a. Tính lượng axetylen cần dùng để sản xuất axetaldehyt: Năng suất sản xuất axetaldehyt trong 1 giờ :
(kg/h)
Trong quá trình sản xuất do tổn thất là 4% nên năng suất thực tế của thiết bị là :
Ntt : là năng suất tổn thất (kg/h).
(kg/h)
(kg/h)
Phương trình phản ứng của quá trình :
C2H2 + H2O CH3CHO (1) CH3CHO + O2CH3COOH (2) C2H2 + CH3CHO CH3CH=CHCHO (3)
Theo (1), lượng axetylen cần dùng trong 1 giờ để tạo thành 6467,661(kg) axetaldehyt là :
(kg/h)
Tuy nhiên do mức độ chuyển hoá là 55% nên lượng axetylen tinh khiết thực tế cần dùng là:
(kg/h)
Axetylen đưa vào có nồng độ 99% nên lượng axetylen kỹ thuật đưa vào là :
(kg/h) Lượng axetylen còn dư là :
(kg/h)
Thành phần nguyên liệu đưa vào có lẫn 0,03% H2O, 0,01% O2, 0,96% N2. Nên ta có thể tính được lượng tạp chất như sau:
+ Lượng nước lẫn trong nguyên liệu đưa vào :
(kg/h) + Lượng oxi lẫn trong nguyên liệu đưa vào :
(kg/h) + Lượng Nitơ lẫn trong nguyên liệu đưa vào :
(kg/h) b. Lượng nước cần thiết cho quá trình hydrat hoá :
Để tiện cho việc tính toán, ta coi nước dùng trong quá trình là nước kỹ thuật(nước đã loại bỏ tạp chất).
Vậy lượng nước cần dùng theo phương trình phản ứng (1) là : (kg/h) c. Tính tiêu hao nguyên liệu cho sản phẩm phụ :
Trong quá trình sản xuất, ngoài sản phẩm tạo ra la axetaldehyt còn có axit axetic, crotonaldehyt.
Các phản ứng phụ xảy ra như sau :
CH3CHO + O2CH3COOH (2)
C2H2 + CH3CHO CH3CH=CHCHO (3)
Theo các số liệu ban đầu có 3% axetaldehyt tham gia phản ứng phụ. Do đó, lượng axetaldehyt tham gia phản ứng phụ là :
(kg/h) Lượng axetaldehyt thực tế thu được là :
(kg/h)
Trong nguyên liệu mang vào có 0,702 kg/h oxi. Do vậy, theo phương trình phản ứng (2) lượng axetaldehyt tham gia phản ứng tạo axit axetic mỗi giờ là :
Do vậy lượng axetaldehyt tham gia phản ứng phụ (3) tạo crotonaldehyt là: 194,03 – 1,9305 = 192,2435 (kg/h)
Lượng axetylen tham gia phản ứng (3) là :
(kg/h) Lượng axit axetic tạo ra theo phản ứng (2) là :
(kg/h) Lượng crotonaldehyt tạo ra theo phản ứng phụ (3) là :
(kg/h) Lượng axetylen còn dư sau quá trình phản ứng là :
(kg/h)
Trong quá trình sản xuất tổng lượng sản phẩm ra bằng tổng lượng nguyên liệu vào. Do đó, ta có bảng cân bằng vật chất sau :
Bảng 3.1: Cân bằng vật chất cho tháp hydrat hóa
Cấu tử vào Kg/h Cấu tử ra Kg/h
C2H2 6948,725 CH3CHO 6273,631 O2 0,702 C3H5CHO 305,741 N2 67,382 CH3COOH 2,63 H2O(lẫn) 2,1056 N2 67,382 H2O 2645,861 C2H2 3013,328 H2O 2,1056 Tổng 9664,7742 Tổng 9664,7582