123955 (Производство тетрахлорметана и тетрахлорэтилена), страница 7

С₂НСl₃ + 3Cl₂ 2CCl₄ + HCl (2.27)

расходуется:

трихлорэтилена: 0,12 кмоль/ч или 16,23 кг/ч;

хлора: 30,12 = 0,36 кмоль/ч или 0,3671 = 25,56 кг/ч;

образуется:

тетрахлорметана: 20,12 = 0,24 кмоль/ч или 0,24154 = 36,96 кг/ч;

хлороводорода: 0,12 кмоль/ч или 0,1236,5 = 4,38 кг/ч.

По реакции

СНСl₃ + Cl₂ CCl₄ + HCl (2.28)

расходуется:

трихлорметана: 0,18 кмоль/ч или 21,24 кг/ч;

хлора: 0,18 кмоль/ч или 0,1871 = 12,78 кг/ч;

образуется:

тетрахлорметана: 0,18 кмоль/ч или 0,18154 = 27,72 кг/ч;

хлороводорода: 0,18 кмоль/ч или 0,1836,5 = 6,57 кг/ч.

По реакции

2С₂Н₄Сl₂ + 8Cl₂ С₂Сl₄ + 2CCl₄ + 8HCl (2.29)

расходуется:

1,2-дихлорэтана: 14,38 кмоль/ч или 1424,26 кг/ч;

хлора: (8/2)14,38 = 57,52 кмоль/ч или 57,5271 = 4083,92 кг/ч;

образуется:

тетрахлорэтилена: 14,38/2 = 7,19 кмоль/ч или 7,19166 = 1193,54

тетрахлорметана: 14,38 кмоль/ч или 14,38154 = 2214,52 кг/ч;

хлороводорода: 57,52 кмоль/ч или 57,5236,5 = 2099,48 кг/ч.

Всего образуется тетрахлорметана:

0,24 + 0,18 + 14,38 = 14,8 кмоль/ч или 2279,2 кг/ч.

Необходимо получить дополнительно трихлорметана:

17,91 – 14,8 = 3,11 кмоль/ч или 3,11166 = 516,26 кг/ч.

По уравнению основной реакции:

СН₄ + 4Cl₂ CCl₄ + 4HCl (2.30)

расходуется:

метана: 3,11 кмоль/ч или 3,1116 = 49,76 кг/ч;

хлора: 43,11 = 12,44 кмоль/ч или 12,4471 = 883,24 кг/ч;

образуется хлороводорода: 12,44 кмоль/ч или 12,4436,5 = 454,06 кг/ч.

При выходе тетрахлорметана в расчете на превращенный метан 0,70 необходимо ввести в процесс метана (без учета метана, содержащегося в техническом этилене): 3,11/0,70 = 4,44 кмоль/ч или 4,4416 = 71,04 кг/ч.

Объемный расход природного газа составит:

4,44/0,94 = 4,72 кмоль/ч,

где 0,94 – молярная (объемная) доля метана в природном газе, доли ед.

Состав природного газа (поток 3):

Необходимо получить дополнительно тетрахлорэтилена:

16,62 7,19 = 9,43 кмоль/ч или 9,43166 = 1565,38 кг/ч.

Тетрахлорэтилен образуется из этилена, а также из этана, содержащегося в природном газе и техническом этилене, поэтому в хлоратор необходимо ввести технического этилена:

(9,43 – 0,19)/0,985 = 9,38 кмоль/ч,

где 0,985 – молярная доля углеводородов С₂ в техническом этилене, доли ед.;

0,19 – количество этана в природном газе, кмоль/ч.

Состав технического этилена на входе в хлоратор (поток 2):

Всего в хлоратор поступает метана:

4,44 + 0,0475 = 4,4875 кмоль/ч или 4,487516 = 71,8 кг/ч.

Остается метана (учитывая его расход на реакцию (2.30):

4,4875 – 3,11 = 1,3775 кмоль/ч или 1,377516 = 22,04 кг/ч.

По реакции:

6СН₄ + 15Сl₂ C₆Cl₆ + 24HCl (2.31)

реагирует (по экспериментальным данным) 62% оставшегося метана, что составляет: 0,621,3775 = 0,85 кмоль/ч или 0,8516 = 13,6 кг/ч.

Расходуется хлора: (15/6)0,85 = 2,125 кмоль/ч или 2,12571 = 150,87 кг/ч.

Образуется:

гексахлорбензола: 0,85/6 = 0,14 кмоль/ч или 0,142285 = 40,47 кг/ч;

хлороводорода: (24/6)0,85 = 3,4 кмоль/ч или 3,436,5 = 124,1 кг/ч.

Всего из хлоратора выходит гексахлорбензола:

0,23 + 0,14 = 0,37 кмоль/ч или 0,37285 = 105,45 кг/ч.

По реакции

4СН₄ + 11Сl₂ C₄Cl₆ + 16HCl (2.32)

реагирует 26,5% оставшегося метана, что составляет:

0,2651,3775 = 0,365 кмоль/ч или 0,36516 = 5,84 кг/ч;

расходуется хлора: (11/4)0,365 = 1,003 кмоль/ч или 1,00371 = 71,213 кг/ч;

Образуется:

гексахлорбутадиена: 0,365/4 = 0,09 кмоль/ч или 0,09261 = 23,49 кг/ч;

хлороводорода: (16/4)0,365 = 1,46 кмоль/ч или 1,4636,5 = 53,29 кг/ч.

Всего из хлоратора выходит гексахлорбутадиена:

0,65 + 0,09 = 0,74 кмоль/ч или 0,74261 = 193,14 кг/ч.

По реакции

2СН₄ + 7Сl₂ C₂Cl₆ + 8HCl (2.33)

реагирует 11,5% оставшегося метана, что составляет:

0,1151,3775 = 0,158 кмоль/ч или 0,15816 = 2,528 кг/ч;

расходуется хлора: (7/2)0,158 = 0,553 кмоль/ч или 0,55371 = 39,263 кг/ч;

Образуется:

гексахлорэтана: 0,158/2 = 0,079 кмоль/ч или 0,079237 = 18,723 кг/ч;

хлороводорода: (8/2)0,158 = 0,632 кмоль/ч или 0,63236,5 = 23,07 кг/ч.

Всего из хлоратора выходит гексахлорэтана:

1,46 + 0,079 = 1,539 кмоль/ч или 1,539237 = 364,74 кг/ч.

Всего поступает в хлоратор этана:

0,19 + 0,0475 = 0,2375 кмоль/ч или 0,237530 = 7,125 кг/ч.

Тетрахлорэтилен образуется из этана через 1,1-дихлорэтан по реакции

С₂Н₄ + 5Сl₂ C₂Cl₄ + 6HCl (2.34)

При этом расходуется хлора:

50,2375 = 1,1875 кмоль/ч или 1,187571 = 84,31 кг/ч;

Образуется:

тетрахлорэтилена: 0,2375 кмоль/ч или 0,2375166 = 39,43 кг/ч;

хлороводорода: 60,2375 = 1,425 моль/ч или 1,42536,5 = 52,01 кг/ч.

Этилен хлорируется по основной реакции:

С₂Н₄ + 4Сl₂ C₂Cl₄ + 4HCl (2.35)

При этом расходуется:

этилена: 9,19 кмоль/ч или 9,1928 = 257,32 кг/ч

хлора: 49,19 = 36,76 кмоль/ч или 36,7671 = 2609,96 кг/ч;

Образуется:

тетрахлорэтилена: 9,19 кмоль/ч или 9,19166 = 1525,54 кг/ч;

хлороводорода: 36,76 моль/ч или 36,7636,5 = 1341,74 кг/ч.

Общий расход хлора:

0,36 + 0,18 + 57,52 + 12,44 + 2,125 + 1,003 + 0,553 + 1,1875 + 36,76 – 2,805 109,32 кмоль/ч;

25,56 + 12,78 + 4083,92 + 883,24 + 150,87 + 71,213 + 39,263 + 84,31 + 2609,96 – 199,19 = 7761,926 кг/ч.

При степени использования хлора 0,85 расход хлора в хлоратор (поток 1) составляет: 109,32/0,85 = 128,61 кмоль/ч или 128,6171 = 9131,31 кг/ч. Остается хлора в продуктах реакции:

128,61 – 109,32 = 19,29 кмоль/ч или 19,2971 = 1369,59 кг/ч.

Всего образуется хлороводорода:

0,12 + 0,18 + 57,52 + 12,44 + 3,4 + 1,46 + 0,632 + 1,425 + 36,76 = 113,937 кмоль/ч;

4,38 + 6,57 + 2099,48 + 454,06 + 124,1 + 53,29 + 23,07 + 52,01 + 1341,74 = 4158,7 кг/ч.

Количество хлороводорода на выходе из хлоратора:

113,937 + 2,36 = 116,297 кмоль/ч или 116,29736,5 = 4244,84 кг/ч.

Количество диоксида углерода на выходе из хлоратора (состав потоков 2 и 3): 0,01 + 0,0475 = 0,0575 кмоль/ч или 0,057544 = 2,53 кг/ч.

Количество азота на выходе из хлоратора:

0,08 + 0,0475 = 0,1275 кмоль/ч или 0,127528 = 3,57 кг/ч.

Количество тетрахлорэтилена на выходе из хлоратора:

12,01 + 16,62 = 28,63 кмоль/ч или 28,63166 = 4752,58 кг/ч.

где 12,01 – количество тетрахлорэтилена на входе в хлоратор (рассчитано по составам потоков 4, 5), кмоль/ч; 16,62 – количество образовавшегося тетрахлорэтилена, кмоль/ч.

Количество тетрахлорметана на выходе из хлоратора (рассчитано с учетом составов потоков 4-7 и образующегося тетрахлорметана): 9,6 + 17,91 = 27,51 кмоль/ч или 27,51154 = 4236,54 кг/ч.

Составляем материальный баланс хлоратора (табл. 2.1).

Таблица 2.1.

Материальный баланс хлоратора

• – для расчета состава потока 8 используют данные о составе потоков 1-7

2.3.2 Расчет закалочной колонны КЛ1

Исходные данные:

степень использования хлора 0,85;

количество кубового продукта, подаваемого из колонны выделения тетрахлорэтилена, 85 кг на 1 т перхлоруглеводородов;

состав кубового продукта (_i, %): С₂Cl₄ – 90,0; С₂Сl₆ – 7,0; C₄Cl₆ – 2,2; C₆Cl₆ – 0,8;