5) Определяем количество тепла, которое необходимо отвести из реактора.

;

Вт

6) Находим расход водного конденсата.

Удельная теплота парообразования конденсата() из справочных данных составляет 2095 кДж/кг. Принимаем КПД теплообмена равным 0,9. Тогда количество конденсата G_k составит:

кг/с.

7) Составляем сводный тепловой баланс процесса (таблица 11).

Таблица 11 - Тепловой баланс реактора

Приход			Расход
Поток	кВт	%	Поток	кВт	%
Тепло с исходным газом	587,2	41,2	Тепло с отходящими газами	604,5	42,4
Тепло реакции	839,1	58,8	Потери тепла	71,3	5,0
			Тепло, отводимое конденсатом	750,4	52,6
Итого	1426,3	100		1426,3	100

6.3 Расчет теплового баланса реактора гидратации этилена

Рассчитать тепловой баланс реактора гидратации этилена и определить температуру выхода реакционных газов из реактора (Р=8,0 МПа, Т_входа=280°С).

Состав потоков на входе в реактор: этан – 100,7 кмоль/ч; этилен – 1222,7 кмоль/ч; водяной пар – 760,8 кмоль/ч.

Состав продуктов процесса: этанол – 52,4 кмоль/ч; диэтиловый эфир – 0,7 кмоль/ч; ацетальдегид – 0,6 кмоль/ч; этан – 0,6 кмоль/ч; полимеры – 0,1 кмоль/ч.

Уравнение теплового баланса для реактора в общем виде выглядит следующим образом:

, (6.7)

где - количество тепла поступающего в реактор, Вт;

- тепло выделившиеся в ходе реакции, Вт;

- тепло уносимое с реакционными газами, Вт;

- тепловые потери, Вт.

1) Рассчитаем количество тепла, поступающего в реактор.

Количество тепла приходящего с потоком, определяем по уравнению (6.3).

Температура входа Т_входа = 280+273=553 К.

Расчет представляем в виде таблицы 12.

Таблица 12 - Расчет количества тепла, поступающего в реактор

Компонент	N, кмоль/ч	Ni, моль/с,	, Дж/(моль•К)	, кВт
Этан	100,7	28,0	84,2	1303,8
Этилен	1222,7	339,6	67,4	12657,7
Водяной пар	760,8	211,3	35,7	4171,5
Итого,				18133,0

2) Рассчитываем тепло выделяющееся в процессе для каждой реакции.

Находим энтальпии образования компонентов в газовой фазе при 553К [8]. Так как давление в системе равно 8,0 МПа, то вводим поправку на давление, рассчитанную, как и в предыдущем случае, по методу основанному на принципе соответственных состояний [4, 7]. Результаты расчета по уравнению (6.5) представлены в таблице 13.

Таблица 13 - Энтальпии образования соединений

Компонент				, кДж/моль	, при 80 атм, кДж/моль
Этилен	282,4	49,7	0,065	52,3	51,4
Этан	305,4	48,2	0,098	-84,8	-84,9
Вода	647,3	217,6	0,344	-242,2	-242,8
Этанол	516,2	63	0,635	-235,6	-236,1
Диэтиловый эфир	466,7	35,9	0,281	-191,1	-191,7
Ацетальдегид	461,0	55,0	0,303	-166,6	-167,0
Полимер (С10)	609,3	22,2	0,508	0,2	-1,3

Для полимера принимаем, что он получается в результате полимеризации 5 молекул этилена.

По закону Гесса (6.4) найдем энтальпию каждой из протекающих реакций и по уравнению (6.6) количество выделяющегося при этом тепла.

С₂Н₄ + Н₂О ↔ С₂Н₅ОН

кДж/моль

кВт

2С₂Н₄ + Н₂О ↔ (С₂Н₅)₂О

кДж/моль

кВт

2С₂Н₄ + Н₂О ↔ СН₃СОН + С₂Н₆

кДж/моль

кВт

n (СН₂ = СН₂ ) ↔ (–СН₂ – СН₂ –)_n

кДж/моль

кВт

Общее количество тепла составит:

кВт.

Итого количество приходящего тепла будет равно:

;

кВт.

3) Принимаем, что потери в окружающую среду составляют 1% от общего прихода теплоты.

=·0,01 = 18792,1•0,01=187,9 кВт