Будь умным!

У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Технология основных производств Зав

Работа добавлена на сайт samzan.net:


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО

Воронежская государственная технологическая академия

Кафедра промышленной экологии

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Технология основных производств»

Зав. кафедрой промэкологии:                проф. Корыстин С.И.

Разработали:                доц. Енютина М.В.,

                                                                                                   доц. Пугачева И.Н.

Утверждено на методическом семинаре

кафедры промэкологии

         протокол №

         от «____»_________

для студентов дневной формы обучения

Воронеж

2008


Лабораторная работа 1

1) Расчет материального  баланса  процесса получения изопропилбензола.

Исходные данные.

В первой стадии (алкилирование) образуется 40 % алкилбензолов от массы взятого бензола: из них 22 % моно-, 10 % ди-, и 8 % триизопропилбензолов. Второй стадией процесса является деалкилирование полиалкилбензолов. Расчет проводится на 1 т изопропилбензола. Потери бензола и пропилена в расчете условно не учитываются.

Расчет

При алкилировании протекают реакции:

C6H6 + C3H6  C6H5C3H7

                                                                         78      42                       120

C6H6 + 2C3H6  C6H4(C3H7)2

                                                                   78               2 .42                            162

 

C6H6 + 3C3H6  C6H3(C3H7)3

                                                                    78             3 .42                             204

Для получения 1 т изопропилбензола требуется

бензола:

кг

пропилена:       

кг

Подсчитаем, как распределяется расход пропилена на образование моно-, ди- и триизопропилбензолов:

Количество алкилбензолов в смеси, мол.д.

Расход пропилена, мол.д.

мас. д., %

образование C6H5C3H7

1,83

43,4

образование C6H4(C3H7)2

1,22

28,9

образование C6H3(C3H7)3

1,17

27,7

Всего:

        2,83

4,22

     100,0

При расходе 350 кг пропилена образуется:

моноизопропилбензола:        кг;

диизопропилбензола:              кг;

триизопропилбензола:            кг.

Всего образуется изопропилбензолов в первой стадии:

434 + 195 + 157 = 786 кг

Количество получаемых изопропилбензолов составляет 40 % от массы исходного бензола. Количество бензола, вводимого в реакционную зону, составляет:

кг

Подсчитаем количество непрореагировавшего бензола:

1965 - (786 - 350) = 1529 кг

Материальный баланс первой стадии процесса сводим в табл. 1.

                                                                                               Таблица 1

Поступает

кг

Получается

кг

Бензол

Пропилен

1965

 350

Моноизопропилбензол

Диизопропилбензол

Триизопропилбензол

Непрореагиров. Бензол

434

195

157

  1529

Всего:

2315

Всего:

  2315

Во второй стадии (деалкилирование) протекают следующие реакции:

C6H4(C3H7)2 + C6H6  2C6H5C3H7

                                                                         162           78                2 .120

C6H3(C3H7)3 + 2C6H6 3C6H5C3H7

                                                                      204                         2 .78                      3 .120

На деалкилирование ди- и триизопропилбензолов затрачивается бензола:

кг

Всего в обеих стадиях получается моноизопропилбензола:

434 + 195 + 157 + 214 = 1000 кг

Количество непрореагировавшего бензола по окончании второй стадии составит:

1529 - 214 = 1315 кг

Общий баланс процесса получения 1 т моноизопропилбензола сводим в таблицу (табл. 2 ).

                                                                                                 Таблица 2

Поступает

кг

Получается

кг

Бензол

Пропилен

1965

 350

Моноизопропилбензола

Непрореагировавший бензол

1000

1315

Всего:

2315

Всего:

2315

Задача 1. В первой стадии (алкилирование) образуется М % алкилбензолов от массы взятого бензола: из них А % моно-, В % ди-, и С % триизопропилбензолов. Второй стадией процесса является деалкилирование полиалкилбензолов. Расчет проводится на К т изопропилбензола. Потери бензола и пропилена в расчете условно не учитываются.

Варианты

№ вар.

Кол-во, образующихся алкилбензолов М, % мас.

Кол-во, образующихся моноизопропил-бензолов А, % мас.

Кол-во, образующихся диизопропилбен-золов В, % мас.

Кол-во, образующихся триизопропил-бензолов С,  % мас.

Масса изопропилбензола К, т

1

45

20

15

10

1,0

2

50

15

20

15

1,1

3

60

25

15

20

1,0

4

70

30

25

15

1,2

5

42

22

10

10

1,3

6

56

26

15

15

1,1

7

64

34

20

10

1,2

8

62

30

22

10

1,0

9

72

35

25

12

1,1

10

54

24

18

12

1,2

11

50

32

10

8

1,1

12

44

28

12

4

1,0

13

66

46

15

5

1,3

14

68

38

24

6

1,2

2) Составление материального баланса установки сернокислотного алкилирования бензола пропиленом на основании следующих исходных положений:

1. Производительность установки по изопропилбензолу 2500 кг/ч;

2. Соотношение бензол : алкены = 4 : 1 ( моль );

3. Принять, что в условиях процесса 95 % алкенов идут на образование моноалкилбензола, остальные 5 % - на образование диалкилбензолов;

4. Состав поступающей пропан-пропиленовой фракции приведен в табл.3.

                                                                                     Таблица 3

Компонент

мас. д., %

Молек. масса

Этилен

Этан

Пропилен

Пропан

Бутилен

Бутан

0,4

0,5

       62,7

       34,6

0,8

1,0

28

30

42

44

56

58

5. При расчете потерями пренебречь.

Расчет

Реакция алкилирования бензола пропиленом:

C6H6 + C3H6  C6H5C3H7

                                                                          78        42                        120

1. Для получения 2500 кг/ч кумола требуется пропилена:

кг/ч

2. Расход пропилена на образование диизопропилбензола:

кг/ч

3. Полный расход пропилена:  875 + 46 = 921 кг/ч.

4. Расход пропан-пропиленовой фракции:

кг/ч

Количество отдельных компонентов фракции (табл. 4).

                                                                                       Таблица 4

Компонент

кг/ч

кмоль/ч

Этилен

Этан

Пропилен

Пропан

Бутилен

Бутан

      5,9

      7,4

         921,0

         509,2

           11,8

           14,7

0,211

0,247

      21,900

      11,560

        0,211

        0,254

Всего:

       1470,0

34,383

6. Расход бензола на образование изопропилбензола:

2500 - 875 = 1625 кг/ч

7. Расход бензола на образование диизопропилбензола по реакции:

C6H6 + 2C3H6  C6H4(C3H7)2

 кг/ч

8. Расход бензола на образование этилбензола:

кг/ч

9. Расход бензола на образование диэтилбензола:

кг/ч

10. Расход бензола на образование бутилбензола и дибутилбензола:

кг/ч

11. Общий расход бензола:

1625,0 + 42,7 + 15,6 + 0,4 + 15,6 + 0,4 = 1699,7 кг/ч

12. Общее количество алкенов в пропан-пропиленовой фракции:

0,211 + 21,9 + 0,211 = 22,322 кмоль/ч

Количество подаваемого бензола:

4 . 22,322 кмоль/ч,

или 4 . 22,322 . 78 = 6960 кг/ч

13. Количество возвратного бензола:

            6960 – 1699,7 = 5260,3 кг/ч

14. Образовалось

      этилбензола:        5,6 + 15,6 = 21,2 кг/ч;

      диэтилбензола:        0,005 . 5,9 + 0,4 = 0,3 + 0,4 = 0,7 кг/ч

    

      диизопропилбензола:       46 + 42,7 = 88,7 кг/ч;

      бутилбензола:        0,95 . 11,8 + 15,6 = 26,8 кг/ч;

      дибутилбензола:        0,05 . 11,8 + 0,4 = 1 кг/ч;

15. Сводная таблица материального баланса (табл. 5).

                                                                                                      Таблица 5

Поступило на установку

Получено с установки

Компонент

Кг/ч

Компонент

Кг/ч

Пропан-пропиленовая фракция

 в том числе

 этилен

 этан

 пропилен

 пропан

 бутилен

 бутан

Бензол

 в том числе

 свежий

 возвратный

1470,0

         5,9

         7,4

     921,0

     509,2

       11,8

       14,7

6960,0

1699,7

5260,3

Алкилат (моно)

 в том числе

 этилбензол

 изопропилбензол

 бутилбензол

Полиалкилбензолы

 в том числе

 диэтилбензол

 диизопропилбензол

 дибутилбензол

Остаточный газ

  в том числе

  этан

  пропан

  бутан

Бензол-возврат

2548,0

      21,2

2500,0

      26,8

      90,4

        0,7

      88,7

        1,0

    531,3

        7,4

    509,2

      14,7

5260,3

Всего:

8430,0

Всего:

8430,0

Задача 2. Составить материальный баланс установки сернокислотного алкилирования бензола пропиленом на основании следующих исходных положений:

1. Производительность установки по изопропилбензолу А,  кг/ч;

2. Соотношение бензол : алкены = 4 : 1 ( моль );

3. Принять, что в условиях процесса В % алкенов идут на образование моноалкилбензола, остальные С % - на образование диалкилбензолов;

4. Состав поступающей пропан-пропиленовой фракции К, Л, М, Н, О, П % мас.

5. При расчете потерями пренебречь.

Варианты

№ вар.

Произ-вод. уст. по изопропилбензолу, А кг/т

Кол-во алкенов на образ. моноалкилбензола В, % мас.

Кол-во алкенов на образ. диалкилбензолов С, % мас.

Кол-во этилена К, % мас.

Кол-во этана Л, % мас.

Кол-во пропи-лена М, % мас.

Кол-во про-пана Н, % мас.

Кол-во бутилена О, % мас.

Кол-во бутана П, % мас.

1

2600

96

4

0,6

0,3

62,5

34,5

1,3

0,8

2

2700

92

8

0,8

0,5

58,4

38,2

1,1

1,0

3

2650

98

2

1,0

0,8

60,0

32,4

5,0

0,8

4

2550

94

6

1,1

0,5

68,2

28,5

0,7

1,0

5

2800

99

1

0,7

0,5

65,4

30,2

2,2

1,0

6

2720

97

3

0,4

0,3

70,5

27,3

0,9

0,6

7

2450

93

7

0,8

0,5

69,8

25,7

2,2

1,0

8

2400

95

5

0,4

0,2

74,5

21,6

2,3

1,0

9

2300

91

9

1,0

0,8

72,6

24,3

0,8

0,5

10

2800

92

8

0,5

0,8

70,6

26,5

1,0

0,6

11

2850

95

5

0,9

0,6

74,0

22,3

1,2

1,0

12

2350

90

10

1,2

0,8

75,2

20,8

1,6

0,4

13

2250

96

4

1,4

0,7

65,6

30,5

1,0

0,8

14

2200

94

6

0,9

0,7

64,6

32,4

0,8

0,6


Лабораторная работа № 2

1) Расчет часового материального баланса производства дихлорэтана оксихлорированием этилена.  Производительность - 130000 т/год дихлорэтана.

Исходные данные.

1. В процессе протекают реакции:

C2H4 + 2HCl + 0,5O2  C2H4Cl2 + H2O (1)

C2H4 + 3HCl + O2  C2H3Cl3 + 2H2O (2)

C2H4 + 4HCl + 1,5O2  C2H2Cl4 + 3H2O (3)

2.Состав исходных газов.

Этиленовая фракция

об.д,%

Воздух

об.д,%

Хлористый водород

об.д,%

Этилен

Этан

Метан

97

2,6

0,4

Азот

Кислород

Инерты

78

21

1

HCl

Примеси

99,95

0,05

3. Количество образующегося трихлорэтана (в % от количества дихлорэтана) – 4,6;

Количество образующегося тетрахлорэтана (в % от дихлорэтана) – 1,4;

4. Избыток  воздуха от стехиометрического в массовых долях       - 1,2;

5. Потери дихлорэтана - 3 %;

6. Число рабочих дней в году - 354.

Расчет

1. Часовая производительность по дихлорэтану с учетом потерь составит:

кг/ч

или

м3/ч.

2. Образуется трихлорэтана по реакции (2):

15775 .0,046 = 725,65 кг/ч

или

м3/ч

и тетрахлорэтана по реакции (3):

15775 . 0,014 = 220,85 кг/ч,

или

м3/ч

3. Расход этилена на образование хлорпроизводных:

кг/ч

или

м3/ч

4. Расход этиленовой фракции:

м3/ч

в том числе этана: 3835,54 .0.026 = 99,72 м3/ч

метана:                   3835,54 .0,004 = 15,34 м3/ч

5. Расход кислорода на образование хлорпроизводных:

кг/ч

6. С учетом избытка расход кислорода составит:

2786,53 . 1,2 = 3343,84 кг/ч

или

м3/ч

7. Расход воздуха:

м3/ч

в том числе:

  азота:                11146,09 .0,78 = 8693,95 м3/ч

  или

кг/ч

инертов:        [11146,09 .1,293  -  (3343,84 + 10867,43)] = 208,73 кг/ч

где 1,293 кг/м3 - плотность воздуха.

8. Расход хлористого водорода на образование хлорпроизводных:

кг/ч

или

                      м3/ч

9. Количество образовавшегося водяного пара:

кг/ч

Материальный баланс производства дихлорэтана оксихлорированием этилена сведем в таблицу.

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

Этиленовая фракция

 в том числе:

 этилен

 этан

 метан

Хлористый водород

 в том числе:

 HCl

 примеси

Воздух

 в том числе:

 азот

 кислород

 инерты

4765,66

4650,60

  99,72

  15,34

12425,40

12419,19

       6,21

8693,95

3343,84

208,73

Дихлорэтан

Трихлорэтан

Тетрахлорэтан

Вода

Оборотный газ

 в том числе:

 этан

 метан

 азот

 кислород

 инерты

15776,00

      725,65

      220,85

    3134,85

    9581,23

        99,72

        15,34

    8693,95

      557,31

      214,94

Всего:

29437,58

Всего:

29437,58

Варианты заданий

№ в-т

Этиленовая

фракция, об.д %

Воздух, об. д., %

Хлористый

водород об.д., %

Кол-во рабочих дней, В

Этилен

Этан

Метан

Азот

Кисло-род

Инерты

НСL

Примеси

1

96,0

3,5

0,5

79,0

20,0

1,0

99,98

0,02

350

2

96,5

3,0

0,5

80,0

18,0

2,0

99,96

0,04

352

3

97,5

1,9

0,6

81,5

17,0

1,5

99,94

0,06

356

4

97,0

2,7

0,3

82,0

16,0

2,0

99,92

0,08

358

5

95,5

4,0

0,5

76,5

21,5

2,0

99,90

0,10

355

6

95,0

4,5

0,5

77,0

20,5

2,5

99,94

0,06

358

7

98,0

1,5

0,5

78,0

20,0

2,0

99,96

0,04

360

8

95,5

3,5

1,0

79,5

18,5

2,0

99,93

0,07

352

9

94,5

4,5

1,0

82,0

17,0

1,0

99,97

0,03

354

10

96,5

2,5

1,0

80,5

18,5

1,0

99,94

0,06

356

11

97,0

2,5

0,5

78,5

19,5

2,0

99,98

0,02

350

12

97,5

1,5

1,0

79,5

19,0

1,5

99,95

0,05

362

13

95,5

3,0

1,0

78,0

21,0

1,0

99,91

0,09

356

14

98,5

1,0

0,5

80,5

19,0

0,5

99,99

0,01

355

2) Материальный расчет процесса производства формалина.

Исходные данные.

Часовая производительность установки - 2 т формалина;

Концентрация спирта - 98 % CH3OH.

Состав формалина:

об. д., % мас. д., %

Формальдегид 40 36,22

Метиловый спирт 11 7,96

Вода 49 55,82

Плотность формалина – 1,095 кг/л

Состав сухих отходящих газов, об. д., %:

азот                           - 73,7     

метан                          - 0,8

водород                    - 21,0     

кислород                    - 0,5

оксид углерода (IV) -  4,0

Потери формальдегида с отходящими газами составляют 2 % В контактном аппарате протекают следующие реакции:

CH3OH + 0,5O2  HCHO + H2O                                                (1)

CH3OH HCHO + H2  (2)

CH3OH + 1,5O2  CO2 + 2H2O (3)

CH3OH + H2  CH4 + H2O (4)

Расчет

На каждые 100 м3 отходящих газов в систему подают воздух в количестве:

м3

Состав компонентов, содержащихся в 93,9 м3 воздуха и в 100 м3 отходящего газа, приведен в табл. 28.

                                                                                                      Таблица 28

Компоненты

Воздух (93,3 м3)

Отходящие газы (100 м3)

об.д.,

%

м3

кмоль

кг

об.д.,

%

м3

Кмоль

кг

Азот

Кислород

Водород

Метан

Оксид углерода (IV)

79

21

-

-

-

73,7

19,6

-

-

-

3,290

0,874

-

-

-

92,12

27,96

-

-

-

73,7

0,5

21,0

0,8

4,0

73,7

0,5

21,0

0,8

0,4

3,290

0,022

0,937

0,035

0,178

92,120

0,704

1,874

0,560

7,832

Всего:

100

93,3

4,164

120,08

100

100

4,462

103,90

По данным таблицы, исходя из молярных соотношений веществ, реагирующих и получаемых по реакции (1-4), подсчитываем расход кислорода и спирта в процессе окисления и количество образующегося формальдегида.

На реакции окисления расходуется: кислорода  (кмоль):

0,874 – 0,022 = 0,852 спирта (кмоль):

по реакции (4) – 0,035

по реакции (3) – 0,178

по реакции (2) – 0,937 + 0,035 = 0,972

по реакции (1) - 2 .(0.852 - 1.5 0.178) = 1,170

Всего:                                                       2,355

или

2,355 .32 = 75,36 кг

Образуется формальдегида (кмоль):

по реакции (1) – 1,170

по реакции (2) - 0.972

Всего:           2.142

или

2,142 .30 = 64,26 кг

За вычетом 2 % потерь на образование формалина расходуется формальдегида:

64,26 – 0,02 .64,26 = 63 кг

Из этого количества формальдегида получается формалина:

кг

В формалине содержится метилового спирта:

174 .7,96 .10-2 = 13,85 кг

Общий расход метилового спирта составляет:

75,36 + 13,850 = 89,21 кг

Количество воды в формалине равно:

174 .55,82 .10-2 = 97,1 кг

Поступает воды вместе со спиртом:

кг

Образуется воды (кмоль):

по реакции (1) – 1,170

по реакции (3) - 2 .0,178 = 0,356

по реакции (4) – 0,030

Всего:                  1.556

или

1,556 .18 = 28,0 кг

Для получения формалина указанного выше состава требуется дополнительное количество воды:

97,1 - (28,0 + 1,8) = 67,3 кг

Расчет проведен на 100 м3 отходящих газов, или на 174 кг формалина.

Часовой материальный баланс процесса получения 2000 кг формалина сведен в таблицу.

Материальный баланс производства формалина

(на  2000  кг формалина)

Поступает

кг/ч

Образуется

кг/ч

Спирт метиловый

98 % - ный:  

1046,0

Формалин

2000

Отходящие газы:

1184,5

Воздух:

1380,0

14,5

Вода:

773,0

Всего:

3199,0

3199,0

Варианты заданий

№ в-т

Произ-ть установки, т

Состав сухих отходящих газов, об. д., %

Конц. спирта, мас. д.,%

Азот

метан

Водород

Кислород

СО2

1

2,0

73,0

0,8

22,0

0,2

4,0

98,0

2

3,0

74,5

0,9

21,5

0,1

3,0

98,5

3

2,5

74,0

1,0

22,3

0,7

2,0

99,0

4

3,5

74,5

0,8

20,5

0,2

4,0

99,5

5

1,5

75,0

0,6

20,4

0,4

3,6

98,6

6

1,8

76,0

0,4

19,5

0,1

4,0

98,4

7

2,2

76,5

0,3

20,0

0,7

2,5

99,2

8

2,7

73,5

0,5

22,5

0,5

3,0

97,6

9

3,2

75,5

0,3

20,7

0,5

3,0

96,8

10

3,1

77,0

0,4

18,5

0,6

4,0

98,1

11

3,0

77,5

0,6

19,0

0,4

2,5

97,7

12

2,6

76,0

0,8

20,0

0,2

3,0

96,9

13

2,8

75,5

0,6

18,4

0,5

5,0

99,5

14

2,7

77,5

0,5

19,0

0,4

2,6

99,3


Лабораторная работа № 3

1) Материальный расчет производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида.

Исходные данные.

Годовая производительность установки - 15000 т в год

Состав технического ацетальдегида в мас. д., %:

Ацетальдегид                  – 99,3

Паральдегид                     – 0,2

Уксусная кислота            – 0,25

Кротоновый альдегид     – 0,05

Вода                                  – 0,2

Выход уксусной кислоты на стадии окисления составляет 96% от теоретического (по ацетальдегиду). Потери уксусной кислоты на стадии окисления при ректификации и химической очистке - 4 %

Состав катализаторной жидкости в мас. д., %:

Ацетат марганца               - 5

Уксусная кислота           - 70

Вода                                 - 25

В растворе (ацетальдегид + катализаторная жидкость), подаваемом на окисление, содержится 0,065 мас. д., % ацетата марганца.

При окислении ацетальдегида протекают следующие реакции (приводятся в суммарном виде):

CH3-CHO + 0,5O2  CH3-COOH (1)

2CH3-CHO + 1,5O2  CH3-COOCH3 + H2O + CO2 (2)

3CH3-CHO + O2  CH3-CH(OCOCH3)2 + H2O (3)

3CH3-CHO + 3O2  HCOOH + 2CH3-COOH + H2O + CO2 (4)

2CH3-CHO + 5O2  4CO2 + 4H2O (5)

Из всего количества ацетальдегида, поступающего на окисление, по реакции (2) окисляется 1 %, по реакции (3) - 0.25 %, по реакции (4) - 0.5 % и по реакции (5) – 0,25 %. Остается непрореагировавшего ацетальдегида 2 %.

Расчет

Из 365 календарных дней в году 12 дней отводится для планово-предупредительного ремонта (ППР) и 20 дней - на капитальный ремонт. При круглосуточной работе цеха без остановки на воскресные и праздничные дни часовая производительность с покрытием потерь должна составлять:

кг/ч

Расход технического ацетальдегида на это количество уксусной кислоты:

кг/ч

где 44 и 60 - молекулярные массы ацетальдегида и уксусной кислоты;

     0,96 - выход уксусной кислоты по ацетальдегиду на стадии окисления;

     0,993 - концентрация ацетальдегида в техническом продукте. Количество компонентов технического ацетальдегида ( в кг/ч):

Ацетальдегид              - 1502 .0,993 = 1490,8

Паральдегид                - 1502 .0,002 = 3,2

Уксусная кислота       - 1502 .0,0025 = 4,0

Кротоновый альдегид - 1502 .0,0005 = 0,8

Вода                              - 1502 .0002 = 3,2

Для определения расхода катализаторной жидкости составляем уравнение :

0,00065 .(1502 + x) = 0,05x

где x - количество катализаторной жидкости, кг/ч

Решая это уравнение, получаем:

x = 19,8 кг/ч

Отсюда количество компонентов катализаторной жидкости составляет (в кг/ч):

Ацетат марганца   – 19,8 .0,05 = 0,99

Уксусная кислота – 19,8 .0,7 = 13,86

Вода                       – 19,8 .0,25 = 4,95

Расход ацетальдегида (в кг/ч):

по реакции (1):        1490,8 .0,96 = 1431,2

по реакции (2):      1490,8 .0,01 = 14,9

по реакции (3):      1490,8 .0,0025 = 3,73

по реакции (4):      1490,8 .0,005 = 7,45

по реакции (5):      1490,8 .0,0025 = 3,72

Количество непрореагировавшего ацетальдегида (в кг/ч):

1490,8 .0,02 = 29,80

Образуется продуктов (в кг/ч ):

по реакции (2):

метилацетат                                    

вода                                                  

оксид углерода (IV)                        

по реакции (3):

этилидендиацетат                           

вода                                                   

по реакции (4):

муравьиная кислота                        

уксусная кислота                           

вода                                                  

оксид углерода (IV)                        

по реакции (5):

оксид углерода (IV)                      

вода                                                  

Для образования этих продуктов потребуется кислорода:

кг/ч

Кроме того, кислород затрачивается на окисление кротонового альдегида в кислоту по реакции

CH3-CH=CH-CHO + 0,5O2  CH3-CH=CH-COOH

в количестве:

кг/ч

Тогда количество образующейся кротоновой кислоты составит:

0,8 + 0,18 = 0,98 кг/ч

Если кислород связывается на 98 % и чистота его 99 %, расход технического кислорода будет равен:

кг/ч

в том числе (в кг/ч):

кислорода - 559 .0,99 = 553,4

азота - 559 .0,01 = 5,6

Остается неиспользованного кислорода:

554 - (542 + 0,18) = 11 кг/ч

Составим часовой материальный баланс стадии окисления, учитывая, что 34% непрореагировавшего ацетальдегида уносится с отходящими газами и 66 % ацетальдегида остается в жидкой фазе.

Материальный баланс стадии окисления ацетальдегида

Поступает

кг/ч

Образуется

кг/ч

Ацетальдегид сырец

  в том числе:

 ацетальдегид    

 паральдегид уксусная    

 кислота кротоновый  

 альдегид

  вода

Катализаторная жидкость

 в том числе:

 ацетат марганца

 уксусная кислота

 вода

Кислород технический

 в том числе:

 кислород

 азот

1502,0

1490,8

3,2

4,0

0,8

3,2

19,8

0,99

13,86

4,95

559,0

553,4

5,6

Уксусная кислота-сырец

 в том числе:

 уксусная кислота

 ацетальдегид

 паральдегид

 кротоновая кислота

 ацетат марганца

 метилацетат

 этилидендиацетат

 муравьиная кислота

 вода

Отходящие газы

 в том числе:

 кислород

 азот

 оксид углерода (IV)

 ацетальдегид

Потери уксусной кислоты на стадии окисления

2012

1952

19,80

3,20

0,98

0,99

12,52

4,15

2,60

15,78

44,00

11,00

5,60

17,40

10,00

24,80

Всего:

2080,8

Всего:

2080,8

Исходные данные

№ в-та

Ацетальдегид, мас. д, %

Паральдегид, мас. д, %

Уксусная к-та, мас. д, %

Кротоновый альдегид, мас. д., %

Вода, мас.д., %

1

99,0

0,3

0,35

0,05

0,3

2

99,1

0,2

0,35

0,05

0,3

3

99,1

0,3

0,25

0,05

0,3

4

99,2

0,2

0,25

0,05

0,3

5

99,2

0,3

0,15

0,05

0,3

6

99,3

0,2

0,15

0,05

0,3

7

99,3

0,3

0,15

0,05

0,2

8

99,4

0,1

0,25

0,05

0,2

9

99,0

0,4

0,25

0,05

0,3

10

99,1

0,3

0,35

0,05

0,2

11

99,5

0,2

0,15

0,05

0,1

12

99,4

0,2

0,25

0,05

0,1

13

99,2

0,3

0,35

0,05

0,1

14

99,5

0,3

0,10

0,05

0,05

2)  Материальный  баланс производства винилхлорида гидрохлорированием ацетилена.

Исходные данные

1. Конверсия по ацетилену - 99 %

2. Избирательность процесса - 98 %

3. Чистота исходного ацетилена – 99,5 мас. д., %

4. Чистота исходного хлористого водорода – 99,0 мас. д., %

5. Избыток хлористого водорода на основную и побочную реакцию составляет 10 % от стехиометрического.

6. Побочным продуктом процесса является дихлорэтан

7. Расчет провести на 1 т хлористого винила.

Расчет

1. Расход ацетилена по реакции:

C2H2 + HCl CH2=CHCl               (1)

                                                 26            36,5                  62,5

кг

2. С учетом конверсии и селективности процесса расход ацетилена составит:

кг

3. Расход ацетилена на образование дихлорэтана по реакции:

C2H2 + 2HCl CH3-CHCl2           (2)

составит:

кг

4. Количество образовавшегося дихлорэтана по реакции (2) равно:

кг

5. Расход хлористого водорода на реакцию (1):

кг

6. Расход хлористого водорода на реакцию (2):

кг

7. Расход хлористого водорода с учетом избытка:

(584 + 23,9) .1,1 = 668,7 кг

Материальный баланс производства хлористого винила гидрохлорированием ацетилена сведем в таблице.

Таблица

Поступает

кг

Образуется

кг

Ацетиленовая

фракция

 в том числе:

 ацетилен

 инерты

Хлористый водород

в том числе:

HCl

инерты

431

428,8

   2,2

675,4

668,7

   6,7

Хлористый винил

Дихлорэтан

Ацетилен

HCl

Инерты

1000

   32,4

     4,3

   60,8

     8,9

Всего:

 1106,4

1106,4

Исходные данные

№ в-та

Конверсия по ацетилену, %

Избирательность процесса, %

Чистота исходного ацетилена, %

Кол-во винила, т

Чистота исходного HCL, %

1

99,0

98,0

99,5

1,0

99,0

2

99,1

98,1

99,6

1,1

99,1

3

99,2

98,2

99,4

1,2

99,2

4

99,0

98,3

99,3

1,3

99,3

5

99,3

98,4

99,2

1,0

99,4

6

99,5

98,5

99,0

1,4

99,5

7

99,6

97,9

99,1

1,2

99,6

8

99,7

97,8

98,9

1,1

99,7

9

98,9

97,9

99,5

1,5

99,8

10

98,7

97,7

99,4

1,0

98,9

11

98,8

97,6

99,7

1,1

98,7

12

99,0

97,9

99,6

1,3

98,8

13

99,1

98,0

99,4

1,2

98,7

14

99,2

98,1

99,3

1,0

98,5


Лабораторная работа № 4

1) Материальный расчет реакционного отделения производства дихлорэтана.

Исходные данные.

Годовая производительность установки - 12000 т дихлорэтана.

Потери дихлорэтана - 3 %.

Число рабочих часов в году – 8616.

Количество образующегося трихлорэтана, % от массы дихлорэтана – 4,6.

Избыток этилена, % от стехиометрического количества – 10.

Давление в системе - 1470 мм рт.ст.

В дихлорэтане-сырце растворяется 50 % хлористого водорода, образующегося при реакциях замещения.

Состав исходных газов в об. д., %:

Технический хлор Этиленовая фракция

Хлор - 85,0 Этилен - 92,0

Азот - 10,4 Этан  -  5,0

Кислород - 3,0 Пропилен  -  3,0

Оксид углерода (IV) - 1,6

Производительность реакционного отделения по дихлорэтану (с учетом потерь) составляет:

кг/ч

При этом образуется трихлорэтана:

1435,8 . 0,046 = 66,05 кг/ч

При взаимодействии хлора и этилена протекают следующие реакции:

CH2=CH2 + Cl2  CH2Cl-CH2Cl

                                                                 28                 71                 99

CH2=CH2 + 2Cl2  CH2Cl-CHCl2 + HCl

                                                         28                 2.71                     133,5                36,5

Кроме того, хлор реагирует с пропиленом:

CH2=CH-CH3 + Cl2  CH2Cl-CHCl-CH3

                                                                      42                       71                   113

Исходя из этих реакций, находим:

1. Расход этилена на образование ди- и трихлорэтана:

кг/ч,

или

м3/ч

С учетом 10%-ного избытка этилена его расход составит:

419,9 . 1,1 = 461,9 кг/ч

2. Расход этиленовой фракции (с учетом 10%-ного избытка этилена):

м3/ч

3. Содержание пропилена в этиленовой фракции:

                          401,64 .0,03 = 12,05 м3/ч

или

кг/ч

4. Расход хлора на образование ди- и трихлорэтана и дихлорпропана:

кг/ч

или

м3/ч

5. Расход технического газообразного хлора:

м3/ч

6. Количество образующегося дихлорпропана:

кг/ч

7. Количество образующегося хлористого водорода:

кг/ч

или

м3/ч

8. Количество отходящих газов в таблице:

Газы

Объем газов, нм3/ч

Состав об. д., %

      Количество

газов, кг/ч

Этилен

Этан

Азот

Кислород

Оксид

углерода (IV)

Хлористый водород

401,64 . 0,92  - 335,92 =33,6

401,64 . 0,05 = 20,08

  422 . 0,104 = 43,90

    422 . 0,03 = 12,60

   422 . 0,016 = 6,75

      11,1 . 0,5 = 5,55

27,37

16,42

35,86

10,29

5,52

4,54

(33,6 : 22,4) . 28 = 41,8

(20,08 : 22,4) .30 = 27,0

(43,9 : 22,4) . 28 = 54,9

(12,6 : 22,4) . 32 = 17,9

(6,75 : 22,4) . 44 = 13,2

(5,55 : 22,4).36.5 = 9,0

Всего:

                122,48

100,0

                     163,8

Отходящие газы насыщены парами дихлорэтана, количество которых можно рассчитать по формуле:

где Gж - количество паров жидкости, уносимых газами, кг/ч;

     Gг - количество газов, пропускаемых через жидкость, кг/ч;

       - коэффициент насыщения (в данном случае = 1);

р - давление пара над жидкостью, мм рт. ст. (для дихлорэтана при 30о  р = 120 мм рт. ст.);

      Mж - молекулярная масса дихлорэтана;

      Mг - средняя молекулярная масса газовой смеси;

       Р - общее давление в системе.

Находим среднюю молекулярную массу газовой смеси:

Mг = 0,273728 + 0,164230 + 0,358628  +  0,102932 + 0,055244

+ 0,045436,5 = 30,00

Унос паров дихлорэтана составит:

кг/ч

Из реактора отводится жидкий дихлорэтан, количество которого составляет:

1435,8 - 48 = 1387,8 кг/ч

Материальный баланс реакционного отделения производства дихлорэтана сводим в таблицу.

Поступает

кг/ч

Получается

кг/ч

Этиленовая фракция

газа пиролиза

  в том числе:

  этилен

  пропилен

  этан

Технический газо-

Бразный хлор

  в том числе:

  хлор

  азот

  оксид углерода (IV)

  кислород

511,5

461,9

22,6

27,0

1223,9

1137,9

54,9

13,2

17,9

Дихлорэтан-сырец

  в том числе:

  дихлорэтан

  трихлорэтан

  дихлорпропан

  хлористый водород

Отходящие газы

  в том числе:

  этилен

  этан

  азот

  кислород

  оксид

  углерода (IV)

  хлористый водород

  пары дихлорэтана

1523,6

1387,8

66,05

60,75

9,00

211,8

41,8

27,0

54,9

17,9

13,2

9,0

48,0

Всего:

1735,4

 17354

Исходные данные

№ вар.

Годовая произ-ть установки, т

Потери дихлорэтана

%

Число рабочих часов в году

Кол-во образующегося трихлорэтана, % от массы дихлорэтана

Давление в системе мм.рт.ст.

1

10000

0,5

8600

2,2

1460

2

11000

1,0

8560

4,0

1450

3

12000

1,5

8950

3,5

1420

4

13000

1,8

8700

3,8

1430

5

14000

2,2

8060

4,2

1440

6

13500

0,8

8150

4,4

1500

7

12500

1,6

8240

4,9

1480

8

11500

2,6

8350

5,0

1510

9

10500

3,0

8460

2,6

1470

10

9000

3,2

8720

2,8

1520

11

15000

1,7

8190

3,8

1530

12

15500

1,3

8340

4,1

1500

13

95000

2,2

8550

3,9

1460

14

16000

2,6

8700

3,6

1430

2) Материальный баланс производства нитрила акриловой кислоты окислительным аммонолизом пропилена..

Исходные данные.

Производительность - 60000 т/год нитрила акриловой кислоты.

1. В процессе протекают следующие реакции:

а) основная:

CH3-CH=CH2 + NH3 + 1,5O2  CH2=CH-CN + 3H2O       (1)

б) побочные:

CH3-CH=CH2 + NH3 + 2,5O2  CH3CN + CO2 + 3H2O  (2)

CH3-CH=CH2 + NH3 + 2O2  HCN + CO2 + CH4 + 2H2O          (3)

2. Состав технического пропилена в мас. д., %:

C3H6 - 96 ; C3H8 – 4.

3. В реакцию вступает 55 % исходного C3H6, из этого количества

по реакции (1) реагирует 70 %;

по реакции (2) реагирует 14 %;

по реакции (3) реагирует 16 %.

4. Аммиак, подаваемый в процесс, имеет чистоту 99.6 % и связывается на 97%.

5. Для окисления используется кислород воздуха.

6. Число рабочих дней в году 335.

7. Потери нитрила акриловой кислоты составляют 17 %.

Расчет

1. Часовая производительность по нитрилу акриловой кислоты с учетом потерь составит:

кг/ч

2. Расход пропилена по реакциям:

на (1):                                       кг/ч;

на (2):                                      кг/ч;

на (3):                                       кг/ч.

3. Суммарный расход пропилена по реакциям:

7135 + 1425 + 1630 = 10190 кг/ч

4. Расход технического пропилена с учетом степени конверсии:

кг/ч

   в том числе

   пропилена                         19300 .0,96 = 18530 кг/ч

   пропана:                               19300 .0.04 = 770 кг/ч

5. Расход аммиака на все реакции:

кг/ч

6. Расход технического аммиака:

кг/ч

  в том числе

  аммиака           4280 .0,996 = 4260 кг/ч ;

  примесей         4280 .0,004 = 20 кг/ч.

7. Расход кислорода на все реакции:

кг/ч

или                       м3/ч.

8. Расход воздуха:

м3/ч

или                       44550 .1,293 = 57500 кг/ч

   в том числе:

   азота - 44152 кг/ч

   кислорода - 13348 кг/ч.

9. Количество образовавшихся продуктов:

вода по реакции (1):                            кг/ч;

ацетонитрил по реакции (2):              кг/ч;

углекислый газ по реакции (2):         кг/ч;

вода по реакции (2):                             кг/ч;

синильная кислота по реакции (3):     кг/ч;

углекислый газ по реакции (3):           кг/ч;

вода по реакции (3):                              кг/ч;

метан по реакции (3):                            кг/ч.

Материальный баланс производства нитрила акриловой кислоты окислительным аммонолизом пропилена сведен в табл.

Таблица

Подается в процесс

кг/ч

Образуется в процессе

кг/ч

Пропиленовая фракция

  в том числе:

  пропан

  пропилен

Аммиак технический

  в том числе:

  аммиак

  примеси в аммиаке

Воздух

  в том числе:

  кислород

  азот

19300

770

18530

4280

4260

20

57500

13348

44152

Нитрил акриловой кислоты

Ацетонитрил

Синильная кислота

Вода

Пропилен

Пропан

Аммиак

Примеси в аммиаке

Азот

Метан

Углекислый газ

9000

1391

1048

12400

8340

770

138

20

44152

621

3200

Всего:

81080

Всего:

81080

Производительность - 60000 т/год нитрила акриловой кислоты.

6. Число рабочих дней в году 335.

7. Потери нитрила акриловой кислоты составляют 17 %.

Исходные данные

№ вар.

Производительность, т/год

Число рабочих дней в году

Потери нитрила акриловой кислоты, %

1

62000

356

17,0

2

50000

352

16,5

3

55000

350

15,8

4

48000

355

16,2

5

53000

354

15,4

6

65000

352

16,3

7

70000

362

16,7

8

35000

358

15,4

9

30000

368

15,9

10

54000

370

16,0

11

68000

324

17,2

12

72000

320

17,5

13

46000

390

18,0

14

66000

370

18,1


Лабораторная работа № 5

1) Материальный баланс производства гидроперекиси изопропилбензола.

Исходные данные.

1. Глубина окисления изопропилбензола - 20 %.

2. Степень распада гидроперекиси в процессе окисления - 8 %.

3. Реакции, протекающие при окислении ИПБ:

C6H5CH(CH3)2 + O2  C6H5C(CH3)2OOH                                                (1)

                                                     120            32                       152

C6H5C(CH3)2OOH C6H5C(CH3)2OH + 0,5O2                                                  (2)

                                                       152               136                   32

C6H5C(CH3)2OOH C6H2COCH3 + CH3OH                                   (3)

                                                    152                  120           32

2C6H5C(CH3)2OOH C6H5C(CH3)-OO-C(CH3)2C6H5 + H2O2                (4)

                                      152                                                                   270                                        34

H2O2  H2O + 0,5O2                                                   (5)

                                                                  34                 18      32

CH3OH + 0,5O2  HCHO + H2O                                          (6)

                                                        32                           30

CH2O + 0,5O2  HCOOH                                                  (7)

                                                              30                                 46

HCOOH + 0,5O2  CO2 + H2O                                           (8)

                                                                46                                 44

4. Распад гидроперекиси происходит с образованием 68 % диметилфенилкарбинола, 27 % ацетофенона и 5 % перекиси ИПБ.

5. Использование кислорода воздуха - 70 %.

6. Состав изопропилбензола, подаваемого на окисление, %:

Изопропилбензол                             - 96

Гидроперекиси изопропилбензола  -  4

7. Расчет произвести на 1 т окисляемого изопропилбензола, без учета уносов с отходящими газами.

Расчет

1. Количество изопропилбензола, вступающего в реакцию окисления:

1000 .0,2 = 200 кг  или    кмоль

2. Количество образующейся гидроперекиси по реакции (1):

кг

3. Количество гидроперекиси, подвергающейся распаду:

253,3 .0,08 = 20,3 кг

4. Количество образующегося диметилфенилкарбинола по реакции (2):

кг

5. Количество образующегося ацетофенона по реакции (3):

кг

6. Количество перекиси изопропилбензола по реакции (4):

кг

7. Количество метилового спирта по реакции (3):

кг

8. Количество перекиси водорода по реакции (4):

кг

9. Количество муравьиной кислоты по реакциям (6) и (7):

кг

10. Кислород по реакции (2):

кг

по реакции (5):

кг

11. Количество воды по реакции (6):

кг

по реакции (5):

кг

Всего – 0,71 кг.

12. Кислород на реакцию (8)- расход на окисление спирта:

кг

13. Выделилось кислорода в результате разложения гидроперекиси:

0,05 + 1,45 – 1,15 = 0,35 кг

14. Количество гидроперекиси в реакционной массе:

253,3 + 40 – 20,3 = 273 кг

15. Расход кислорода на окисление изопропилбензола:

кг      или       нм3.

16. Расход воздуха:

нм3       или      2541,293=329 кг

17. Остается кислорода:

254 .0,209 – 37,3 = 16 нм3    или    кг

Всего кислорода:

22,9 + 0,35 = 23,25 кг

18. Азота:

254 .0,791 = 201 нм3   или    кг

Материальный баланс производства гидроперекиси изопропилбензола в расчете на 1 т окисляемого изопропилбензола сведем в таблицу.

Таблица

№

Приходит

кг

№

Получается

кг

1.

2.

Исходный изопропилбензол

  в том числе:

  изопропилбензол

  гидроперекись

  изопропилбензола

Воздух

  в том числе:

  кислород

  азот

1000

960

40

329

77

252

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Гидроперекись

изопропилбензола

Изопропилбензол Диметилфенилкарби-нол

Ацетофенон

Перекись изопропил-бензола

Муравьиная кислота

Вода

Газы

  в том числе:

  азот

  кислород

273,0

760,0

12,35

4,32

0,91

1,55

0,71

275,25

250,00

23,25

Всего:

1329

Всего

1328,3

Исходные данные

№ в-т

Глубина окисления ИПБ, %

Кол-во деметилфенил-карбонила, %

Кол-во ацетофенона, %

Кол- во перекиси ИПБ, %

Исп-е кислорода воздуха, %

1

18,0

67,0

26,0

7,0

70,0

2

18,5

65,0

27,0

8,0

72,0

3

19,2

64,5

28,5

7,0

75,0

4

18,6

66,5

29,0

4,5

68,0

5

19,1

65,5

26,5

8,0

64,0

6

19,4

67,5

27,0

5,5

66,0

7

19,6

68,0

28,5

3,5

71,0

8

20,2

69,0

25,0

6,0

73,0

9

19,8

68,5

24,5

7,0

79,0

10

18,8

70,0

28,5

1,5

80,0

11

20,3

67,5

29,5

3,0

82,0

12

20,5

66,0

30,0

4,0

65,0

13

20,9

70,5

27,5

2,0

78,0

14

21,0

71,0

25,5

3,5

76,0


2) Материальный баланс процесса окисления циклогексана кислородом  воздуха.

Исходные данные.

Производительность  -  7650 кг/ч циклогексана

1. В процессе протекают следующие реакции:

Образование циклогексанона:

                           О

/\                      /\//

|  | + O2 ------> |  | + H2O      (1)

\/                      \/

84                               98

Образование циклогексанола:

/\                            /\/ ОН

|  | + 0,5 O2 ------> |  |       (2)

\/                            \/

84                                           100

Образование кислых эфиров адипиновой кислоты:

   /\                                      / О

2 |  | + 3 O2 ------> C6H11OC-(CH2)4-COOH + 2H2O (3)

   \/

    84 228

Окисление циклогексана до двухосновных кислот: адипиновой:

C6H12 + 2,5 O2  HOOC-(CH2)4-COOH + H2O                            (4)

                                            84                                         146

глутаровой:

C6H12 + 4 O2  HOOC-(CH2)3-COOH + CO2 + 2H2O                                   (5)

                                      84                             132

янтарной:

C6H12 + 5,35 O2  HOOC-(CH2)2-COOH + 0,3 CO + 1,7 CO2 + 3 H2O    (6)

щавелевой:

C6H12 + 8,2 O2  HOOC-COOH + 0,6 CO + 3,4 CO2 + 5 H2O        (7)

2. Выход продуктов окисления на превращенный циклогексан:

Циклогексанона         - 29,0 %.

Циклогексанола         - 36,0 %

Эфиров                         - 8,4 %

Адипиновой кислоты – 16,4 %

Глутаровой кислоты    - 1,5 %

Янтарной кислоты       - 3,2 %

Щавелевой кислоты     - 1,1 %

Продуктов осмоления – 4,4 %

                                    100,0 %

3. Степень окисления циклогексана – 5,3 %.

4. В газовой фазе на выходе из реактора содержится в мас. д.,%:

кислорода  - 8,5

оксида углерода – 0,14

паров воды  - 2,0

остальное - углекислый газ, азот и пары циклогексана.

Расчет

1. Количество циклогексана, необходимое для образования 7650 кг/ч циклогексанона по реакции (1), равно:

кг/ч

2. Всего для окисления требуется циклогексана:

кг/ч

в том числе:

на реакцию (2):                 22610,82 .0,36 = 8139,90 кг/ч;

на реакцию (3):                 22610,82 .0,084 = 1899,31 кг/ч;

на реакцию (4):                 22610,82 .0,164 = 3708,17 кг/ч;

на реакцию (5):                 22610,82 .0,015 = 339,16 кг/ч;

на реакцию (6):                 22610,82 .0,032 = 723,55 кг/ч;

на реакцию (7):                 22610,82 .0,011 = 248,72 кг/ч;

на образование смол:       22610,82 .0,044 = 994,87 кг/ч.

3.С учетом степени окисления количество подаваемого в процесс циклогексана составит:

кг/ч

4. В результате реакций (1-7) образуется:

циклогексанола по реакции (2):

кг/ч

эфиров по реакции (3):

кг/ч

адипиновой кислоты по реакции (4):

кг/ч

глутаровой кислоты по реакции (5):

кг/ч

янтарной кислоты по реакции (6):

кг/ч

щавелевой кислоты по реакции (7):

кг/ч

воды по реакциям (1), (3-7):

кг/ч

оксида углерода по реакциям (6) и (7):

кг/ч

оксида углерода (IV) по реакциям (5), (6) и (7):

кг/ч

5. Расход кислорода на окисление циклогексана по реакциям (1-7):

6. Состав газовой реакции.

Компоненты

мас. д., %

кг/ч

Оксид углерода (II)

Оксид углерода (IV)

Кислород

Азот

Пары воды

Пары циклогексана

0,14

1,45

8,50

72,34

2,00

15,57

122,10

1264,92

7413,21

63096,47

1744,28

13573,22

Всего:

100,0

87214,20

7. Расход воздуха на окисление циклогексана составит:

кг/ч

где 0,23 - массовая доля кислорода в воздухе.

                в том числе кислорода – 18847,00 кг/ч,

                                     азота          -  63096,47 кг/ч.

Материальный баланс процесса окисления циклогексана сведем в таблицу.

Таблица

Поступает

Образуется

Компоненты

кг/ч

Компоненты

кг/ч

Жидкая фаза

Циклогексан

Воздух

  в том числе:

  кислород

  азот

426619,20

81943,47

18847,00

63096,47

     Жидкая фаза

Циклогексан

Циклогексанол

Циклогексан

Адипиновая кислота

Глутаровая кислота

Янтарная кислота

Щавелевая кислота

Эфиры

Вода

Смолы

        Газовая фаза

Оксид углерода

Оксид углерода (IV)

Кислород

Азот

Пары воды

Пары циклогексана

7650,00

9650,35

390435,16

6445,15

532,97

1016,42

266,49

2577,64

1739,41

994,87

122,10

1264,92

7413,21

63096,47

1739,41

994,87

Всего:

508562,7

Всего:

508562,66

Исходные данные

№ в-т

Производительность циклогексана, кг/ч

Степень окисления циклогексана, %

1

7600

5,5

2

7800

5,2

3

7750

4,8

4

7850

4,6

5

7860

5,4

6

8000

5,8

7

8500

5,3

8

8200

6,2

9

9000

6,4

10

10000

7,0

11

10500

7,2

12

9500

7,5

13

11000

7,6

14

7900

8,0

Лабораторная работа № 6

1) Баланс производства циклогексанона дегидрогенизацией  циклогексанола.

Исходные данные.

Производительностью 7500 кг/ч циклогексанона

1. В процессе протекают реакции:

C6H12O  C6H10O + H2 (1)

   100                      98

                               C = O   CH2

                                                  / \ /  \

                       H2C - C = C     CH2

2C6H10O ----->     |         |             |    |        +  H2O (2)

                       H2C    CH2 CH2 CH2

                                               \  /                   \  /

                              CH2           CH2

                                                             178

2. Степень конверсии циклогексанола - 75 %.

3. Количество побочного продукта по реакции (2) составляет 0,576 % от веса циклогексанона.

Расчет

1. Количество продукта конденсации по реакции (2):

7500 .0,00576 = 43,2 кг/ч

2. Расход циклогексанона на конденсацию по реакции (2):

кг/ч

3. Расход циклогексанола на образование циклогексанона с учетом конверсии составит:

кг/ч

в том числе на реакции:

10268,8 .0,75 = 7701,6 кг/ч

4. Образовалось водорода по реакции (1):

кг/ч

5. Образовалось воды по реакции (2):

кг/ч

Материальный баланс производства циклогексанона дегидрогенизацией циклогексанола сведем в таблицу.

Таблица

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

Циклогексанол

10268,8

Циклогексанон

Продукт конденсации

Вода

Водород

7500,0

43,2

4,4

154,0

Всего:

10268,8

Всего:

10268,8

Исходные данные

№ в-т

Производительность циклогексанона, кг/ч

Степень конверсии циклогексанола, %

Кол-во побочного продукта по р-ции (2), %

1

8000

75,0

0,576

2

7500

75,2

0,574

3

7000

75,8

0,572

4

7600

76,0

0,570

5

8200

76,2

05,68

6

8500

76,5

0,566

7

7300

76,8

0,564

8

6800

77,0

0,562

9

6500

77,2

0,560

10

8400

77,6

0,578

11

9000

77,8

0,580

12

9200

78,0

0,582

13

8600

80,0

0,584

14

8800

74,8

0,586


2) Материальный баланс производства адипиновой кислоты окислением циклогексана азотной кислотой.

Исходные данные.

Производительность - 50000 т/год адипиновой кислоты.

1. В процессе окисления циклогексана протекают следующие реакции:

C6H12O + 2HNO3  C6H10O4 + 2H2O + N2O           (1)

C6H12O + 28HNO3  3C2H2O4 + 28NO2 + 17H2O                        (2)

C6H12O + 20HNO3  C4H6O4 + 20NO2 + 13H2O + 2CO2        (3)

3C6H12O + 14HNO3  3C5H8O4 + 13H2O + 14NO + 3CO2            (4)

2. Соотношение органических кислот, получаемых в результате окисления циклогексанола (в %):

адипиновая - 93

щавелевая    -  2

янтарная      -  2

глутаровая   -  3

3. Концентрация применяемой азотной кислоты - 62 %.  Кислота берется в 3,65 - кратном избытке от стехиометрии.

4. Число рабочих дней в году - 330

Расчет

1. Часовая производительность по адипиновой кислоте составит:

т/ч

2. Количество продуктов окисления: щавелевой кислоты:

т/ч

янтарной кислоты:

т/ч

глутаровой кислоты:

т/ч

3. Расход циклогексанола на все реакции:

кг/ч

4. Расход азотной кислоты:

кг/ч

5. Образуется

Оксид азота по реакции (1):

кг/ч

Диоксид азота по реакциям (2) и (3):

кг/ч

Оксид азота по реакции (4):

кг/ч

Оксид углерода (IV) по реакциям (3) и (4):

кг/ч

Вода по реакциям (1-4):

кг/ч

6. Расход азотной кислоты с учетом избытка:

5727,27 .3.65 = 20904,54 кг/ч

и концентрации:

кг/ч

Сводная таблица материального баланса

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

Циклогексанол

62 %-ная азотная кислота

  в том числе:

  HNO3

  Вода

4355,93

33717,0

20904,5

12812,5

Адипиновая кислота

Щавелевая кислота

Янтарная кислота

Глутаровая кислота

Избыток HNO3

Вода

Газы: оксид азота

         диоксид азота

         оксид азота (IV)

         оксид углерода (IV)

6313,00

13,58

13,58

20,36

15177,27

14423,45

1902,54

21,59

170,66

16,92

Всего:

38072,9

Всего:

38072,9

Производительность - 50000 т/год адипиновой кислоты.

4. Число рабочих дней в году - 330

Исходные данные

№ в-т

Производительность адипиновой к-ты, т/год

Число рабочих дней в году

1

60000

330

2

55000

356

3

65000

342

4

70000

323

5

72000

320

6

74000

324

7

76000

326

8

58000

365

9

62000

346

10

66000

350

11

78000

320

12

80000

312

13

82000

310

14

56000

360


Лабораторная работа № 7

1) Материальный баланса процесса эпоксидирования пропилена гидроперекисью этилбензола. 

Исходные данные.

Производительность - 3750 кг/ч по гидроперекиси.

1. В процессе протекают следующие реакции:

C6H5-CH-OOH + CH3-CH=CH2 C6H5CH-OH + CH2-CH-CH3                (1)

|           |              CH3               \ /

CH3   CH3                   O

             138                          42                122                  58

C6H5CH(CH3)OOH C6H5COCH3 + H2O                                                  (2)

                120 18

C6H5CH(CH3)OOH + CH3-CH=CH2  C6H5CH(OH)CH3 + CH3-C =O      (3)

                 122                                                                                              58

C6H5CH(CH3)OOH + CH3-CH=CH2 C6H5COCH3 + CH3-CH(OH)CH3  (4)

                                                                           120                                 60

C6H5CH(CH3)OOH C6H5OH + CH3CHO                           (5)

                                                               94                                  44

2. Распределение гидроперекиси по реакциям (в %):

(1) - 87 (4) – 1,8

(2) – 8,3 (5) – 0,1

(3) – 2,8

3. Расход пропилена на 1 кмоль гидроперекиси – 3,6 кмоль.

4. Состав пропанпропиленовой фракции, об. д., %:

   пропилен – 60;

   пропан   - 30;

   этилен   - 10.

Расчет

1. Расход гидроперекиси по реакциям (кг/ч):

(1) 3750 .0,87 = 3262,5

(2) 3750 .0,083 = 311,3

(3) 3750 .0,028 = 105,0

(4) 3750 .0,018 = 67,5

(5) 3750 .0,001 = 3,7

2. Образовалось оксида пропилена по реакции (1):

кг/ч

3. Получилось метилфенилкарбинола по реакции (1):

кг/ч

4. Образовалось ацетофенона по реакции (2):

кг/ч

5. Вода по реакции (2):

кг/ч

6. Метилфенилкарбинол по реакции (3):

кг/ч

7. Ацетон по реакции (3):

кг/ч

8. Изопропанол по реакции (4):

кг/ч

9.Ацетофенон по реакции (4):

кг/ч

10. Фенол по реакции (5):

кг/ч

11. Ацетальдегид по реакции (5):

кг/ч

12. Расход пропилена по реакциям (1), (3) и (4):

кг/ч

13. Подача пропилена в реактор:

кмоль/ч

или

97,8 .42 = 4108,44 кг/ч

14. Остается пропилена:

4108,44 – 1045,42 = 3063,02 кг/ч

15. Состав пропан-пропиленовой фракции в мас. д., %:

     пропилена: ;

     пропана:                     ;

     этана:                          

16. Расход пропан-пропиленовой фракции:

кг/ч

в том числе:

  пропана – 2152,04 кг/ч;

  этана   - 485,72 кг/ч.

Материальный баланс процесса эпоксидирования пропилена гидроперекисью этилбензола сведен в таблицу.

Таблица

Приход

кг/ч

Расход

кг/ч

Гидроперекись этилбензола

Пропан-пропиленовая фракция

  в том числе:

  этана

  пропана

  пропилена

3750,00

6746,20

485,72

2152,04

4108,44

Оксид пропилена

Метилфенилкарбинол

Ацетофенон

Ацетон

Изопропанол

Фенол

Ацетальдегид

Вода

Газ: пропилен

      пропан

      этан

1371,19

2977,07

329,39

44,13

29,35

2,72

1,18

40,60

3063,02

2152,04

485,72

Всего:

10496,2

Всего:

10496,41

Исходные данные

№ в-т

Производительность гидроперекиси, кг/ч

Кол-во пропилена, % об.д.

Кол-во пропана, % об.д.

Кол-во этилена, % об.д.

1

3800

62,0

28,0

10,0

2

3820

60,0

32,0

8,0

3

3840

61,0

31,0

8,0

4

3860

63,0

29,0

8,0

5

3900

64,0

30,0

6,0

6

3920

58,0

35,0

7,0

7

3960

57,0

36,0

7,0

8

3980

54,0

38,0

8,0

9

4000

56,0

40,0

4,0

10

4200

66,0

32,0

2,0

11

4400

69,0

30,0

1,0

12

4600

70,0

27,0

3,0

13

4800

72,0

23,0

5,0

14

5000

74,0

20,0

6,0




1. на тему- ldquo;Епоха Просвітництва та її основні рисиrdquo; Просвітництво це цив
2. ВСТУПЛЕНИЕ [3] СТАНОВЛЕНИЕ ЛИЧНОСТИ [4] ПУТЬ К ВЛАСТИ [5] РЕФОРМЫ ВИТТЕ; КУРС НА ИНДУСТРИ
3. Статья 1 Общие положения
4. на тему- Экономическое обоснование освоения выпуска новой продукции
5. Лабораторная работа 4 Тема
6. БГПУ имМАкмуллы М
7. Участие государства в гражданских правоотношениях
8. О побочном событии в лабораторном эксперименте
9. Перші прикраси відомі з середини палеоліту і нараховують 135 100 тис
10. Повести о капитане Копейкине Мертвые души
11. X в клеточке номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа
12. Схема с включением катушки коммутирующего контура последовательно с тиристором Схема одно операционного.html
13. Учебное пособие- Формирование сплоченности коллектива
14. Реферат- Общественная палата Российской Федерации
15. Тектоническое строение Астраханского газоконденсатного месторождения
16. Культ мертвых
17. На тему Автоматизация информационного взаимодействия в системе органов государственного финансового конт
18. реферату- Навчальна співпраця в групах
19. Поступление товаров и услу
20. нещадна підводна війна загострила суперечності між США і Німеччиною

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе