курсовые,контрольные,дипломы,рефераты
Министерство Образования и Науки РФ
Казанский Государственный Технологический Университет
Кафедра Общей Химической Технологии
Курсовая работа
на тему:
Технология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха
Казань 2010
Содержание:
Теоретическая часть
v Технологическая схема производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха
v Условия задачи
v Материальный баланс процесса
v Технологические и технико-экономические показатели процесса
Реклама
Список литературы
Теоретическая часть
Уксусная кислота СН3СООН — бесцветная жидкость со специфическим резким запахом (т. кип. 118,1 °С; плотность 1,05 г/см3). Смешивается во всех отношениях с водой, эфиром, хорошо растворяет серу, фосфор, галоидоводороды. Безводная уксусная кислота (так называемая ледяная уксусная кислот; т. затв. 16,6°С) является хорошим растворителем многих органических веществ. Уксусная кислота — весьма стабильное соединение: пары ее не разлагаются при нагревании до 400° С (и даже несколько выше); теплота сгорания 3490 ккал/кг.
Пары уксусной кислоты действуют раздражающе па слизистые оболочки, особенно на слизистые оболочки глаз. Концентрированная уксусная кислота вызывает ожоги.
На рисунке 1 показана технологическая схема производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида. Раствор катализатора, приготовленный в аппарате 1 путем растворения ацетата марганца, в уксусной кислоте, вместе с охлажденным ацетальдегидом подают в нижнюю часть окислительной колонны 4. Кислород вводят в 3-4 нижние царги колонны. Для разбавления паро-газовой смеси (чтобы не допустить накопления надуксусной кислоты) в верхнюю часть колонны непрерывно подают азот. В процессе окисления в нижней части колонны поддерживают температуру 60° С и избыточное давление 3,8—4,0 ат, в верхней— соответственно 75° С и 2,8-3,0 ат. Тщательное регулирование температуры имеет очень большое значение, так как уменьшение ее ниже 60—70° С приводит к накоплению надуксусной кислоты, а повышение — к усилению побочных реакций, в частности реакции полного окисления ацетальдегпда.
Паро-газовая смесь из окислительной колонны поступает в конденсатор 5, где при 20—30° С конденсируются пары уксусной кислоты и воды; конденсат, в котором растворена большая часть непрореагировавшего ацетальдегпда, после отделения от газов в сепараторе 6 возвращается в нижнюю часть окислительной колонны. Газы после отмывки в скруббере 7 от остатков альдегида и кислоты выводят в атмосферу.
Уксусная кислота (сырец), непрерывно отбираемая из расширенной части окислительной колонны 4, поступает в ректификационную колонну 8, в которой из сырца отгоняются низкокипящне соединения. Освобожденная от низкокипящих примесей уксусная кислота непрерывно поступает в кипятильник 13 ректификационной колонны 14, где при 125° С уксусная кислота испаряется, отделяясь от катализатора, паральдегида, кротоновой кислоты и продуктов осмоления. Пары уксусной кислоты конденсируются в дефлегматоре 15, откуда часть кислоты возвращается на орошение колонны 14, некоторое количество направляется в аппарат 1 для приготовления катализаторного раствора, а большая часть поступает для очистки от примесей в реактор 16. Здесь уксусную кислоту обрабатывают перманганатом калия для окисления содержащихся в ней примесей.
Для отделения образовавшегося ацетата марганца кислоту вновь испаряют при 120 — 125° С в испарителе 17, откуда пары ее поступают в насадочную колонну 18. Очищенная кислота (ректификат) является товарным продуктом.
Рисунок 1. Схема производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида: 1 — аппарат для приготовления раствора катализатора; 2—промежуточный бак; 3— хранилище ацетальдегида; 4 — окислительная колонна; 5, 11 — конденсаторы; 6 - сепараторы; 7 – скруббер; 14 —тарельчатые ректификационные колонны; 9, 13 — кипятильники; 10, 15, 19 —дефлегматоры; 12 — сборник кислоты; 16 - реактор; 17— испаритель; 18 -насадочная ректификационная колонна.
Условия задачи:
1. Составить и описать технологическую схему производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха.
2. Составить материальный баланс процесса.
3. Рассчитать технологические и технико-экономические показатели.
4. Реклама
В основу расчета принять следующие реакции:
CH3-CHO+0.5O2 – CH3COOH
3CH3-CHO+3O2 – CH3COOOH+HCOOH+H2O+CO2
Исходные данные: | ||||||||||
|
Воздух:
кислород – 23 %
азот – 77 %
Материальный баланс процесса:
СН3СОН; Н2О; О2; N2 СН3СОН; Н2О; СН3СООН; НСООН
СО2; О2; N2
Приход | Расход | |||
кг/час | кмоль/час | кг/час | кмоль/час | |
H2O |
26.83 | 1.49 | 33.48 | 1.86 |
СН3СОН |
1314.72 | 28.88 |
119.58+26.4потери |
2.72 |
СН3СООН |
0 | 0 | 1571.66 | 26.19 |
НСООН | 0 | 0 | 17.08 | 0.37 |
CО2 |
0 | 0 | 16.28 | 0.37 |
О2 |
620.16 | 19.38 | 177.28 | 5.54 |
N2 |
2076.19 | 74.15 | 2076ю19 | 74.15 |
å1=4037.9 |
å2=4037.95 |
Mr(C2H4О)=12*2+1*4+16=44 кг/кмоль
Mr(СН3СООН)=12*2+1*4+16*2=60 кг/кмоль
Mr(НСООН)=12*1+1*2+16*2=46 кг/кмоль
Mr(О2)=16*2=32 кг/кмоль
Mr(Н2О)=1*2=16 кг/кмоль
Mr(СО2)12+16*2=44 кг/кмоль
Mr(N2)=14*2=28 кг/кмоль
1. Производительность установки по реакционной смеси:
mсмеси= = 41т/сут = 41*1000/24 = 1708.33 кг/ч
2. Состав реакционной смеси:
уксусная кислота: 1708.33 – 100 %
х – 92 %
х = (СН3СООН) 1708.33 * 92/1001571.66 кг/ч
w(СН3СООН) = m(СН3СООН)/Mr(СН3СООН) = 26.19 кмоль/ч
ацетальдегид:
mнепр(СН3СОН) = 1708.33*7/100 = 119.58 кг/ч
wнепр (СН3СОН) = m(СН3СОН)/ Mr(СН3СОН) = 2.72 кмоль/ч
муравьиная кислота:
m(НСООН) = 1708.33*1/100 = 17.08 кг/ч
w(НСООН) = m(НСООН)/ Mr(НСООН) = 0.37 кмоль/ч
3. Найдем количество СН3СОН которое было в исходной смеси:
wо (СН3СОН) = wнепр (СН3СОН) + w(СН3СООН) + w(НСООН) = 29.28 кмоль/ч
mо(СН3СОН) = wо (СН3СОН) * Mr(СН3СОН) = 1288.32 кг/ч
4. Найдем количество кислорода вступившего в реакцию:
wо(О2)= w1(О2) + w2(О2)
по ур – ю первой реакции: w1(О2) = 1/2 w1(СН3СООН),
где w1(СН3СООН) – количество уксусной кислоты образовавшейся в 1 реакции
w1(СН3СООН) = w(СН3СООН) – w2(СН3СООН),
где w2(СН3СООН) – ко личество уксусной кислоты образовавшейся во 2 реакции
w2(СН3СООН) = 2 w(НСООН) = 0.74 кмоль/ч
w1(СН3СООН) = 26.19 – 0.74 = 25.45 кмоль/ч
w1(О2) = 1/2 * 25.45 = 12.73 кмоль/ч
по ур – ю второй реакции: w2(О2) = 3 * w(НСООН) = 3*0.37=1.11 кмоль/ч
wо(О2)= w1(О2) + w2(О2) = 12.73 + 1.11 = 13.84 кмоль/ч
5. Найдем общее количество О2 , вступившего в реакцию с учетом избытка 1.4:
wвсего(О2)= wо(О2) * 1.4 = 13.84 * 1.4 = 19.38 кмоль/ч
wвсего(О2) * Mr(О2) = wвсего(О2) * Mr(О2) = 19.38 * 32 = 620.16 кг/ч
6. остаток кислорода после реакции:
wост(О2) = wвсего(О2) – wпрор(О2) = 19.38 – 13.84 = 5.54 кмоль /ч
mост(О2) = wост(О2) * Mr(О2) = 177.28 кг/ч
7. Найдем общую массу воздуха, которая была в исходной смеси:
mвозд = mвсего(О2)/23 * 100 = 620.16/23 * 100 = 2696.35 кг/ч
8. Масса азота:
m(N2) = mвозд - mвсего(О2) = 2696.35 – 620.16 = 2076.19 кг/ч
w(N2) = m(N2)/ Mr(N2) = 74.15 кмоль/ч
9. Найдем общее количество СН3СОН, с учетом потерь 2 %
wвсего(СН3СОН) = wо(СН3СОН)/0.98 = 29.28/0.98 = 29.88 кмоль/ч
wвсего(СН3СОН) = wвсего(СН3СОН) * Mr(СН3СОН) =
= 29.88 * 44 = 1314.72 кг/ч
mпотери(СН3СОН) = wвсего(СН3СОН) - wо(СН3СОН) =
=1314.72 – 1288.32 = 26.4 кг/ч
10. Общая масса технологического ацетальдегида:
m(т.а) = wвсего(СН3СОН)/98 *100 = 1341.55 кг/ч
масса воды в тех – м ацетальдегиде:
mо(Н2О) = m(т.а) - mвсего(СН3СОН) = 1341.55 – 1314.72 = 26.83 кг/ч
w(Н2О) = mо(Н2О)/Mr(Н2О) = 26.83/18 = 1.49 кмоль/ч
11. К- во воды образовавшейся в результате реакции:
по реакции 2 смеси
w1(Н2О) = w(НСООН) = 0.37 кмоль/ч
общее количество воды в реакции смеси:
wвсего = w(Н2О) + w1(Н2О) = 1.49 + 0.37 = 1.86 кмоль/ч
m(Н2О) = wвсего(Н2О)/ Mr(Н2О) = 33.48 кг/ч
12. Количество СО2 полученного во второй реакции:
w(СО2) = w(НСООН) = 0.37 кмоль/ч
m(СО2) = w(СО2) * Mr(СО2) = 0.37 * 44 = 16.28 кг/ч
Технологические и технико-экономические показатели процесса
1. Пропускная способность установки: 4037.9 кг/ч
2. Конверсия или степень превращения по ацетальдегиду =
=M(СН3СОН) подано – M(СН3СОН) не прореагировало / M(СН3СОН) подано = 0.889
3. Выход на поданное сырье СН3СОН:
1) Фактический выход:
QФ = m(СН3СОН) = 1571.66 кг;
2) Теоретический выход:
Mr(СН3СОН) ¾ Mr(СН3СООН), 44 ¾ 60,
m(СН3СОН) ¾ QТ; 1314.72 ¾ QТ ;
QТ = (1314.72 * 60) / 44 = 1792.8 кг;
Выход СН3СООН по ацетальднгиду
b СН3СОН = QФ / QТ * 100% = 1571.66/1792.8 * 100% = 87.67 %
4. Теоретический выход на превращенный СН3СОН
Mr(СН3СОН) ¾ Mr(СН3СООН), 44 ¾ 60,
mпод(СН3СОН)- mост(СН3СОН) ¾ QТ; 1168.74 ¾ QТ ;
QТ = (1168.74 * 60) / 44 = 1593.74 кг;
b' СН3СОН = QФ / QТ * 100% = 1571.66/1593.74 * 100% = 98.62 %
5. Теоретические расходные коэффициенты:
по СН3СОН:
sт = Mr(СН3СОН) / Mr(СН3СООН) = 44 / 60 = 0,73 кг/кг;
по О2:
sт О2: = Mr(О2) / Mr(СН3СООН) = 0.5*32/ 60 = 0.27 кг/кг.
6. Фактические расходные коэффициенты:
по СН3СОН:
sф СН3СОН = mтехн(СН3СОН) / m(СН3СООН)=1341.55/1571.66=0.85 кг/кг;
sф О2 = mтехн(О2) / m(СН3СООН) =(620.16+2076.19)/1571.66 = 1.72 кг/кг.
Реклама
Для засолки и консервирования.
Экономным хозяйкам и химическим предприятиям!
Доставка бесплатно!
Оптовикам скидки!
Обращаться по адресу: г. Казань, ул. Гладилова ОАО «Казанский уксусный завод».
тел. 234-56-78
Список литературы
1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М., «Химия», 1975, 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, 2009, 300 с.
Министерство Образования и Науки РФ Казанский Государственный Технологический Университет Кафедра Общей Химической Технологии Курсовая работа на тему: Технология производства уксусной кислоты
Типи передач
Исследование механизма компрессора
Исследование нефтяных скважин при установившихся режимах фильтрации
Исследование операций и Теория систем
Фотошаблоны
Фрезерование сегментного шпоночного паза
Фреоновая рассольная двухступенчатая холодильная установка
Функциональная схема автоматизированного контроля загрузки бункеров склада
Конструкция теплового источника оптического излучения
Функциональная схема автоматизированного контроля обработки железобетонных изделий в камерах периодического действия
Copyright (c) 2024 Stud-Baza.ru Рефераты, контрольные, курсовые, дипломные работы.