регистрация / вход

Технология производства гексахлорбензола

Получение циклогексанона из циклогексанола окислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) или каталитическим дегидрированием. Технологическая схема получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола. Материальный баланс процесса.

Министерство Образования и Науки РФ

Казанский Государственный Технологический Университет

Кафедра Общей Химической Технологии

Реферат

по курсу:

Технология химических производств

на тему:

Технология производства гексахлорбензола

Казань 2008

Содержание

Теоретическая часть

Задание

Технологические и технико-экономические показатели процесса

Список литературы

Теоретическая часть

Циклогексанон получают из циклогексанола окислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) или 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.

Задание

Составить и описать технологическую схему производства гексахлорбензола;

составить материальный баланс процесса;

рассчитать технологические и технико-экономические показатели.

В основу расчета принять следующие реакции:

C6 H6 +6Cl→C6 Cl6 +3HCl

C6 H6 +3Cl2 →C6 H3 Cl3 +3HCl

Исходные данные

Производительность установки по гексахлорбензолу 30

Состав реакционной смеси% масс

гексахлорбензол

трихлорбензол

бензол

хлор

20

0.5

78

1.5

Концентрация бензола,% масс 98
Концентрация хлора,% масс 95
Потери бензола,% масс 3

Материальный баланс:

ПРИХОД РАСХОД

С6 Сl6

C6 Н3 Сl

С6 Н6

Cl2

HCl

C6 H6примесь

Cl2 примесь

5392.45

1997.25

110.05

105.13

69.13

28.17

1250

31.5

4875+161.77потери

93.75

978.68

110.05

105.13

4.39

0.17

62.5+2.07потери

1.32

26.85

Σ = 7604.88 Σ = 7605.63

Mr (C6 Сl6 ) =12*6+35.45*6=284.7 кг/кмоль

Mr (C6 H3 Сl3 ) =12*6+1*3+35.45*3=181.35 кг/кмоль

Mr (C6 H6 ) =12*6_1*6с= 78 кг/кмоль

Mr ( (Cl2 ) = 35.45*2 = 70.9 кг/кмоль

Mr (HCl) =1+35.45 = 36.45 кг/кмоль

1. Производительность установки = 30 т/сут

m (C6 Сl6 ) = 30 * 1000/24 = 1250 кг/ч

w (C6 Сl6 ) = 1250|284/7 = 4.39 кмоль/ч

2. Состав реакционной смеси:

трихлорбензол

1250 - 20%

х - 0.5%

х = m (C6 H3 Сl3 ) = 1250 * 0.5/20 = 31.25 кг/ч

w (C6 H3 Сl3 ) = 31.25/181.35 = 0.17 кмоль/ч

не прореагировавший бензол


1250 - 20%

х - 78%

х = mнепр (C6 H6 ) = 1250 * 78/20 = 4875 кг/ч

wнепр (C6 H6 ) = 4875/78 = 62.5 кмоль/ч

не прореагировавший хлор

1250 - 20%

х - 0.5%

х = mнепр (Cl2 ) = 1250 * 1.5/20 = 93.75 кг/ч

wнепр (Cl2 ) = 93.75/70.9 = 1.32 кмоль/ч

3. Найдем массу и количество прореагировавшего бензола:

wпрор (C6 H6 ) = w1 (C6 H6 ) + w2 (C6 H6 ),

где w1 (C6 H6 ) - количество бензола пошедшего на целевую реакцию;

w2 (C6 H6 ) - количество бензола пошедшего на образование трихлорбензола.

w1 (C6 H6 ) = w (C6 Сl6 ) = 4.39 кмоь/ч

w2 (C6 H6 ) = w (C6 H3 Сl3 ) = 0.17 кмоль/ч

wпрор (C6 H6 ) = 4.39+0.17 = 4.56 кмоль/ч

4. Найдем общее количество и массу бензола, с учетом не прореагировавшего:

wобщ (C6 H6 ) = wпрор (C6 H6 ) + wнепрор (C6 H6 ) = 67.06 кмоль/ч

mобщ (C6 H6 ) = 67.06 * 78 = 5230.68 кг/ч


5. Найдем массу потерь, количество и массу вступившего в реакцию бензола, учитывая потери:

5220.68 - 97%

х - 100%

х = mвсего ( C6 H6 ) = 5230.68 * 100/97 = 5392.45 кг/ч

mпотерь ( C6 H6 ) = 5392.45 - 5230.68 = 161.77 кг/ч

wпотерь (C6 H6 ) = 161.77/78 = 2.07 кмоль/ч

wвсего чист (C6 H6 ) = 5392.45/78 = 69.13 кмоль/ч

6. Найдем массу примесей бензола:

5392.45 - 98%

х - 2%

х = mприм ( C6 H6 ) = 5392.45 * 2/98 = 110.05 кг/ч

7. Найдем количество хлора, прошедшего на обе реакции:

w (Cl2 ) = w1 (Cl2 ) + w2 (Cl2 ),

где w1 (Cl2 ) - количество хлора, пошедшего на образование гексахлорбензола, w2 (Cl2 ) - количество хлора на обр-е трихлорбензола.

w1 (Cl2 ) = 6 * w1 (Cl2 ) = 26.34 кмоль/ч,

w2 (Cl2 ) = 3 * w2 (C6 H6 ) = 0.51 кмоль/ч

wпрор (Cl2 ) = 26.34 + 0.51 = 26.85 кмоль/ч

8. Найдем количество и массу чистого, вступившего в реакцию, учитывая не прореагировавший:


wвсего чист (Cl2 ) = wпрор (Cl2 ) + wнепр (Cl2 ) = 26.85 + 1.32 = 28.17 кмоль/ч

m всего чист (Cl2 ) = 28.17 * 70.9 = 1997.25 кг/ч

9. Найдем массу примесей хлора:

1997.5 - 95%, х - 5%

х = mприм ( Cl2 ) 1997.5 * 5/95 = 105.13 кг/ч

10. Найдем количество хлороводорода, полученного в общих реакциях:

w (НCl) = w1 (НCl) + w2 (НCl),

где w1 (НCl) кол-во НCl полученного в первой реакции; w2 (НCl) – кол-во НCl полученного во второй реакции.

w1 (НCl) = 6 * w (С6 Cl6 ) = 4.39 * 6 = 26.34 кмоль/ч

w2 (НCl) = 3 * w (C6 H3 Сl3 ) = 3 * 0.17 = 0.51 кмоль/ч

w (НCl) = 26.34 + 0.51 = 26.85 кмоль/ч

m (НCl) = 26.85 * 36.45 = 978.68 кг/ч

Технологические и технико-экономические показатели процесса

Пропускная способность установки: 7604,88 кг/ч

Конверсия или степень превращения бензола =M (C6 H6 ) подано - M (C6 H6 ) непрореагировало / M (C6 H6 ) подано * 100%= 5392,45-5036,77 /5392,45 * 100% = 6,5%

Теоретические расходные коэффициенты по С6 Н6 :


sт С 6 Н 6 = Mr (C6 H6 ) / Mr (C6 Cl6 ) = 78/284,7 = 0,274 кг/кг;

по Cl2 :

sт Cl2 = Mr (Cl2 ) / Mr (C6 Cl6 ) = 70,9/ 284,4 = 0,249 кг/кг.

Фактические расходные коэффициенты:

по С6 Н6 :

sф С6Н6 = m (C6 H6 ) / m (C6 Cl6 ) = 5392,45/1250 = 4,402 т/т;

по Cl2 :

sф HCl = m (Cl2 ) / m (C6 Cl6 ) = 1997,25/1250 = 1,682 т/т.

Выход на поданное сырье:

Фактический выход C6 Cl6 :

QФ = m (C6 Cl6 ) = 1250 кг;

Теоретический выход C6 Cl6 :

Mr (С6 Н6 ) ¾Mr (C6 Cl6 ), 78 ¾ 284,7,m (С6 Н6 ) ¾QТ ; 5392,45 ¾QТ;

QТ = (5392,45 * 284,7) / 78 = 19682,44 кг;

Выход C6 Сl6 по бензолу:

bС6 Cl 6 = QФ / QТ * 100%= 1250/19682,44 кг * 100% = 6,35%


5. Теоретический выход C6 Cl6, рассматриваемый, исходя из кол - ва превращенного С6 Н6:

78 - 284.7

mпревр6 Н6 ) - Qт '

Qт ' = (5392.45 - (4875 - 161.77)) * 284.7/78 = 1161.43 кг

Выход C6 Cl6 на превращенный С6 Н6:

β' C 6Н6 = QФ / QТ * 100% = 1250/1161.43 *100% = 107,63%

Список литературы

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.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий