A battery of four CSTRs similar to

A battery of four CSTRs similar to those in Figure 1-10 ace shown in the plant flowsheet
(Figure El-4.1) for the commercial production of nitrobenzene. In 1995. 1.65
billion pounds of nitrobenzene were produced.
Vacuum
Nitrobenzene Vapors
Nitrators Separator
Benzene Surface
product nitrobenzene
c- Reconcentrated acid Condensate
to wash
Sulfuric acid
concentrator
- Ste-am
Sulfuric acid
pump tank
Note. Heat
Benzene feed and
Exchange between
Nitrobenzene Crude
Nitric acid
-Makeup sulfuric acid I
F’igure El-4.1 Flowsheet for the production of nitrobenzene. [Adapted from Process
Technology and Flowsheet, Vol. 11, reprints from Chemical Engineering (New
York McGraw-Hill, 1983), p. 125.1
In 1980 the operating requirements (per ton of nitrobenzene) were as follows
(utilities and feedstock requirements have been minimized by recycling sulfuric acid):
Raw materials
Benzene
Nitric acid (100%)
Sulfuric acid (100%)
Caustic soda
Utilities
Cooling water
Steam
Electricity
Compressed air
0.64 ton
0.5 15 ton
0.0033 ton
0.004 ton
14,200 gal
800 lb
20 kWh
180 Scf/m
20 Mole Balances Chap. 1
The feed consists of 3 to 7% HNO,, 59 to 67% H,SO,, and 28 to 37% water. Sulfuric
acid is necessary to adsorb the water and energy generated by the heat of reaction.
The plant, which produces 15,000 lb nitrobenzenelh, requires one or two
operators per shift together with a plant supervisor and part-time foreman. This exothermic
reaction is carried out essentially adiabatically, so that the temperature of
the feed stream rises from 90°C to 135°C at the exit. One observes that the nitrobenzene
stream from the separator is used to heat the benzene feed. However, care must
be taken so that the temperature never exceeds 19O0C, where secondary reactions
could result in an explosion. One of the safety precautions is the installation of relief
valves that will rupture before the temperature approaches 1 9O"C, thereby allowing
a boil-off of water and benzene, which would drop the reactor temperature.
What are the
advantages and
disadvantages of a pm?
Gas-Phase Reactions. The tubular reactor [Le., plug-flow reactor (PFR)] is
relatively easy to maintain (no moving parts), and it usually produces the highest
conversion per reactor volume of any of the flow reactors. The disadvantage
of the tubular reactor is that it is difficult to control temperature within the
reactor, and hot spots can occur when the reaction is exothermic. The tubular
CSTR: liquids reactor is commonly found either in the form of one long tube or as one of a
number of shorter reactors arranged in a tube bank as shown in Figure 1-12.
Most homogeneous liquid-phase flow reactors are CSTRs, whereas most
homogeneous gas-phase flow reactors are tubular.
The costs of PFR and PBR (without catalyst) are similar to the costs of
heat exchangers and thus can be found in Plant Design and Economics for
PFR: gases
n
Figure 1-12 Longitudinal tubular reactor. [Excerpted by special permission from
Chern. Eng., 63(10), 21 1 (Oct. 1956). Copyright 1956 by McGraw-Hill, Inc., New
York, NY 10020.]
Sec. 1 .!5 Industrial Reactors 21
Product gas /A
Flue gas t
*
1 Reactor
/Steam
Products
Naphtha and
recycle gas
I
Feed gas Compressed air 2 Furnace
Figure 1-13 Longitudinal catalytic Figure 1-14 Fluidized-bed catalytic reactor.
packed-bed reactor. [From Cropley, American [Excerpted by special permission from Chern.
Institute of Chemical Engineers, 86(2), 34 Eng., 63(10), 21 1 (Oct. 1956). Copyright 1956
(1990). Reproduced with permission of the by McGraw-Hill, Inc., New York, NY 10020.1
American Institute of Chemical Engineers,
Copyright 0 1990 PiIChE. All rights reserved.]
ChemicaE Engineers. 4th ed., by M. S. Peters and K. D. Timmerhaus (New
York: McGraw-Hill, 1991). From Figure 15-12 of this book, one can get an
estimate of the purchase cost per foot of $1 for a 1-in. pipe and $2 per foot for
a 2-in. pipe for single tubes and approximately $20 to $50 per square foot of
surface area for fixed-tube sheet exchangers.
A packed-bed (also called a fixed-bed) reactor is essentially a tubular
reactor that is packed with solid catalyst particles (Figure 1-13). This heterogeneous
reaction system is used most frequently to catalyze gas reactions. This
reactor has the same difficulties with temperature control as other tubular rleactors,
and in addition, the catalyst is usually troublesome to replace. On occasion,
channeling of the gas flow occurs, resulting in ineffective use of parts of
the reactor bed. The advantage of the packed-bed reactor is that for most reactions
it gives the highest conversion per weight of catalyst of any catalytic
reactor.
Another type of catalytic reactor in common use is the fluidized-bed
(Figure 1-14). The fluidized-bed reactor is analogous to the CSTR in thait its
contents, though heterogeneous, are well mixed, resulting in an even temperature
distribution throughout the bed. The fluidized-bed reactor cannot be modeled
as either a CSTR or a tubular reactor (PFR), but requires a model of its
own. The temperature is relatively uniform throughout, thus avoiding hot
spots. This type of reactor can handle large amounts of feed and solids and has
good temperaturie control; consequently, it is used in a large number of applications.
The advantages of the ease of catalyst replacement or regeneration are
Making Gasoline
22 Mole Balances Chap. 1
sometimes offset by the high cost of the reactor and catalyst regeneration
equipment.

Kết quả (Việt) 1:

Một pin bốn CSTRs tương tự như trong hình 1-10 ace Hiển thị trong thực vật flowsheet
(hình El-4.1) sản xuất thương mại nitrobenzen. Vào năm 1995. 1,65
tỷ bảng Anh của nitrobenzen đã được sản xuất.
máy hút
nitrobenzen hơi
Nitrators tách
benzen bề mặt
sản phẩm nitrobenzen
c-Reconcentrated axit Condensate
rửa
axít Sulfuric
tập trung
- Ste - là
axít Sulfuric
bơm tăng
Lưu ý. Nhiệt
benzen nguồn cấp dữ liệu và
trao đổi giữa
nitrobenzen thô
axít Nitric
-trang điểm axít sulfuric tôi
F'igure El-4,1 Flowsheet sản xuất nitrobenzen. [Chuyển thể từ quá trình
công nghệ và Flowsheet, Vol. 11, sao từ kỹ thuật hóa học (New
York McGraw-Hill, 1983), p. 125.1
năm 1980 các yêu cầu hoạt động (USD / tấn của nitrobenzen) là như sau
(Tiện ích và các nguyên liệu yêu cầu đã được giảm thiểu bằng cách tái chế axít sulfuric):
nguyên liệu
benzen
axít Nitric (100%)
axít Sulfuric (100%)
xút
Tiện ích
nước làm mát
hơi kiểu
điện
khí nén
0,64 tấn
0,5 15 tấn
0.0033 tấn
0.004 tấn
14, 200 gallon
800 lb
20 kWh
180 Scf/m
20 nốt ruồi số dư chap 1
nguồn cấp dữ liệu bao gồm 3 đến 7% HNO,, 59 để 67% HVì vậy,, và 28 đến 37% nước. Sulfuric
acid là cần thiết để adsorb nước và năng lượng được tạo ra bởi sức nóng của phản ứng.
nhà máy sản xuất 15.000 lb nitrobenzenelh, đòi hỏi một hoặc hai
nhà khai thác cho một sự thay đổi cùng với một người giám sát thực vật và bán thời gian foreman. Này tỏa nhiệt
phản ứng được thực hiện về cơ bản adiabatically, do đó, rằng nhiệt độ của
dòng nguồn cấp dữ liệu tăng lên từ 90° C đến 135° C ở lối ra. Một quan sát rằng nitrobenzen
dòng từ tách được sử dụng để làm nóng benzen nguồn cấp dữ liệu. Tuy nhiên, chăm sóc phải
được thực hiện để rằng nhiệt độ không bao giờ vượt quá 19O0C, trong trường hợp thứ hai phản ứng
có thể gây ra một vụ nổ. Một biện pháp phòng ngừa an toàn là tiến trình cài đặt của cứu trợ
Van mà sẽ vỡ trước khi nhiệt độ phương pháp tiếp cận 1 9O "C, do đó cho phép
đun sôi ra nước và benzen, sẽ giảm nhiệt độ lò phản ứng.
là gì các
lợi thế và
nhược điểm của một chiều?
phản ứng giai đoạn khí. Hình ống lò phản ứng [Le., lò phản ứng plug-dòng chảy (PFR)] là
tương đối dễ dàng để duy trì (không có bộ phận chuyển động), và nó thường sản xuất cao nhất
chuyển đổi cho mỗi lò phản ứng khối lượng của bất kỳ của các lò phản ứng dòng chảy. Những bất lợi
hình ống lò phản ứng là rằng nó là khó khăn để kiểm soát nhiệt độ trong các
lò phản ứng, và điểm nóng có thể xảy ra khi phản ứng tỏa nhiệt. Các hình ống
CSTR: lò phản ứng chất lỏng thường được tìm thấy trong hình thức của một ống dài hoặc là một trong một
số của lò phản ứng ngắn hơn sắp xếp theo một ngân hàng ống như minh hoạ trong hình 1-12.
Đặt đồng nhất dòng chảy chất lỏng pha lò phản ứng là CSTRs, trong khi đặt
giai đoạn khí đồng nhất luồng lò phản ứng được hình ống.
chi phí PFR và PBR (không có chất xúc tác) là tương tự như các chi phí của
nhiệt trao đổi và do đó có thể được tìm thấy ở thực vật thiết kế và kinh tế cho
PFR: khí
n
con số 1-12 dọc hình ống lò phản ứng. [Trích bởi sự cho phép đặc biệt từ
trần. Eng., 63(10), 21 1 (tháng 10 năm 1956). Bản quyền năm 1956 bởi McGraw-Hill, Inc, mới
York, NY 10020.]
Sec. 1.!Lò phản ứng công nghiệp 5 21
sản phẩm khí /A
ống khói khí t
*
1 lò phản ứng
/ hơi
sản phẩm
Naphtha và
thùng khí
tôi
nguồn cấp dữ liệu khí khí nén 2 lò
con số 1-13 dọc xúc tác hình 1-14 Fluidized-giường xúc tác lò phản ứng.
bữa giường lò phản ứng. [Từ Cropley, Mỹ [trích bởi sự cho phép đặc biệt từ trần.
viện kỹ sư hóa học, 86(2), 34 Eng., 63(10), 21 1 (tháng 10 năm 1956). Bản quyền năm 1956
(1990). sao chép với sự cho phép của các bởi McGraw-Hill, Inc, New York, NY 10020.1
Mỹ viện kỹ sư hóa học,
bản quyền 0 1990 PiIChE. Tất cả các quyền.]
ChemicaE kỹ sư. Ấn bản lần thứ 4, bởi M. S. Peters và K. mất Timmerhaus (mới
York: McGraw-Hill, 1991). Từ con số 15-12 của cuốn sách này, người ta có thể nhận được một
ước tính chi phí mua cho mỗi foot của $1 cho 1 - in. ống và $2 cho mỗi foot cho
một ống 2-in. để duy nhất ống và khoảng $20-$50 cho mỗi foot vuông của
diện tích bề mặt cho ống cố định tấm trao đổi.
một bữa giường (tiếng Anh thường gọi là một cố định-giường) lò phản ứng là cơ bản một hình ống
lò phản ứng được đóng gói với chất xúc tác rắn hạt (hình 1-13). Không đồng nhất này
phản ứng hệ thống được sử dụng thường xuyên nhất để xúc tác phản ứng khí. Điều này
lò phản ứng có khó khăn cùng với kiểm soát nhiệt độ như khác rleactors hình ống,
và ngoài ra, chất xúc tác là thường phiền hà để thay thế. Thỉnh thoảng,
channeling của dòng khí chảy xảy ra, kết quả không hiệu quả sử dụng của các bộ phận của
đáy lò phản ứng. Lợi thế của lò phản ứng bữa giường là cho hầu hết các phản ứng
nó mang lại cho việc chuyển đổi cao nhất cho một trọng lượng của chất xúc tác của bất kỳ tác dụng xúc tác
lò phản ứng.
một loại lò phản ứng xúc tác trong sử dụng phổ biến là fluidized giường
(hình 1-14). Fluidized giường lò phản ứng là tương tự như CSTR trong thait của nó
nội dung, mặc dù không đồng nhất, hỗn hợp tốt, kết quả trong một nhiệt độ thậm chí
phân phối trên khắp giường. Lò phản ứng fluidized giường không thể được mô hình hóa
là một CSTR hoặc một lò phản ứng hình ống (PFR), nhưng đòi hỏi một mô hình của nó
riêng. Nhiệt độ là tương đối đồng đều trong suốt, do đó tránh nóng
điểm. Loại lò phản ứng có thể xử lý một lượng lớn các nguồn cấp dữ liệu và chất rắn và có
kiểm soát tốt temperaturie; do đó, nó được sử dụng trong một số lớn của ứng dụng.
những lợi thế của sự dễ dàng của chất xúc tác thay thế hoặc tái sinh là
làm cho xăng
22 nốt ruồi số dư chap 1
đôi khi được bù đắp bởi chi phí cao của lò phản ứng và chất xúc tác tái tạo
thiết bị.

Kết quả (Việt) 2:

Một pin bốn CSTRs tương tự như trong hình 1-10 ace thể hiện trong flowsheet nhà máy
(Hình El-4.1) để sản xuất thương mại của nitrobenzene. Trong năm 1995 1,65
tỷ pound nitrobenzene được sản xuất.
Máy hút
nitrobenzene Hơi
Nitrators tách
Benzen bề mặt
sản phẩm nitrobenzene
c- Reconcentrated axit Condensate
để rửa
axit sulfuric
tập trung
- Ste-am
Axít sulfuric
bể bơm
Lưu ý. Nhiệt
Benzen ăn và
trao đổi giữa
nitrobenzene thô
Axit nitric
axit sulfuric -Makeup tôi
F'igure El-4.1 Flowsheet để sản xuất nitrobenzene. [Trích từ Quy trình
Công nghệ và Flowsheet, Vol. 11, in lại từ Hoá Học (New
York McGraw-Hill, 1983), p. 125,1
Năm 1980, yêu cầu điều hành (mỗi tấn nitrobenzene) như sau
(các tiện ích và các yêu cầu nguyên liệu đã được giảm thiểu bằng cách tái chế axit sunfuric):
Nguyên liệu
Benzen
axit nitric (100%)
axit sulfuric (100%)
Caustic Soda
tiện ích
làm mát nước
hơi
Điện
khí nén
0,64 tấn
0,5 15 tấn
0,0033 tấn
0.004 tấn
14.200 gal
800 £
20 kWh
180 SCF / m
20 Cân bằng Mole Chap. 1
Thức ăn gồm 3-7% HNO ,, 59-67% H, SO ,, và 28-37% nước. Sulfuric
acid là cần thiết để hấp thụ nước và năng lượng được tạo ra bởi sức nóng của phản ứng.
Các nhà máy, trong đó sản xuất 15.000 £ nitrobenzenelh, đòi hỏi một hoặc hai
nhà khai thác mỗi ca cùng với một người giám sát nhà máy và bán thời gian quản đốc. Tỏa nhiệt này
phản ứng được thực hiện về cơ bản đoạn nhiệt, vì vậy nhiệt độ của
dòng thức ăn chăn nuôi tăng từ 90 ° C đến 135 ° C ở lối ra. Một quan sát thấy rằng nitrobenzene
dòng suối từ các dấu phân cách được sử dụng để làm nóng thức ăn benzen. Tuy nhiên, chăm sóc phải
được thực hiện sao cho nhiệt độ không bao giờ vượt quá 19O0C, nơi mà các phản ứng phụ
có thể dẫn đến một vụ nổ. Một trong những biện pháp phòng ngừa an toàn là cài đặt nhẹ nhõm
van sẽ bị vỡ trước khi nhiệt độ tiếp cận 1 9o "C, do đó cho phép
đun sôi, tắt nước và benzen, mà sẽ giảm nhiệt độ lò phản ứng.
là gì
ưu điểm và
nhược điểm của một chiều ?
khí giai đoạn phản ứng. Các lò phản ứng ống [Le., plug-dòng chảy lò phản ứng (PFR)] là
tương đối dễ dàng để duy trì (không có bộ phận chuyển động), và nó thường sản xuất cao nhất
chuyển đổi cho mỗi khối lượng lò phản ứng của bất kỳ của các lò phản ứng dòng chảy. Các Nhược điểm
của lò phản ứng ống là rất khó để kiểm soát nhiệt độ bên trong
lò phản ứng, và các điểm nóng có thể xảy ra khi các phản ứng tỏa nhiệt Các ống.
CSTR: chất lỏng lò phản ứng thường được tìm thấy hoặc trong các hình thức của một ống dài hoặc là một trong một
số lò phản ứng ngắn hơn được sắp xếp trong một ngân hàng ống như trong hình 1-12.
lò phản ứng dòng chảy đồng nhất Hầu hết các chất lỏng pha là CSTRs, trong khi hầu hết
các lò phản ứng dòng chảy khí giai đoạn đồng nhất là hình ống.
Các chi phí của PFR và PBR (không có chất xúc tác) cũng tương tự như với chi phí
trao đổi nhiệt và do đó có thể được tìm thấy trong thiết kế máy và Kinh tế cho
PFR: khí
n
Hình 1-12 dọc ống lò phản ứng. [Trích bởi sự cho phép đặc biệt từ
Chern. Eng., 63 (10), 21 1 (tháng 10 năm 1956). Bản quyền 1956 bởi McGraw-Hill, Inc, New
York, NY 10020.]
Sec. 1.! 5 lò phản ứng công nghiệp 21
sản phẩm khí / A
Ống khói khí t
*
1 lò phản ứng
/ Steam
Sản phẩm
Naphtha và
tái chế khí
Tôi
thức ăn khí nén không khí 2 lò
Hình 1-13 dọc Hình 1-14 xúc tác tầng sôi lò phản ứng xúc tác.
đóng gói giường lò phản ứng. [Từ Cropley, Mỹ [Trích bởi sự cho phép đặc biệt từ Chern.
Viện Kỹ thuật Hóa học, 86 (2), 34 Eng., 63 (10), 21 1 (tháng 10 1956). Bản quyền 1956
(1990). Sao chép với sự cho phép của McGraw-Hill, Inc, New York, NY 10.020,1
Mỹ Viện Kỹ sư hóa chất,
Copyright 0 1990 PiIChE. All rights reserved.]
ChemicaE kỹ sư. Ed thứ 4, bởi MS Peters và KD Timmerhaus. (New
York: McGraw-Hill, 1991). Từ hình 15-12 của cuốn sách này, người ta có thể nhận được một
ước tính chi phí mua mỗi chân $ 1 cho 1-in. đường ống và $ 2 cho mỗi chân cho
một 2-in. đường ống cho các ống đơn và khoảng $ 20 đến $ 50 cho mỗi foot vuông
diện tích bề mặt để trao đổi tấm cố định ống.
Một đóng gói giường (còn gọi là giường cố định) lò phản ứng bản chất là một ống
lò phản ứng được đóng gói với các hạt chất xúc tác rắn (Hình 1 -13). Không đồng nhất này
hệ thống phản ứng được sử dụng thường xuyên nhất để kích thích phản ứng khí đốt. Đây
lò phản ứng có những khó khăn tương tự với kiểm soát nhiệt độ như rleactors ống khác,
và ngoài ra, chất xúc tác thường là phiền hà để thay thế. Thỉnh thoảng,
kênh của dòng khí xảy ra, dẫn đến hiệu quả sử dụng các bộ phận của
chiếc giường lò phản ứng. Ưu điểm của lò phản ứng đóng gói giường là cho hầu hết các phản ứng
nó mang lại cho chuyển đổi cao nhất theo trọng lượng của chất xúc tác của bất kỳ xúc tác
phản ứng.
Một loại lò phản ứng xúc tác sử dụng phổ biến là tầng sôi
(Hình 1-14). Các lò phản ứng tầng sôi là tương tự như CSTR trong thait của
nội dung, mặc dù không đồng nhất, cũng là hỗn hợp, dẫn đến nhiệt độ thậm chí
phân phối rộng khắp giường. Các lò phản ứng tầng sôi không thể được mô hình hóa
như hoặc là một CSTR hoặc một lò phản ứng dạng ống (PFR), nhưng đòi hỏi một mô hình của
mình. Nhiệt độ tương đối đồng đều trong suốt, do đó tránh nóng
điểm. Đây là loại lò phản ứng có thể xử lý một lượng lớn thức ăn và các chất rắn và có
kiểm soát temperaturie tốt; do đó, nó được sử dụng trong một số lượng lớn các ứng dụng.
Những lợi thế của sự dễ dàng của chất xúc tác thay thế hoặc tái sinh được
Làm Xăng
22 Mole Cân bằng Chap. 1
đôi khi bù đắp bởi chi phí cao của các lò phản ứng và chất xúc tác tái sinh
thiết bị.