Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Технология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха

Технология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха

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

Технологическая схема производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха

Условия задачи

Материальный баланс процесса

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.


Технология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха

Условия задачи:


Составить и описать технологическую схему производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха.

Составить материальный баланс процесса.

Рассчитать технологические и технико-экономические показатели.

Реклама


В основу расчета принять следующие реакции:

CH3-CHO+0.5O2 – CH3COOH

3CH3-CHO+3O2 – CH3COOOH+HCOOH+H2O+CO2


Исходные данные:

Количество реакционной смеси т/сут

41


Состав реакционной смеси ( без учета воды ) % масс

уксусная кислота

ацетальдегид

муравьиная кислота


92

7

1


Состав технического ацетальдегида % масс:

ацетальдегид

вода


98

2


Избыток воздуха по сравнению со стехиометрией

1.4


Потери ацетальдегида (% масс) от массы технического ацетальдегида

2



Воздух:

кислород – 23 %

азот – 77 %


Материальный баланс процесса:


Технология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздухаТехнология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздухаТехнология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха


СН3СОН; Н2О; О2; N2 СН3СОН; Н2О; СН3СООН; НСООН

Технология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздухаТехнология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха

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

е1=4037.9
е2=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


Пропускная способность установки: 4037.9 кг/ч


Конверсия или степень превращения по ацетальдегиду =

=M(СН3СОН) подано – M(СН3СОН) не прореагировало / M(СН3СОН) подано = 0.889


3. Выход на поданное сырье СН3СОН:

Фактический выход:

QФ = m(СН3СОН) = 1571.66 кг;


Теоретический выход:


Mr(СН3СОН) ѕ Mr(СН3СООН), 44 ѕ 60,

m(СН3СОН) ѕ QТ; 1314.72 ѕ 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) ѕ Mr(СН3СООН), 44 ѕ 60,

mпод(СН3СОН)- mост(СН3СОН) ѕ QТ; 1168.74 ѕ 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


Технология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха


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.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: