Диссертация (Получение низших олефинов каталитическим пиролизом хлористого метила), страница 13

 mкат. )  mкат.  mкат. ,(2.5.10)где:m1кат . - масса1 мл. катализатора, полностью регенерированного, мг.7522m кат. - масса 1 мл. катализатора, частично регенерированного за определенноевремя регенерации, мг.11. Содержание углеродсодержащих отложений к массе регенерированногокатализатора, масс.%CУСОостаточнаяУСОmостаточная,m1кат.(2.5.11)где:m1кат . - масса1 мл.

катализатора, полностью регенерированного, мг.УСОmостаточная- масса остаточного содержания углеродсодержащих отложений (УСО),мг.12.Степеньвосстановленияпервоначальнойактивностичастичнорегенерированного катализатора, %.X част. реген.X пол ная. реген. 100% ,(2.5.12)где:- первоначальная конверсия хлористого метила по прошествии 30 мин. сначала опыта на предварительно частично регенерированном катализаторе, %.- первоначальная конверсия хлористого метила по прошествии 30 мин.с начала опыта на предварительно полностью регенерированном катализаторе, %.13. Масса i- компонента (СО2, СО, О2) отходящих газов регенерации, г.:газырегенерацииimгазы Vабгазов  сiрегенерациирегенерации100%  Vmгазы  Mr регенерации ,i(2.5.13)где:Vабгазов - объем абгазов регенерации, см3;регенерациигазысiрегенерации - содержание i- компонента в газах регенерации, об.%;76Vm - молярный объем газа с учетом реальных условий давления и температуры влаборатории см3/моль;газыMri регенерации - молекулярная масса i- компонента в газах регенерации, г/моль.2.6 Методика расчета материального баланса эксперимента по изучениюпроцесса каталитического пиролиза хлористого метила.Расчет материального баланса проводится в следующей последовательности:Подано:1.

Масса поданного хлористого метила, г.:mСН 3Cl  nСН 3Cl  Mr СН 3Cl(2.6.1)nСН 3Cl - количество хлористого метила, поданного за время опыта, рассчитываетсяпо формуле 2.5.3, моль.Mr СН 3Cl - молекулярная масса хлористого метила, г/мольПолучено:1. Объем реакционных газов за время опыта, см3:V   опыта  V. / ,(2.6.2)где: опыта - продолжительность опыта, мин.V / – объемная скорость потока газовых продуктов реакции, измеренных РРГрасхода газа на выходе из реактора (поз.4 рис.

2.2.1), см 3/мин.2. Масса образовавшегося i-ого компонента в реакционной смеси, г:mi V   i  Mri,Vmр. у .  100(2.6.3)где:V - объем реакционных газов за время опыта, см3; i - содержание i-ого компонента в реакционной смеси, рассчитывается поформуле 2.5.5, %;Mri - молекулярная масса i-ого компонента в реакционной смеси, г/моль;Vmр. у . - - молярный объем газа с учетом реальных условий: давления и температурыв лаборатории, рассчитывается по формуле 2.5.1.773. Масса образовавшегося хлористого водорода, г:mHCl V раствора  36,5  K  0,1  VNaOHVп1000(2.6.4),где:Vраствора – объем раствора соляной кислоты, см3VNaOH – объем 0,1 н раствора NaOH, пошедший на титрование, см3;Vп – объем пробы, взятой на титрование, см 3;К – поправочный коэффициент титрованного раствора NaOH;0,1 – децинормальная концентрация NaOH;36,5 - грамм-эквивалент исследуемого вещества.4.

Масса углеродсодержащих отложений образовавшихся на катализаторе врезультате процесса пиролизу хлористого метила за время опыта , г.:1mУСО  (m11кат.  mкат. )  Vкат. ,(2.6.5)где:Vкат. - объем катализатора, см3.m1кат . – масса, 1 см3 катализатора, полностью отрегенерированного, г.;m11кат .– масса, 1 см3 катализатора, зауглероженного за время работыкатализатора, г.5. Дебаланс=( mi  mHCl  mУСО )  m СН 3Clm СН 3Cl 100 ,(%)(2.6.7)где:mСН 3Cl - масса поданного хлористого метила, г.;m УСО-масса углеродсодержащих отложений (УСО)образовавшихся накатализаторе в результате процесса пиролизу хлористого метила за время опыта, г.mi - масса образовавшегося i-ого компонента в реакционной смеси, г.;mHCl - масса образовавшегося хлористого водорода, г:В качестве примера приведен расчет материального баланса опыта по пиролизухлористого метила на катализаторе SAPO-34/Al2O3 - микросфера (табл.

2.6.1).78Таблица 2.6.1Материальный баланс опыта. Пиролиз хлористого метила. Катализатор - SAPO34/Al2O3 – микросфера.Температура - 425 0С.- 650 ч-1. Продолжительность опыта – 120 мин.Объем катализатора – 40 см3.ПоданоИсходноемольсырье:СН3Cl2,126ИТОГО:Дебаланс, %:2,126-ПолученоПродукты реакции:мольг.107,38107,382,49СН4С2Н4С2Н6С3Н6C3H8iC4Н8iC4Н10тяжелая фракция С5+СН3ClнепрореагировашийHClУСО в перерасчете науглеродИТОГО:г.0,04690,2660,01530,2280,02810,02290,01570,008570,4560,757,440,469,561,241,280,910,6023,021,5650,19357,132,322,845104,712.7 Методика расчета материального баланса эксперимента по изучениюпроцесса регенерации дезактивированного катализатора пиролиза хлористогометила.Расчет материального баланса проводится в следующей последовательности:Подано:1.Масса углеродсодержащих отложений образовавшихся на катализаторе врезультате процесса пиролизу хлористого метила за время опыта , г.:1mУСО  (m11кат.

 mкат. )  Vкат.,(2.7.1)где:Vкат. - объем катализатора, см3.m1кат . – масса, 1 см3 катализатора, полностью отрегенерированного, г.;3m11кат . – масса, 1 см катализатора, зауглероженного за время работы катализатора, г.792.Масса кислорода поданного за время регенерации, г.mO2 Vвоздух  O2  MrО2Vmр. у.  100,(2.7.2)где:Vв оздух - объем воздуха поданного за время регенерации, см 3; O - содержание кислорода в воздухе – 20,95 %;2MrÎ 2 - молекулярная масса кислорода - 32 г/моль;Vmр. у . - - молярный объем газа с учетом реальных условий: давления и температурыв лаборатории, рассчитывается по формуле 2.5.1.Получено:1.

Объем газов регенерации за время опыта, см3:/V реген.   опыта  V реген.. ,(2.7.3)где: опыта - продолжительность опыта, мин.– объемная скорость потока газовых продуктов регенерации, измеренныхРРГ расхода газа на выходе из реактора (поз.4 рис. 2.2.1), см 3/мин.2. Масса образовавшегося i-ого компонента в газах регенерации, г:m реген.i V реген.   реген.i  Mr реген.i,Vmр.

у.  100(2.7.4)где:V реген. - объем газов регенерации за время опыта, см3; реген.i - содержание i-ого компонента в газах регенерации, определяется сиспользованием волюмометрического анализа газов (раздел 2.4.2) , %;Mr реген. i - молекулярная масса i-ого компонента в газах регенерации, г/моль;Vmр. у . - - молярный объем газа с учетом реальных условий: давления и температурыв лаборатории, рассчитывается по формуле 2.5.1.803.

Масса хлористого водорода отдутого с поверхности катализатора за времярегенерации, г:m отдувкаHCl V раствора  36,5  K  0,1  VNaOHVп1000(2.7.5),где:Vраствора – объем раствора соляной кислоты, см3VNaOH – объем 0,1 н раствора NaOH, пошедший на титрование, см3;Vп – объем пробы, взятой на титрование, см 3;К – поправочный коэффициент титрованного раствора NaOH;0,1 – децинормальная концентрация NaOH;36,5 - грамм-эквивалент исследуемого вещества.4.Дебаланс=( m реген.i  m отдувкаHCl )  (mУСО  mO2 )mУСО  mO2 100 ,(%), (2.7.6)где:mO2 - кислорода поданного за время регенерации, г.;m УСО-масса углеродсодержащих отложений (УСО)образовавшихся накатализаторе в результате процесса пиролизу хлористого метила за время опыта, г.m реген.

i - масса образовавшегося i-ого компонента в газах регенерации, г.;m отдув каHCl - масса хлористого водорода отдутого с поверхности катализатора завремя регенерации, г:Пример расчета материального баланса проведен для опыта по регенерациядезактивированного катализатора SAPO-34/Al2O3 – микросфера пиролиза хлористогометила (табл. 2.7.1).81Таблица 2.7.1Материальный баланс опыта.

Регенерация дезактивированного катализатора SAPO34/Al2O3 – микросфера пиролиза хлористого метила.Температура - 550 0С.- 331 ч-1.Продолжительность регенерации –135 мин. Объем катализатора – 10,2 см3.ПоданоПолученоИсходноесырье:мольг.Продуктыреакции:мольг.О20,05111,790СО20,01890,830УСО0,04920,590СО0,01820,510О20,02280,730HClИТОГО:Дебаланс, %:0,1003-2,3807,140,140ИТОГО:0,06102,2102.8 Методика расчета массы углеродсодержащих отложений, образующихся накатализаторе в процессе пиролиза хлористого метила. Пилотные испытания.1. Объем газов регенерации за время опыта, см3:.реген.'VПреген. И .

  опыта  VП . И . ,(2.8.1)где: опыта - продолжительность опыта, мин..'V Преген– объемная скорость потока газовых продуктов регенерации, измеренных.И .РРГ расхода газа на выходе из реактора (поз.4 рис. 2.2.1), см 3/мин.2. Количество образовавшегося СО и СО2 в газах регенерации, моль:nреген.П . И .CO / CO2.реген.VПрегенП . И .CO / CO2.И .  ,р. у.Vm  100(2.8.2)где:.- объем газов регенерации за время опыта, см3;VПреген.И . реген.

П .И .CO / CO2- содержание СО и СО2компонента в газах регенерации,определенное по показаниям газоанализатора (рис. ) , %;82Vmр. у . - молярный объем газа с учетом реальных условий: давления и температурыв лаборатории, рассчитывается по формуле 2.5.1.3. Масса углеродсодержащих отложений, образующихся на катализаторе впроцессе пиролиза хлористого метила, г.:,(2.8.3)где:MrC - молекулярная масса углерода, 12 г/моль;2.9Методикаматематическойобработкирезультатовкинетическихисследований.1. Оценка значений коэффициентов a и b методом наименьших квадратов (МНК).На сегодняшний день разработано несколько статистических методов обработкирезультатов измерений. Наиболее употребляемым и точным является метод наименьшихквадратов (МНК).