Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство Образования и Науки РФ
Казанский Государственный Технологический Университет
Кафедра Общей Химической Технологии
Реферат
по предмету: Технология химических производств
на тему:
Технология производства циклогексанона дегидрированием циклогексанола
Казань 2008
Содержание
Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола
Материальный баланс процесса
Технологические и технико-экономические показатели процесса
Реклама
Список литературы
Циклогексанон получают из циклогексанола окислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) пли 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.
Условия задачи:
Составить материальный баланс процесса.
Рассчитать технологические и технико-экономические показатели.
В основу расчета принимаем следующие реакции:
C6H11OH→C6H1OО+H2
C6H11OH→C6H1O+H2O
Исходные данные:
|
Производительность по циклогексанону, т/сут |
400 |
|
Состав безводной реакционной смеси: циклогексанон циклогексанол цеклогексен |
85 10 5 |
|
Потери циклогексанола (% масс) от производительности |
2.0 |
|
Потери циклогексанона (% масс) от полученного количества |
1.0 |
Схема потоков:
С6Н11ОН С6Н11ОН; С6Н10О; С6Н10; Н2О; Н2
|
Приход |
Расход |
|||
|
кг/ч |
кмоль/ч |
кг/ч |
кмоль/ч |
|
|
C6H11ОН C6H10О C6H10 Н2О Н2 |
20591,84 0 0 0 0 |
210,12 0 0 0 0 |
2001 + 411,84 16666,67+168,35 820 180 343,58 |
20,01 171,79 10 10 171,79 |
|
Σ1=20591,84 |
Σ2 = 20591,44 |
Молярные массы веществ:
Mr (C6H11ОН) =12*6+1*11+16*1+1=100 кг/кмоль
Mr (C6H10О) =12*6=1*10+16*1=98 кг/кмоль
Mr (C6H10) =12*6+1*10=82кг/кмоль
Mr (Н2О) =1*2+16=18кг/кмоль
Mr (Н2) =1*2 = 2кг/кмоль
1. Производительность реактора по циклогексанону:
400т/сут=400*1000/24=16666,67
2. Состав безводной реакционной смеси циклогексанон:
mполуч (C6H10О) = 16666,67 кг/ч;
Wполуч (C6H10О) = m/Мr=16666,66/98=170,07 кмоль/час;
циклогексанол:
Wполуч (C6H10О) - 85%
Wнепр (C6H11ОН) - 10%
Wнепр (C6H11ОН) =170,07*10/85=20,01кмоль/час
mнепр (C6H11ОН) = Wнепр * Мr =20,01*100=2001кг/час
циклогексен:
Wполуч (C6H10О) - 85%
W (C6H10) - 5%
W (C6H10) =170,07*5/85=10кмол/ч
m (C6H10) = W * Мr =10*82=820кг/час
3. Масса циклогексанона, учитывая потери 1% масс:
m получ (C6H10О) - 99%
mпотери (C6H10О) - 1%
mпотери (C6H10О) =16666,67*1/99=168,35кг/час
mвсего (C6H10О) =16666,67+168,35=16835,02кг/час
Wвсего (C6H10О) = mвсего/ Мr=16835,02/98=171,79кмоль/час
4. Количество циклогексанола, прошедшего на образование циклогексанона (целевая реакция).
W1 (C6H11ОН) = W (C6H10О) =171,79кмоль/час
5. Количество циклогексанола, пошедшего на образование циклогексена (побочная реакция).
W2 (C6H11ОН) = W (C6H10) =10кмоль/час
6. Количество циклогексанола, пошедшего на реакцию, учитывая непрореагировавший:
W0 (C6H11ОН) = Wнепр (C6H11ОН) + W1 (C6H11ОН) + W2 (C6H11ОН) =
=20,01+171,79+10=201,8
mобщ (C6H11ОН) = Wобщ* Мr=201,8*100=20180кг/час
7. Масса циклогексанола, пошедшего на реакции, учитывая потери 2% масс.
mп (C6H11ОН) - 2%, mобщ (C6H11ОН) - 98%
mп (C6H11ОН) =20180*2/98=411,84кг/ч
mвсего (C6H11ОН) =20180+411,84=20591,84кг/ч
Wвсего (C6H11ОН) =20591,84/98=210,12кмоль/ч
8. Количество полученной воды.
W (H2О) = W (C6H10) =10кмоль/час, m (H2О) =10*18=180кг/час
9. Количество и масса полученного водорода:
W (H2) = W (C6H10О) =171,79кмоль/час, m (H2) =171,79*2=343,58кг/час
Пропускная способность установки::
mвсего (C6H11ОН) = 20591,84кг/ч
Конверсия или степень превращения циклогексанола: отношение превращенного сырья к количеству поданного.
αC6H11ОН= mпод (C6H11ОН) - mост (C6H11ОН) / mпод (C6H11ОН) *100%=
= (20591,84 - 2412,84) /20591,84*100%=88,28%
Теоретические расходные коэффициенты:
по C6H11ОН:
т C6H11ОН = Mr (C6H11ОН) / Mr (C6H10О) = 100/98 = 1,02 кг/кг;
Фактические расходные коэффициенты:
по C6H11ОН:
ф C6H11ОН = m (C6H11ОН) / m (C6H10О) = 20591,84/16666,67+168,35 =
=1,22 кг/кг;
Выход готового продукта рассчитывается на исходное и превращенное сырье.
Фактический выход C6H1OО - выход продукта, количество полученного целевого продукта:
QФ = m (C6H1OО) = 16666,67+168,35=16835,02 кг;
Теоретический выход C6H1OО:
C6H11OH→C6H1OО+H2
Mr (C6H11ОН) *стех-е. коэф-ты Mr (C6H1OО) * стех-е. коэф-ты,
m (C6H11ОН) QТ;
20591,84 QТ;
100 98,QТ = (20591,84 * 98) / 100 = 20180 кг;
Выход C6H1OО по циклогексанолу:
С2Н2 = QФ / QТ * 100% = 16835,02 кг / 20180 кг * 100% = 82,42%
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.
5. Капкин В.Д., Савинецкая Т. А, Чапурин В.И. Технология органического синтеза. М.: Химия, 2007, 400с.