Производство хлорбензола

? = h + D - ? b = 0,13 + 0,6 - ? · 0,4 = 0,43

b = v2 · h · ш = v2 · 0,13 · 0,5 = 0,4

Определяем коэффициент теплоотдачи (б₁) для бензола, Вт/м²·К·ч:

б₁ = л · Nu / ? = 0,121 · 1,16 · 233,9/ 0,033 = 994,9

где:

м_бенз. - вязкость бензола = 0,492 · 10-³ Н·сек/м²;

С_бенз. - теплоёмкость бензола = 0,436 · 4190 Дж/кг·град.;

л_бенз. - теплопроводность бензола = 0,121 · 1,16 Вт/м·град.;

с_бенз. - плотность бензола = 815 кг/м³;

w_бенз. - скорость бензола = 1,2 м/сек.

Re_пл. = w · d · с / м = 1,2 · 0,033 · 815 / 0,492 · 10-³ = 65597,6 [3, с. 169]

если Re_пл. > 2300 - режим устойчивый турбулентный

Pr = м· c / л = 0,492 · 10-³ · 0,436 · 4190 / 0,121 · 1,16 = 6,4 [3, с. 447]

Nu_пл. = 0,002 · Re_пл.^0,57· Pr^0,4 = 0,002 · 65597,6^0,57 · 6,4^0,4 = 233,9 [3, с. 390]

Определяем коэффициент теплоотдачи (б₂) для воды, Вт/м²·К·ч:

б₂ = л · Nu / ? = 0,545 · 1,16 · 246 / 0,023 = 6761,8

где:

м_воды - вязкость воды = 0,656 · 10-³ Н·сек/м²;

С_воды - теплоёмкость воды = 0,998 · 4190 Дж/кг·град.;

л_воды - теплопроводность воды = 0,545 · 1,16 Вт/м·град.;

с_воды - плотность воды = 992 кг/м³

Re = w · d · с / м = 1,5 · 0,023 · 992 / 0,656 · 10-³ = 52171

если Re > 2300 - режим устойчивый турбулентный

Pr = м· c / л = 0,656 · 10-³ · 0,998 · 4190 / 0,545 · 1,16 = 4,3

Nu = 0,023 · Re^0,8 · Pr^0,4 = 0,023 · 52171^0,8 · 4,3^0,4 = 0,023 · 5942,1 · 1,8 = 246

Определяем коэффициент теплопередачи при у - толщина стенки = 0,0025 и л - теплопроводность теплоносителя = 17 Вт/м²·град.:

К = 1 = 1 = 1 =1/б₁ + у/л + 1/б₂ 1/994,9+ 0,0025/17 + 1/6761,8 0,001 + 0,0001 + 0,0001833,3 Вт/м²·град.

Определяем поверхность теплообмена, м²:

F = Q / K · ?t = 3712609,5 · 10³ / (833,3 · 11,5 · 3600) = 107,7

Определяем длину труб при расчёте F по среднему диаметру труб, м:

? = 107,7/ 3,14 · 0,0355 · 121 = 8

Определяем среднюю разность температур, ⁰С:

max / min = 15/ 8 = 1,9 < 2 => (max + min) / 2 = (15 + 8) / 2 = 11,5

3.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОЕКТИРУЕМОГО АППАРАТА

Находим количество аппаратов:

Объём хлоратора рассчитывается по формуле, м³:

V_об. = р · d² · h / 4 = 3,14 · 0,8² · 12,5 / 4 = 6,3

где:

d - диаметр аппарата, м [из чертежа]

h - высота аппарата, м [из чертежа]

Находим объём аппарата с учётом коэффициента заполнения (0,7), м³:

V_пол. = V_об. · 0,7 = 6,3 · 0,7 = 4,41

Определяем количество реакционной смеси в одном аппарате, кг:

С_к = V_пол. · с_см = 4,41 · 0,7 · 10³ = 3087

с_см = (с_C6H6 · m_C6H6 + с_Cl2 · m_Cl2) / (m_C6H6 + m_Cl2) = (0,815 · 11268,2 + 0,00321 · 1886,3) / (11268,2 + 1886,3) = 0,7 г/м³ = 0,7 · 10³ кг/м³

Находим производительность одного аппарата, кг/ч:

П_1апп. = С_к / ф = 3087 / 2 = 1543,5

где: ф - время хлорирования, ч.:

ф = 2 ч.

Определяем количество хлораторов, шт.:

n = С_{вещества} / П_1апп. = 13154,5 / 1543,5 = 8,52

Принимаем количество хлораторов - 9 шт.

ЛИТЕРАТУРА

1.Юкельсон Н.Н., Технология основного органического синтеза, М., Химия, 1968.

2.Капкин В.Д., Совинецкая Г.А., Чапурин В.И., Технология органического синтеза, М., Химия, 1987.

3.Плановский А.Н., Рамн В.М., Процессы и аппараты химической технологии, М., Химия, 1968.

4.Лебедев Н.Н., Химия и технология органического основного и нефтехимического синтеза, М., Химия, 1988.

5.Равдель А.А., Пономарёва А.М., Краткий справочник физико-химических величин, Л., Химия, 1983.

6.Родионов А.И., Клушин В.Н., Технология защиты окружающей среды, М., Химия, 1989.

7.Голубятников В.А., Шувалов В.В., Автоматизация производственных процессов в химической промышленности, М., Химия, 1985.

8.Киселёв Г.Ф., Колпачков В.И., Справочник - Система технического обслуживания и ремонта оборудования предприятий по производству минеральных удобрений, М., Химия, 1991.

9.Байрон Н.М., Краткий справочник физико-химических величин, М., Химия, 1965.

10.Буткевич В.Ю., Сборник правил пожарной безопасности, М., 1988.

Размещено на Allbest.ru