Способы получения и свойства красителей и оптических отбеливателей
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?твором, при повышенной температуре с катализатором
На следующей стадии получаем 3-амино-4-гидрокитолуола, взаимодействуя водородом, при катализаторе никеля
Малеиновую кислоту получают из яблочной кислоты при высокой температуре и перегонке.
Затем стадия фасовки продукта.
Производство нитробензола непрерывным способом
Нитратор представляет собой стальной аппарат с рубашкой и двумя охлаждающими змеевиками. Он снабжен двумя мешалками - турбинной и пропеллерной, посаженными на один вал. Верхняя мешалка служит для интенсивного смешенного подаваемых на нее из мерников бензола, нитросмеси и отработанной кислоты. Нижняя мешалка (пропеллерная) работает как осевой насос. Подача бензола и нитросмеси автоматически регулируется по заданному соотношению, а количество отработанной кислоты - по температуре в реакторе, которая поддерживается на уровне 50-60 С. Реактор работает в режиме полного смешения. Из нитратора реакционная масса подается в спиральные теплообменники, где охлаждается до 25 - 30 С. Из холодильника реакционного масса поступает в отстойник непрерывного действия, где происходит разделение нитробензола и отработанной кислоты. Так как разность плотностей нитробензола и отработанной кислоты велика, расслаивание происходит быстро. Перед утилизации этой кислоты из нее экстрагируют нитробензол. Экстракцию ведут бензолом, который частично нитруется азотной кислотой, содержащихся в отработанной серной кислоте. Бензол со следами нитробензола подается в емкость, а оттуда в нитратор. А отработанную кислоту отправляют на денитрацию.
Материальный баланс
Материальный баланс рассчитан на схему, производительность которой составляет 10000 тонн бисбензоксазола в год. Расчет материального баланса приведен в таблице.
Стадия получения нитробензола
Приход№М, кг/кмолькг/чкмоль/ч%масс.Бензол781,660,02120Азотная кислота631,3280,02116Серная кислота983,960,0447,7Вода 181,3550,07516,33Сумма8,3100РасходНитробензол1230,970,007911,69Серная кислота983,960,0447,7Вода181,5030,08418,11Азотная кислота630,8110,0139,77Динитробензол1680,020,000120,241Бензол 780,99560,012812Сумма8,3100
Теоретический выход нитробензола m=14538,7*123/78=22926,4кг/год
Фактический выход нитробензола m=0,37*22926,4=8482,77кг/год
Из справочника: конверсия бензола=40%; концентрация бензола=99%масс; состав нитрующей смеси, %масс: азотная кислота =20; серная кислота = 59,6; вода = 20,4. Массовое соотношение бензол: нитрующая смесь=1:4. Потери бензола = 4%масс. Динитробензол =2%масс.
. Мтех(C6Н6)=14538,7/365/24=1,66кг/ч
. Мчист.(С6Н6)=1,66*0,99=1,64кг/ч
Mприм(С6Н6)=1,66-1,64=0,02кг/ч
. Потери бензола 4%масс.
Мп(С6Н6)=1,64*0,04=0,0656кг/ч
М(С6Н6)=1,64-0,0656=1,57кг/ч
V(С6Н6)=1,57/78=0,02кмоль/ч
. Получение в целевой реакции нитробензола
V(С6Н5NO2)=Vпрор(С6Н6)
Vпрор(С6Н6)=0,02*0,4==0,0081кмоль/ч
Мпрор(С6Н6)=0,0081*78=0,63кг/ч
М(С6Н5NO2)=0,0081*123=0,996кг/ч
. Количество динитробензола, 2%масс.
М(С6Н5(NO2)2)=0,996*0,02=0,02кг/ч
V(С6Н5(NO2)2)=0,02/168=0,000119кмоль/ч
. Количество прореагировавшего нитробензола
Vпрор(С6Н5NO2)=V(С6Н5(NO2)2)=0,000119кмоль/ч
Vост(С6Н5NO2)=V(С6Н5NO2)-Vпрор(С6Н5NO2)
Vост(С6Н5NO2)=0,0081-0,000119=0,008кмоль/ч
Мост(С6Н5NO2)=0,008*123=0,97кг/ч
. Не прореагировавший бензол
V(С6Н6)=V(С6Н6)-Vпрор(С6Н6)
V(С6Н6)=0,02-0,0081=0,012кмоль/ч
М(С6Н6)=0,012*78=0,93кг/ч
. Общая количество нитрующей смеси
Мсмеси=4*Мтех(НNO3)=4*1,66=6,64кг/ч
. Нитрующая смесь
Мвсего(НNO3)=Мсмеси*0,2=6,64*0,2=1,328кг/ч
Vвсего(НNO3)=1,328/63=0,0211кмоль/ч
М(Н2SO4)=Мсмеси*0,596=6,64*0,596=3,96кг/ч
Vвсего(Н2SO4)=3,96/98=0,04кмоль/ч
М(Н2О)=6,64*0,204=1,355кг/ч
V(Н2О)=1,355/18=0,075кмоль/ч
. Количество прореагировавшей азотной кислоты
V0(НNO3)=Vпрор.цел(НNO3)+Vпобоч.(НNO3)
V0(НNO3)=0,0081+0,000119=0,00822кмоль/ч
. Количество не прореагировавшей азотная кислота
Vост(НNO3)=V(НNO3)-V0(НNO3)
Vост(НNO3)=0,0211-0,00822=0,0129кмоль/ч
Мост(НNO3)=0,0129*63=0,811кг/ч
. Количество образовавшей воды
V(Н2О(1))=V(С6Н5NO2)=0,0081кмоль/ч
V(Н2O(2))=V(С6Н5NO2)=0,000119кмоль/ч
М(Н2O(1))=0,0081*18=0,146кг/ч
М(Н2O(2))=0,000119*18=0,002кг/ч
Стадия получения нитротолуола
Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль/год%масс.Нитробензол1238482,7768,9770,89Метиленхлорид50,53482,7668,9729,11Сумма11965,54100РасходНитротолуола1379448,2968,9778,96Соляная кислота36,52517,2568,9721,04Сумма11965,54100
Стадия получения 4-хлор-3-нитротолуола
Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль/год%масс.Нитротолуол1379448,2968,9765,87Хлор714896,5668,9734,13Сумма14344,85100Расход4-хлор-3-нитротолуол171,511827,668,9782,45Соляная кислота36,52517,2468,9717,55Сумма 14344,85100
Стадия получения 4-гидрокси-3-нитротолуола
Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль%масс.4-хлор-3-нитротолуол171,511827,668,9790,5Вода 181241,3868,979,5Сумма13068,97100Расход4-гидроксинитротолуола15310551,7368,9780,74Соляная кислота36,52517,2468,9719,26Сумма 13068,97100
Стадия получения 3-амино-4-гидрокситолуола
Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль/год%масс.4-гидрокстинитротолуола 15310551,7368,9796,23Водород6413,7968,973,77Сумма10965,52100Расход3-амино-4-гидрокситолуола1238482,7668,9777,36Вода 362482,7668,9722,64Сумма 10965,52100
Стадия получения отбеливателя бисбензоксазола
Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль/год%масс.3-амино-4-гидрокситолуол2468482,7634,4867,96Малеиновая кислота116400034,4832,04Сумма12482,76100РасходБисбензоксазол2901000034,4880,11Вода 722482,7634,4819,89Сумма 12482,76100
Расходные коэффициенты, материальный индекс и коэффициент безотходности
Расходные материалы:
, кг/кг кг/кг
, кг/кг
Материальный индекс:
Коэффициент безотходности:
Расчет аппарата
Проектный расчет
Температурная схема теплообменного а