Технология производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида кислородом воздуха (125608)

Посмотреть архив целиком

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.




Условия задачи:


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

    2. Составить материальный баланс процесса.

    3. Рассчитать технологические и технико-экономические показатели.

    4. 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

  1. уксусная кислота

  2. ацетальдегид

  3. муравьиная кислота


92

7

1

Состав технического ацетальдегида % масс:

  1. ацетальдегид

  2. 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:





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


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


1=4037.9


2=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

Mr2)=16*2=32 кг/кмоль

Mr2О)=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:


wо2)= w12) + w22)


по ур – ю первой реакции: w12) = 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

w12) = 1/2 * 25.45 = 12.73 кмоль/ч


по ур – ю второй реакции: w22) = 3 * w(НСООН) = 3*0.37=1.11 кмоль/ч


wо2)= w12) + w22) = 12.73 + 1.11 = 13.84 кмоль/ч



5. Найдем общее количество О2 , вступившего в реакцию с учетом избытка 1.4:


wвсего2)= wо2) * 1.4 = 13.84 * 1.4 = 19.38 кмоль/ч


Случайные файлы

Файл
89754.rtf
160986.rtf
history money.doc
143733.doc
240-0781.DOC




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.