realizându-se o temperatură mai uniformă a stratului de catalizator, în limitele 580-6100 C şi

randamente de 92-94% (la 40%conversie), adică cu cca.3% randament în stiren mai bune decât în cazul reactorului adiabatic. Reactoarele izoterme sunt mai costisitoare decât cele adiabatice. Etilbenzenul supus dehidrogenării trebuie să aiba o puritate mare, neadmiţându-se un conţinut de peste 0,2% xileni în cazul în care se obţine prin separare din fracţiunile xilenice, sau de peste 0,04% dietilbenzen în cazul în care se obţine prin alchilare. Acesta din urmă se dehidrogenează la divinilbenzen, care polimerizează foarte repede formând polimeri insolubili şi îngreunând mult exploatarea. Benzenul conţinut în etilbenzen nu influenţează reacţia de dehidrogenare, uneori fiind citată folosirea sa ca diluant în locul vaporilor de apă.

Procedeul adiabatic a cunoscut o importantă dezvoltare industrială. Ȋn procesul adiabatic, amestecul de etilbenzen proaspăt şi etilbenzen recirculat în

instalaţia de separare a stirenului este preîncălzit la 850 C prin preluarea căldurii apei

5

provenite din condensarea aburului tehnologic, şi evaporat în prezenţa de abur(cca.10% din

aburul total circulat) la o temperatură mai joasă de 1060 C (cantitatea de căldură necesară

evaporării este cedată de gazele de reacţie).

Ȋn continuare, vaporii de etilbenzen se supraincălzesc de la 150-5600 C , după care

împreună cu cu aburul supraîncălzit la 7230 C intră în reactorul de dehidrogenare.

La ieşirea din reactor, produsele de reacţie au o temperatură 465-5800 C , căldura acestora

fiind preluată în supraîncălzitor şi evaporatorul de etilbenzen. După supraîncălzire

temperatura gazelor de reacţie este de 3960 C , iar după evaporator 332

0 C . Răcirea în continuare şi separarea prafului de catalizator antrenat se realizează prin

contact direct cu apa, până la atingerea temperaturii de 1050 C .

Gazele de reacţie rezultate de la contactarea cu H2O se condensează prin racire indirectă, iar cele care nu au condensat sunt comprimate la 2 atm cu ajutorul suflantei şi trecute în condensatoare cu sola. Din gazele reziduale se absorb hidrocarburile. Condensatul este decantat. Faza de hidrocarburi conţine: 37%stiren, 61%etil benzen, 1,1%toluen, 0,6%benzen si 0,2%polimeri. Randamentul dehidrogenării este peste 90% la conversii de 35-40%. Viaţa catalizatorului poate să depaşească 1 an.

Ȋn cazul folosirii unei singure trepte de reacţie, la acest procedeu se obţine o conversie per pas de cca. 40% la presuni cuprinse între 0,15-0,2 106 Pa. Dacă sunt aplicate două trepte de reacţie în serie se obţin conversii de 45-50%, la presiuni comparabile cu acelea la o singură treaptă de reacţie. Ȋn practică este necesar să se coreleze condiţiile de lucru, în special temperatura de reacţie, presiunea şi raportul abur/hidrocarbură cu conversia şi selectivitatea. De-a lungul patului catalitic, endotermicitatea reacţiei conduce la o scădere a temperaturii cu 1°C pentru o conversie a etilbenzenului de 1% şi de aceea trebuie ca la intrarea în reactor să fie un nivel termic corespunzător, în scopul obţinerii unei conversii ridicate, întrucât la temperaturi de cca. 610°C viteza reacţiilor secundare este relativ mare. Se utilizează mai multe reactoare în serie prevăzute cu incălzire intermediară a efluentului sau se operează sistemul de reacţie la presiuni scăzute. Căderea de presiune pe stratul catalitic limitează însă soluţiile tehnologice şi de aceea s-au adoptat reactoarele cu curgere radială în locul reactoarelor cu curgere axială. Catalizatorii utilizaţi în reactoarele adiabatice lucrează în condiţii de diluţie cu abur a etilbenzenului de 1,6- 2,5 şi au o durată de exploatare de 1,5- 2 ani. Se menţionează trei grupe de catalizatori pentru reactoarele adiabatice de obţinere a stirenului.

-catalizatori activi (conversie de 55-60% mol), dar mai puţin selectivi (selectivitate 89-90% mol), capabili să lucreze la rapoarte masice de diluţie apă/etilbenzen >2;-catalizatori selectivi (selectivitate cca. 95% mol), dar mai puţin activi (conversie 40%) ce operează la temperaturi mai ridicate şi la rapoarte masice de apă: etilbenzen de 2-2,2;-catalizatori activi (conversie 50-55%), si selectivi (selectivitate 90% mol), ce funcţionează la rapoarte masice de diluţie cu abur >2.Procedeele adiabatice au fost dezvoltate de o serie de firme (Dow, Monsanto Lummus,Cosden-Baadger UOP,etc.). In figura nr.2 este prezentat schema tehnologică unei instalaţii de producere a stirenului prin dehidrogenarea adiabatică a etilbenzenului.

Cele mai răspândite procedee de dehidrogenare a etilbenzenului la stiren sunt:-procedeul Cosden-Badger. Procedeul este realizat in reactoare adiabatice, la presiune atmosferica, avand o mare flexibilitate in ceea ce priveste folosirea catalizatorilor, prezinta consumuri energetice scazute si foloseste la rectificare inhibitori fara sulf.

6

-procedeul Monsanto-Lummus Crest a fost aplicat in instalatii cu capacitati intre 60-680 t stiren/an, dehidrogenarea avand loc in sistem adiabatic, sub vid. Specific procesului este obtinerea directa a stirenului din benzen si etilena. -procedeul Cd F-Chemie Technip se aplica in instalatiile de capacitati cuprinse intre 20-300 t stiren/an. Procesul este adiabatic si utilizeaza catalizatori cu performante superioare.- un procedeu nou , cu mari perspective de dezvoltare, este procedeul Styrol Plus, elaborat de firmele UOP si Allied Signal Engineering Material-Research Center din S.U.A. si aplicat de firma Mitsubishi Petro-Chemical Corp pe o instalatie de 5000 t/an stiren. Specific acestui procedeu este constructia reactorului si utilizarea a doi catalizatori diferiti, dintre care un catalizator pentru dehidrogenare, iar celalalt pentru arderea selectiva a hidrogenului rezultat din reactia de dehidrogenare. Caldura rezultata in urma arderii este consumata in proces. Instalatia a funcţionat cu o conversie de 83% şi selectivitatea de 93%. Pe baza rezultatelor obţinute s-a trecut la proiectarea unei instalaţii cu o capacitate de 200 t stiren/an. Prin acest procedeu se realizează o reducere de 25% a consumului de abur supraîncalzit şi cu 25% a combustibilului tehnologic.Procesul de dehidrogenare oxidativă a etilbenzenului are loc în prezenţa unor acceptori ai hidrogenului, acest caz sunt următoarele: C6H5-C2H5 + 1/2O2 ---> C6H5-CH=CH2 + H2O ΔH= 119,8 kJ/molC6H5-C2H5 + I2 ---> C6H5-CH=CH2 + 2HI

Fig.nr.2 Schema instalaţiei de obţinere a stirenului prin dehidrogenarea adiabatică a etilbenzenului .1,2-vaporizator; 3-supraincalzitor; 4-reactor; 5,6,9-schimbator de caldura; 6-generator de abur; 8- decantor; 10-coloana de stripare; 11- coloana pentru separarea stirenului brut; 12-coloana pentru purificarea stirenului brut; 13-coloana de separare a etilbenzenului; 14-coloana de separare a aromatelor usoare.

7

Dehidrogenarea etilbenzenului în prezenţa oxigenului are perspective de aplicare industriale, datorită consumului de energie mai redus, recuperării căldurii în proces şi aplicării unor regimuri termice mai scăzute (cca. 400°C).

StirenulStirenul este cunoscut prin utilizările sale în domeniul producţiei polimerilor. Homopolimerul împreună cu copolimerii, acrilonitril-metacrilat de metil şi clorură de vinil constituie cca. o treime din producţia materialelor termoplastice. Copolimerii cu divinilbenzen servesc la obţinerea schimbătorilor de ioni, iar cei cu poliesteri nesaturaţi au capatat o mare extindere ca materiale de construcţie. Domeniile de utilizare ale stirenului se repartizează astfel:-polistiren de uz general 45%-polistiren expandat 5%-copolimer acrilonitril butadien-stirenic (ABS) 12%-cauciuc butadien-stirenic 20%-alte utilizări 18%

100%

Stirenul se produce prin mai multe cai, dintre care menţionăm pe cele mai importante:-dehidrogenarea etilbenzenului;-clorurarea în catenă a etilbenzenului, urmată de hidroliză la alcoolul corespunzător şi deshidratarea la stiren;-recuperarea din benzină de piroliză;-oxidarea etilbenzenului la hidroperoxid de etilbenbenzen care reacţionează cu propenă pentru a da α-fenil-etanol şi propenoxid. Alcoolul (α-fenil-etanolul) este apoi deshidratat la stiren.

ȊNTREBUINŢĂRILE STIRENULUI

Polimerizarea stirenului se face în soluţie, supensie sau emulsie. Ȋn primul procedeu stirenul şi solventul reacţionează într-un reactor cu manta şi agitare. Polimerul format conţine monomer nereacţionat şi solvent care se îndepărtează prin distilare. Procedeul în suspensie este similar celui în soluţie ,numai că în locul solventului se foloseşte apa în care stirenul este suspendat cu ajutorul unor dispersanţi cum ar fi alcool polivinilic.

Ȋn procedeul cu emulsie se utilizează agenţi activi de suprafaţă pentru a forma o emulsie de stiren în apă. Cel mai larg utilizat este procedeul în suspensie. Polistirenul brut sub formă de particule fine este spălat pentru indepărtarea impurităţilor, apoi uscat prin metode convenţionale(centrifugare şi uscare cu aer cald).

Se produc diferite tipuri de polistiren ale căror proprietaţi pot varia într-un domeniu larg. Prin introducerea de cauciuc dizolvat odata cu stirenul monomer se obtine asa-zisul polistiren „antisoc”. O cantitate mare de stiren antişoc se foloseşte pentru frigidere, deşi în ultima vreme copolimerul ABS tinde să-l înlocuiască. Ȋn acest scop polistirenul se exclude în plăci de 3 mm grosime, care se izolează la exterior cu un material expandat(poliuteran sau chiar polistiren expandat). Polistirenul se mai foloseste sub forma de folii de 0,25 mm grosime pentru ambalaje alimentare (ciocolata,branza), pentru confecţionare containere (pahare de bauturi,iaurt). Prin încorporare în polimer a unui gaz sau lichid volatil se obţine la încălzire polistiren expandat. Acesta, având proprietăţi termoizolante foarte bune se foloseşte ca material izolant în construcţii. Un dezavantaj al polistirenului expandat este faptul că se aprinde uşor .Acest

8

dezavantaj poate fi îndepărtat prin încorporarea unor materiale ignifugante (compuşi ai borului şi fosforului). Polistirenul se mai foloseşte sub forma de grătare sau difuzoare pentru lămpile de iluminat.

II. BILANŢ DE MATERIALE

1.Debitul de stiren produs de instalatie:

2.Debitul de stiren produs de instalaţie:

3.Debitul de stiren total(şi pierderi):

4.Debitul de etilbenzen care reacţionează:

x 10685,5 C6H5-C2H5→C6H5-CH=CH2+H2

106 104

9

η=CuCt

⋅100=89 ,1304

DEB=

DSTtotal⋅¿ MEB

M ST⋅η=10685 .5⋅106

104⋅0 .8913=12219. 1647kg /h ¿

5.Debitul de etilbenzen care ţine cont de conversie:

DEBa lim=DEB

Ct=12219 . 164

0 .46=26563 . 401 kg/h

6.Debitul de etilbenzen recirculat:

DEBrec=DEBalim−DEB=26563 . 401−12219 .1647=14344 . 2368 kg /h7.Debitul de materie primă proaspătă:

Dmpproaspata=DEB+DB=DEB+0 .2100

⋅DEB

Dmpproaspata=DEB

1−0 . 2100

=12243 .652 kg /h

DB=0 .2100

⋅Dmpproapata=24 .48 kg /h

8.Debitul de materie primă recirculată:

10

Tabelul nr.1COMPONENT MP proaspata MP recirculata

%gr. Kg/h Kmol/h %gr. Kg/h Kmol/hETILBENZEN 99,8 12243,652 115,50 99,5 14344.2368 135,322

BENZEN 0,2 24,48 0,313 0,1 14.416 0,18TOLUEN - - - 0,2 28.83 0,313STIREN - - - 0,2 28.83 0,279TOTAL 100 12268.132 115,81 100 14416.318 136,114

9.Calculul cantităţii de etilbenzen în reacţii secundare:

1.

2.

3.

10.Calculul produşilor de reacţie:

1.REACTIA PRINCIPALĂ

10685,5 x C6H5-C2H5 → C6H5-CH=CH2 + H2

104 2

x = 205,49 kg/h

11

2.REACŢIA SECUNDARA 1

398,45 y z C6H5-C2H5 → C6H6 + C2H4 106 78 28

y= 287,76 kg/h benzenz=111.56 kg/h etena

3.REACŢIA SECUNDARĂ 2

597.676 w y zC6H5-C2H5 + H2 → C6H5-CH3 + CH4 106 2 92 16

w= 11,27 kg/h H2

y= 518,737 kg/h C5H6-CH3 z= 90.215 kg/h CH4

4.REACŢIA SECUNDARĂ 3

332.042 x y zC6H5-C2H5 + 16H2O → 8CO2 + 21H2

106 18 44 2

x= 902.15 kg/h H2O y= 1102.63 kg/h CO2

z= 131.563 kg /h H2

Tabelul nr.2 BILANŢ DE MATERIALE PE REACTORCOMP. Mi, INTRĂRI IEȘIRI

12

Kg/Kmol Kg/h Kmol/h %mol Kg/h Kmol/h %mol

EB 106 26563.401 250.59 0,0536 14344.2368 135.3220,028232

B 78 14.416 0.184 0,00011 312.24 4,0030,000907

T 92 28.83 0.313 6,56 547.567 5,950,001264

St 104 28.83 0.277 5,82 10714,33 103,0220,02234

C2H4 28 - - - 111.56 3,980,000798

CH4 16 - - - 90.215 5,6380,001199

CO2 44 - - - 1102.63 25.0590,005326

H2 2 - - - 85.197 42.5980,009499

ABUR 18 79690.203 4427.23 0,946 78788.05 4377.1130,930434

TOTAL - 106325.68 4678.597 1,00 103959,10 105996.0251,00

III. PROPRIETĂŢI TERMICE

1.Calculul căldurilor specifice:

Cp=a+b⋅T+c⋅T 2+d⋅T3

a) a = 4,75 b = 0,012

c = 0,303

Cp=4 ,75+0 , 012⋅T +0 , 303⋅10−5⋅T 2−2 , 63⋅10−9⋅T3

T(K) = 650+273 = 923Cp = 16,339 kcal/kmol

b) a = 0,944

13

b = 0,03735

c = -1,993

d=4 , 22⋅10−9

Cp=0 ,944+0 , 03735⋅T−1 , 993⋅10−5⋅T 2+4 ,22⋅10−9⋅T 3

c) a = 6,85 b = 0,008533

c = -2,475

d=0

Cp=6 ,85+0 , 0853⋅T−2 ,475⋅10−6⋅T 2

d) a = 6,88 b = 0,000066

c = 2,79

d=0

Cp=6 ,88+0 , 000066⋅T +2 ,79⋅10−7⋅T2

e) a = 6,89 b =0,003283

c = -3,43

d=0

Cp=6 ,89+0 , 003283⋅T−3 , 43⋅10−7⋅T2

f) a = -8,65 b = 0,1158

c = -7,54

d=1,854⋅10−8

Cp=−8 ,65+0 ,1158⋅T−7 , 54⋅10−5⋅T2+1 ,854⋅10−8⋅T 3

14

g) a = -8,213 b = 0,1336

c = -8,23

d=1,92⋅10−8

Cp=−8 ,213+0 ,1336⋅T−8 , 23⋅10−5⋅T 2+1 , 92⋅10−8⋅T 3

h) a = -8,4 b = 0,1593

c =

d=2,395⋅10−8

Cp=−8,4+0 , 1593⋅T−10−4⋅T 2+2 ,395⋅10−8⋅T 3

i) a = -5,968 b = 0,1435

c = -9,15

d=2,2⋅10−8

Cp=−5 ,968+0 ,1435⋅T−9 , 15⋅10−5⋅T 2+2,2⋅10−8⋅T 3

2.Calculul entalpiilor de formare:

Component EB ST B T CH4 C2H4 CO2 H2O H2

H kcal/kmol 7,12 35,22

19,82 11,95 -17,889 12,496 -94,052 -57,798 0

1.C6H5-C2H5 → C6H5-CH=CH2 + H2

a -8,4 -5,968 6,88 a=9,312 b 0,1593 0,1435 0,000066 b=-0,0158

c −10−4 −9 ,15⋅10−5

2 ,7910−7 c= 0 ,878⋅10−5

d 2 ,395⋅10−8 2,2 ¿10−8

- d= −0 ,195⋅10−8

15

a= ∑ ν pr⋅apr−∑ νr⋅ar

2.C6H5-C2H5 → C6H6 + C2H4 a -8,4 -8,65 0,944 ∆a = 0,694 b 0,1593 0,1158 0,03735 ∆b = -0,00615

c −10−4 −7 ,54⋅10−5

−1 ,993⋅10−7 ∆c = 0 ,0467⋅10−5

d 2 ,395⋅10−8 1,854 ¿10−8

4 , 22⋅10−9 ∆d = −1 ,19⋅10−9

3. C6H5-C2H5 + 16H2O → 8CO2 + 21H2

a -8,4 6,89 6,85 6,88 ∆a = 97,44 b 0,1593 0,003283 0,08533 0,000066 ∆b = -0,142

c −10−4 −3 ,43⋅10−7

−2 ,475⋅10−7 −2 ,475⋅10−7

∆c = 9 ,15⋅10−5

d 2 ,395⋅10−8 0 0 0 ∆d = −2 ,395⋅10−8

4. C6H5-C2H5 + H2 → C6H5-CH3 + CH4

16

a -8,4 6,88 -8,213 4,75 ∆a = -1,943 b 0,1593 0,000066 0,1336 0,012 ∆b = -0,0138

c −10−4 −2 ,475⋅10−7

−8 ,23⋅10−5 0 ,303⋅10−5

∆c =2 ,051⋅10−5

d 2 ,395⋅10−8 0 1 ,92⋅10−8

−2 ,63⋅10−9 ∆d = −7 ,38⋅10−9

17

IV.DIMENSIONAREA CINETICĂ A REACTORULUI

F(1-x)-F(1-x-dx)-rdG=0x=conversia EBr=viteza de reactie

Compn EB Abur ST

Initial 1 3 0 0Transformat x - - -

Format - - x xRamas 1-x 3 x x

Cu= 42%

fr.mol

18

T= 650+273= 923K

19

20

V. CĂDEREA DE PRESIUNE ȊN STRATUL DE CATALIZATOR

∆P=

180(1−mc)2⋅μ⋅V m⋅H c

mc3⋅deg

2,N /m2

mc =fractia de volum liber a catalizatorului, m3/m

3=0,35m3

/m3

H c = inaltimea stratului de catalizator, m= 1,099 mdeg = diametrul echivalent al granulei de catilizator

deg=2⋅deg⋅lp

dep+lp

=2⋅2,5⋅102,5+10

=4 mm=0 ,004 m

V m =viteza medie a gazelor

21

BIBLIOGRAFIE

1.Suciu,G.C.,Ghejan,I.,Ionescu,S.F.,Opris,I., INGINERIA PRELUCRARII HIDROCARBURILOR, VOL.5, Editura Tehnica, Bucuresti, 1999.

2.Velea,I.,Ivanus,Gh., MONOMERI DE SINTEZA,VOL.1, Editura Tehnica,Bucuresti, 1989.

3.Somoghi, V., s.a., PROPRIETATI FIZICE UTILIZATE IN CALCULE TERMICE SI FLUIDODINAMICE, U.P.G., Ploiesti, 1997.

4.Soare,S, PROCESE HIDRODINAMICE, Editura Didactica si Pedagogica,Bucuresti, 1979.

22