Технологические и технико-экономические показатели процесса
Теоретическая часть
Циклогексанон получают из циклогексанола окислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) или каталитическим дегидрированием. Кроме дигидрирования при этом протекают дегидратация циклогексанола в циклогексен, а также расщепление циклогексанола с выделением углерода, водорода и воды. Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола приведена па рисунке 1. Циклогексанол-ректификат (99,9% -ный) под давлением азота 0,01-0,015 МПа нагнетается через фильтр 3 в подогреватель 4 типа "труба в трубе", где нагревается до 100-110°С. Далее в испарительно-подогревательпой системе, состоящей из трубчатых аппаратов 5, 6 и 7, происходит испарение циклогексанола и перегрев его паров до 430-450°С. Перегретые пары поступают в трубы контактного аппарата 8, заполненные цинк-железным катализатором. Содержание в катализаторе 8-11% железа позволяет достичь максимальную степень конверсии цпклогексакола, равную 82-93%. Процесс протекает при 410 - 420 °С и объемной скорости подачи спирта 0,5 ч-1. По выходе из контактного аппарата продукты реакции поступают в конденсатор 11 и далее в сепаратор 12, где конденсат (циклогексанон-сырец) отделяется от водорода. Примерный состав цпклогексанона-сырца (в%): Циклогексанол 80-81 Продукты уплотнения 1 - 1,1 Циклогексанол 17--18 Циклогексен 0,5-0,6Вода 0,2-0,3 Рисунок 1. Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола: 1 - ротационная газодувка; 2 - насос; 3 - фильтр; 4 - подогреватель; 5, 6 - испарители; 7 - перегреватель; 8 - контактный аппарат; 9 - тонка; 10 - воздуходувка; 11 - конденсатор; 12 - сепаратор.
Циклогексанол-сырец подвергают ректификации, а водород после очистки используют для гидрирования фенола в циклогексанол. Для обогрева контактной системы в нижней части топки 9 сжигают топливный газ (метан). Для поддержания температуры топочного газа, равной 500-550 °С, его смешивают с возвратным топочным газом из борова. Газ, имеющий такую температуру, проходит в межтрубном пространстве контактного аппарата прямотоком к парам циклогексанола, движущимся по трубкам с катализатором. Топочные газы, выходящие из контактного аппарата при 430-480 °С, используются для обогрева испарительно-перегревательной системы (аппараты 5, 6 и 7). Далее часть топочных газов, имеющих температуру 340-300 °С, выпускают в атмосферу, а остальной газ с помощью ротационной газодувки 1 подают на смешение с продуктами сгорания топливного газа в верхнюю часть топки 9.
Задание
Составить и описать технологическую схему производства гексахлорбензола; составить материальный баланс процесса; рассчитать технологические и технико-экономические показатели. В основу расчета принять следующие реакции:
C6H6+6Cl→C6Cl6+3HCl C6H6+3Cl2→C6H3Cl3+3HCl
Исходные данные
Материальный баланс:
Mr (C6Сl6) =12*6+35.45*6=284.7 кг/кмоль Mr (C6H3Сl3) =12*6+1*3+35.45*3=181.35 кг/кмоль Mr (C6H6) =12*6_1*6с= 78 кг/кмоль Mr ( (Cl2) = 35.45*2 = 70.9 кг/кмоль Mr (HCl) =1+35.45 = 36.45 кг/кмоль
1. Производительность установки = 30 т/сут
m (C6Сl6) = 30 * 1000/24 = 1250 кг/ч w (C6Сl6) = 1250|284/7 = 4.39 кмоль/ч
2. Состав реакционной смеси: трихлорбензол
1250 - 20% х - 0.5% х = m (C6H3Сl3) = 1250 * 0.5/20 = 31.25 кг/ч w (C6H3Сl3) = 31.25/181.35 = 0.17 кмоль/ч
не прореагировавший бензол 1250 - 20% х - 78% х = mнепр (C6H6) = 1250 * 78/20 = 4875 кг/ч wнепр (C6H6) = 4875/78 = 62.5 кмоль/ч
не прореагировавший хлор
1250 - 20% х - 0.5% х = mнепр (Cl2) = 1250 * 1.5/20 = 93.75 кг/ч wнепр (Cl2) = 93.75/70.9 = 1.32 кмоль/ч
3. Найдем массу и количество прореагировавшего бензола:
wпрор (C6H6) = w1 (C6H6) + w2 (C6H6),
где w1 (C6H6) - количество бензола пошедшего на целевую реакцию; w2 (C6H6) - количество бензола пошедшего на образование трихлорбензола.
w1 (C6H6) = w (C6Сl6) = 4.39 кмоь/ч w2 (C6H6) = w (C6H3Сl3) = 0.17 кмоль/ч wпрор (C6H6) = 4.39+0.17 = 4.56 кмоль/ч
4. Найдем общее количество и массу бензола, с учетом не прореагировавшего:
wобщ (C6H6) = wпрор (C6H6) + wнепрор (C6H6) = 67.06 кмоль/ч mобщ (C6H6) = 67.06 * 78 = 5230.68 кг/ч 5. Найдем массу потерь, количество и массу вступившего в реакцию бензола, учитывая потери:
5220.68 - 97% х - 100% х = mвсего (C6H6) = 5230.68 * 100/97 = 5392.45 кг/ч mпотерь (C6H6) = 5392.45 - 5230.68 = 161.77 кг/ч wпотерь (C6H6) = 161.77/78 = 2.07 кмоль/ч wвсего чист (C6H6) = 5392.45/78 = 69.13 кмоль/ч
6. Найдем массу примесей бензола:
5392.45 - 98% х - 2% х = mприм (C6H6) = 5392.45 * 2/98 = 110.05 кг/ч
7. Найдем количество хлора, прошедшего на обе реакции:
w (Cl2) = w1 (Cl2) + w2 (Cl2),
где w1 (Cl2) - количество хлора, пошедшего на образование гексахлорбензола, w2 (Cl2) - количество хлора на обр-е трихлорбензола.
w1 (Cl2) = 6 * w1 (Cl2) = 26.34 кмоль/ч, w2 (Cl2) = 3 * w2 (C6H6) = 0.51 кмоль/ч wпрор (Cl2) = 26.34 + 0.51 = 26.85 кмоль/ч
8. Найдем количество и массу чистого, вступившего в реакцию, учитывая не прореагировавший: wвсего чист (Cl2) = wпрор (Cl2) + wнепр (Cl2) = 26.85 + 1.32 = 28.17 кмоль/ч m всего чист (Cl2) = 28.17 * 70.9 = 1997.25 кг/ч
9. Найдем массу примесей хлора:
1997.5 - 95%, х - 5% х = mприм (Cl2) 1997.5 * 5/95 = 105.13 кг/ч
10. Найдем количество хлороводорода, полученного в общих реакциях:
w (НCl) = w1 (НCl) + w2 (НCl),
где w1 (НCl) кол-во НCl полученного в первой реакции; w2 (НCl) – кол-во НCl полученного во второй реакции.
w1 (НCl) = 6 * w (С6Cl6) = 4.39 * 6 = 26.34 кмоль/ч w2 (НCl) = 3 * w (C6H3Сl3) = 3 * 0.17 = 0.51 кмоль/ч w (НCl) = 26.34 + 0.51 = 26.85 кмоль/ч m (НCl) = 26.85 * 36.45 = 978.68 кг/ч
Технологические и технико-экономические показатели процесса
Пропускная способность установки: 7604,88 кг/ч
Конверсия или степень превращения бензола =M (C6H6) подано - M (C6H6) непрореагировало / M (C6H6) подано * 100%= 5392,45-5036,77 /5392,45 * 100% = 6,5%
Теоретические расходные коэффициенты по С6Н6: sтС6Н6 = Mr (C6H6) / Mr (C6Cl6) = 78/284,7 = 0,274 кг/кг;
по Cl2:
sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (C6Cl6) = 70,9/ 284,4 = 0,249 кг/кг.
Фактические расходные коэффициенты:
по С6Н6:
sфС6Н6 = m (C6H6) / m (C6Cl6) = 5392,45/1250 = 4,402 т/т;
по Cl2:
sфHCl = m (Cl2) / m (C6Cl6) = 1997,25/1250 = 1,682 т/т.
Выход на поданное сырье: Фактический выход C6Cl6:
QФ = m (C6Cl6) = 1250 кг;
Теоретический выход C6Cl6:
Mr (С6Н6) ¾ Mr (C6Cl6), 78 ¾ 284,7,m (С6Н6) ¾ QТ; 5392,45 ¾ QТ; QТ = (5392,45 * 284,7) / 78 = 19682,44 кг;
Выход C6Сl6 по бензолу:
bС6Cl6 = QФ / QТ * 100% = 1250/19682,44 кг * 100% = 6,35% 5. Теоретический выход C6Cl6, рассматриваемый, исходя из кол - ва превращенного С6Н6:
78 - 284.7 mпревр (С6Н6) - Qт' Qт' = (5392.45 - (4875 - 161.77)) * 284.7/78 = 1161.43 кг
Выход C6Cl6 на превращенный С6Н6:
β' C6Н6 = QФ / QТ * 100% = 1250/1161.43 *100% = 107,63% Список литературы
1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд.2-е, пер.М., "Химия", 2005, 736 с. 2. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. М.: "Химия", 2008, 846 с. 3. Общая химическая технология / Под ред. А.Г. Амелина. М.: "Химия", 2007, 400 с. 4. Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П. Мухленова. Л.: Химия, 2008, 300 с.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (255)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |