Производство уксусной кислоты
Технология производства уксусной кислоты из метанола и оксида углерода. Материальный баланс реактора и стадии синтеза уксусной кислоты. Получение уксусной кислоты окислением ацетальдегида, н-бутана, н-бутенов, парафинов С4-С8. Применение уксусной кислоты.
| Рубрика | Химия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.12.2010 |
| Размер файла | 207,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
nф, кмоль/ч 2,898 5,797 281,151 289,846
М, кг/кмоль 2 28 28 -
mф,кг/ч 5,796 162,316 7872,2 8040,312
Остается оксида углерода в реакционной массе:
281,151--241,539=39,612 кмоль/ч или 1109,1 кг/ч.
Расходуется:
дистиллята колонны отгонки легких фракций:
14201,2*1,8= = 25562,2 кг/ч;
кубовых остатков
14201,2*0,0665=944, 4 кг/ч;
где 1,8 и 0,0665 -- массовые отношения подаваемых на синтез продуктов очистки уксусной кислоты и 100%-и уксусной кислоты.
Определяют расход и состав потоков 3 и 4.
Наличие метилацетата в дистилляте колонны отгонки легких фракций объясняется тем, что, хотя на стадии синтеза он практически не образуется, на последующих стадиях вследствие протекания реакций
СН3ОН + СН3СООН = СН3СООСН3+Н2О (4)
СН3СООСН3 + HI = СН3СООН + СН3I (5)
метилацетат накапливается в системе, так как реакция 5 протекает медленнее реакции 4.
Рассчитывают состав дистиллята (поток 3):
CH3I CH3COOH CH3COOCH3 H2O Сумма
wi,% 48,09 22,4 4,0 24,7 100,0
mф, кг/ч 12499,9 5725,9 1022,5 6313,9 25562,2
Рассчитывают состав кубовых остатков (поток 4):
CH3COOH C2H5C00H H2O HI Сумма
wi,% 90,3 0,1 7,7 1,9 100,0
mф, кг/ч 852,8 0,9 72,7 17,9 944,4
Состава реакционной массы Таблица 4
|
mф,кг/ч |
||
|
H2 |
5,796+8,2=13,996 |
|
|
N2 |
162,316 |
|
|
CO |
1109,1 |
|
|
CO2 |
196,6 |
|
|
CH3I |
12499,9 |
|
|
CH3COOH |
14201,2+5725,9+852,8=20779,9 |
|
|
CH3COOCH3 |
1022,5 |
|
|
C2H5COOH |
0,9+14,2=15,1 |
|
|
H2O |
7,6+6313,9+72,7-77,0=6317,2 |
|
|
HI |
17,9 |
|
|
Сумма |
42134,512 |
Молярный поток отдувочных газов реактора синтеза:
39,612*89,0/30,1 = 117,125 кмоль/ч,
Где39,612 -- количество оксида углерода в реакционной массе, кмоль/ч; 89,0 -- степень отдувкн оксида углерода, %; 30,1--объемная доля оксида углерода в отдувочных газах, %.
Состав отдувочных газов реактора (поток 5) Таблица 5
|
цi,% |
nф,кмоль/ч |
Мi,кг/кмоль |
mф,кг/ч |
||
|
H2 |
5,2 |
6,091 |
2 |
12,2 |
|
|
N2 |
4,2 |
4,919 |
28 |
137,7 |
|
|
CO |
30,1 |
35,255 |
28 |
987,1 |
|
|
CO2 |
2,7 |
3,162 |
44 |
139,1 |
|
|
CH3I |
26,0 |
30,453 |
142 |
4324,3 |
|
|
CH3COOH |
11,2 |
13,118 |
60 |
787,1 |
|
|
CH3COOCH3 |
1,1 |
1,288 |
74 |
95,3 |
|
|
H2O |
19,5 |
22,839 |
18 |
411,1 |
|
|
Сумма |
100,0 |
117,125 |
- |
6893,9 |
Определяют молярный поток отдувочных газов из сепаратора С1:
35,255*98,5/68,8=50,474 кмоль/ч,
где 98,5 -- степень отдувки оксида углерода, %;
68,8 -- объемная доля оксида углерода в отдувочных газах из сепаратора С1, %.
Состав отдувочных газов сепаратора С1 (поток 7) Таблица 6
|
цi,% |
nф, кмоль/ч |
mф, кг/ч |
||
|
H2 |
12,0 |
6,057 |
12,1 |
|
|
N2 |
9,7 |
4,896 |
137,1 |
|
|
CO |
68,8 |
34,726 |
972,3 |
|
|
CO2 |
4,9 |
2,473 |
108,8 |
|
|
CH3I |
4,1 |
2,069 |
293,8 |
|
|
CH3COOH |
0,1 |
0,050 |
3,0 |
|
|
CH3COOCH3 |
0,1 |
0,050 |
3,7 |
|
|
H2O |
0,3 |
0,151 |
2,7 |
|
|
Сумма |
100,0 |
50,474 |
1533,5 |
Учитывая составы потоков 5 и 7, рассчитывают состав жидкой фазы сепаратора С1 (поток 10), mф,кг/ч:
H2 - 0,1 ;N2- 0,6; СО - 14,8;С02 - 30,3;СН3I -4030,5;CH3COOH - 784,1; СН3СООСН3-91,6; Н2О - 408,4; что в сумме составляет 5360,4 кг/ч.
В реактор подают:
7587,7 кг/ч метанола (поток 2), 8040,312 кг/ч технического оксида углерода (поток 1), 25562,2 кг/ч дистиллята (поток 3). Всего поступает в реактор 41190,212 кг/ч.
Уходит из сепаратора С1: 1533,5 кг/ч отдувочного газа (поток 7), 41190,212--1533,5=39656,712 кг/ч жидкой фазы.
Время пребывания веществ в реакторе составляет 15-- 18 мин, следовательно, количество жидкой фазы, отбираемой из реактора с целью обеспечения максимальной степени конверсии метанола (с растворенными в ней газами), составляет:
39656,712*60/18=132189,04 кг/ч.
Учитывая количество газов в реакционной массе и в отдувочных газах сепаратора С1 (поток 7), рассчитывают количество газов, растворенных в жидкой фазе, mф, кг/ч:
Н2- 1,896; N2 -25,216; СО-136,8; СО2 - 87,8; что в сумме составляет - 251,712 кг/ч
Отбирают из реактора жидкой фазы:
132189,04 - 251,712=131937,328 кг/ч
Рассчитывают состав жидкой фазы из реактора (поток 6) Таблица 7
|
CH3I |
CH3COOH |
CH3C00CH3 |
C2H5COOH |
H20 |
HI |
Сумма |
||
|
wi,% |
9,7 |
70,0 |
0,9 |
0,1 |
16,3 |
3,0 |
100,0 |
|
|
mф,кг/ч |
12797,9 |
92356,1 |
1187,4 |
131,9 |
21505,8 |
3958,1 |
131937,328 |
В сепаратор С2 подают также кубовые остатки (поток 4) в количестве 944,4 кг/ч. Жидкую фазу из реактора дросселируют и разделяют в сепараторе С2. В отдувочные газы на выходе из сепаратора переходит 251,712 кг/ч всех растворенных газов, 17,9 кг/ч иодоводорода из кубовых остатков (см. состав потока 4), 15,1 кг/ч прошюповой кислоты (см. состав реакционной массы), что в сумме составляет 284,712 кг/ч.
Учитывая состав реакционной массы и отдувочных газов сепаратора С1(поток 7),рассчитывают количество остальных компонентов отдувочных газов (поток 9),mф,кг/ч:
Н2-1,896;N2 - 25,216; СО - 136,8; СО2 - 87,8; СН3I - 12206,1;
СH3СООН - 20776,9; СН3СООСН3 - 1018,8; С2Н5СООН - 15,1;Н20 - 6314,5; HI - 17,9;что в сумме составляет 40601,012 кг/ч.
Учитывая составы потоков 4, 6 и 9, рассчитывают состав жидкой фазы сепаратора С2 (поток 8) кг/ч:
CH3I - 591,8; СН3СООН - 72432,0; СН3СООСН3 - 168,6; С2Н5СООН - 117,7; Н2О - 15264,0; НI - 3958,1; что в сумме составляет 92532,2 кг/ч.
Материальный баланс реактора Таблица 8
|
Входит |
кг/ч |
кг/с |
% |
Выходит |
кг/ч |
кг/с |
% |
|
|
Метанол |
Отдувочные газы: |
|||||||
|
CH3OH |
7587,7 |
99,9 |
H2 |
12,2 |
0,19 |
|||
|
H2O |
7,6 |
0,1 |
N2 |
137,7 |
2,12 |
|||
|
Итого… |
7595,3 |
2,110 |
100,0 |
CO |
987,1 |
15,23 |
||
|
Техн.оксид углерода |
CO2 |
139,1 |
2,15 |
|||||
|
CO |
7872,2 |
97,91 |
CH3I |
4324,3 |
66,70 |
|||
|
H2 |
5,796 |
0,07 |
CH3COOH |
787,1 |
12,14 |
|||
|
N2 |
162,316 |
2,02 |
CH3COOCH3 |
95,3 |
1,47 |
|||
|
Итого… |
8040,312 |
2,233 |
100,0 |
H2O |
411,1 |
См.* |
||
|
Дистиллят: |
Итого… |
6893,9 |
1,915 |
100,00 |
||||
|
CH3I |
12499,9 |
48,9 |
Жидкая фаза: |
|||||
|
CH3COOH |
5725,9 |
22,4 |
H2 |
1,896 |
- |
|||
|
CH3COOCH3 |
1022,5 |
4,0 |
N2 |
25,216 |
0,02 |
|||
|
H2O |
613,9 |
24,7 |
CO |
136,8 |
0,10 |
|||
|
Итого… |
25562,2 |
7,101 |
100,0 |
CO2 |
87,8 |
0,07 |
||
|
Ж.ф. из сепаратора С1: |
CH3I |
12797,9 |
9,68 |
|||||
|
N2 |
0,6 |
- |
CH3COOH |
92356,1 |
69,87 |
|||
|
CO |
14,8 |
0,28 |
CH3COOCH3 |
1187,4 |
0,90 |
|||
|
CO2 |
30,3 |
0,57 |
C2H5COOH |
131,9 |
0,10 |
|||
|
CH3I |
4030,5 |
75,19 |
H2O |
21505,8 |
16,27 |
|||
|
CH3COOH |
784,1 |
14,63 |
HI |
3958,1 |
2,99 |
|||
|
CH3COOCH3 |
91,6 |
1,71 |
Итого… |
132189,04 |
34,721 |
100,00 |
||
|
H2O |
408,4 |
7,62 |
||||||
|
Итого… |
5360,4 |
1,489 |
100,00 |
|||||
|
Ж.ф. из сепаратора С2: |
||||||||
|
CH3I |
591,8 |
0,64 |
||||||
|
CH3COOH |
72432,0 |
78,28 |
||||||
|
CH3COOCH3 |
168,6 |
0,18 |
||||||
|
C2H5COOH |
117,7 |
0,13 |
||||||
|
H2O |
15264,0 |
16,49 |
||||||
|
HI |
3958,1 |
4,28 |
||||||
|
Итого… |
92532,2 |
25,703 |
100,00 |
|||||
|
Всего… |
139090,412 |
36,636 |
- |
Всего… |
139090,412 |
36,636 |
Материальный баланс стадии синтеза Таблица 9
|
Входит |
кг/ч |
Выходит |
кг/ч |
|
|
Метанол: |
Отдувочные газы из сепаратора С1: |
|||
|
CH3OH |
7587,7 |
H2 |
12,1 |
|
|
H2O |
7,6 |
N2 |
137,1 |
|
|
Итого… |
7595,3 |
CO |
972,3 |
|
|
Технический оксид углерода: |
CO2 |
108,8 |
||
|
CO |
7872,2 |
CH3I |
293,8 |
|
|
H2 |
5,796 |
CH3COOH |
3,0 |
|
|
N2 |
162,316 |
CH3COOCH3 |
3,7 |
|
|
Итого… |
8040,312 |
H2O |
2,7 |
|
|
Дистиллят: |
Итого… |
1533,5 |
||
|
CH3I |
12499,9 |
Отдувочные газы из сепаратора С2: |
||
|
CH3COOH |
5725,9 |
H2 |
1,896 |
|
|
CH3COOCH3 |
1022,5 |
N2 |
25,216 |
|
|
H2O |
613,9 |
CO |
136,8 |
|
|
Итого… |
25562,2 |
CO2 |
87,8 |
|
|
Кубовые остатки: |
HI |
17,9 |
||
|
CH3COOH |
852,8 |
CH3I |
12206,1 |
|
|
C2H5COOH |
0,9 |
CH3COOH |
20776,9 |
|
|
H2O |
72,7 |
CH3COOCH3 |
1018,8 |
|
|
HI |
17,9 |
C2H5COOH |
15,1 |
|
|
Итого… |
944,4 |
H2O |
6314,5 |
|
|
Всего… |
42134,512 |
Итого… |
40601,012 |
|
|
Всего… 42134,512 |
Расчёт основных расходных коэффициентов
Расходные коэффициенты:
по метанолу техническому: 7595,3/14201,2=0,535 кг/кг
по оксиду углерода: 8040,312/14201,2=0,566 кг/кг
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовой работе разработана технология производства уксусной кислоты из метанола и оксида углерода. Проведён обзор типового и современного технологического оборудования, который был подобран по стандартам, проведены проверочные, точные расчёты. Рассчитан и составлен материальный баланс реактора и стадии синтеза уксусной кислоты.
Подобные документы
Формула уксусной кислоты, ее производные ацетаты. Упоминания о практическом применении уксусной кислоты как продукта брожения вина. Свойства уксусной кислоты, их зависимость от содержания в ней воды. Синтез уксусной кислоты из неорганических материалов.
презентация [2,3 M], добавлен 03.03.2013Физико-химические свойства уксусной кислоты. Характеристика процесса окисления альдегида. Способ получения ацетальдегида и этаналя. Принципы расчёта количества образующихся побочных продуктов в процессе получения уксусной кислоты. Сущность метода Кольбе.
курсовая работа [1009,8 K], добавлен 08.04.2015Выбор метода производства готового продукта. Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов и продукции. Способы получения уксусной кислоты из метанола. Уравнение реакции карбонилирования метанола. Катализаторы, носители, поглотители.
дипломная работа [136,8 K], добавлен 03.11.2013Сущность процесса, особенности и стадии оксосинтеза, его катализаторы. Различные реакции с участием оксида углерода. Уравнение гидроформилирования. Механизм гидрокарбалкоксилирования ацетилена. Процессы карбонилирования метанола до уксусной кислоты.
реферат [73,4 K], добавлен 28.01.2009Неопределенность проведения испытаний - метод оценки точности полученных результатов. Методика выполнения измерений массовой доли уксусной кислоты в горчице пищевой методом горячего титрования. Теоретические основы расчета неопределенностей измерений.
курсовая работа [110,6 K], добавлен 27.12.2011Свойства и применение ацетальдегида, методы получения. Электронная структура реагентов и продуктов реакции, термодинамический анализ, исходные данные для расчёта. Получение ацетальдегида, анализ факторов, влияющих на протекание реакции окисления этилена.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 08.12.2010Структурная, химическая формула серной кислоты. Сырьё и основные стадии получения серной кислоты. Схемы производства серной кислоты. Реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе. Получение серной кислоты из железного купороса.
презентация [759,6 K], добавлен 27.04.2015Строение и схема получения малонового эфира. Синтез ацетоуксусного эфира из уксусной кислоты, его использование для образования различных кетонов. Таутомерные формы и производные барбитуровой кислоты. Восстановление a,b-Непредельных альдегидов и кетонов.
лекция [270,8 K], добавлен 03.02.2009Стадии синтеза 3,5-динитро-4-гидрокси-пиридиноксида. Распространение методикиа синтеза пиридин N-оксидов при помощи смеси перекиси водорода и уксусной кислоты. Реакции нуклеофильного замещения. Химические свойства 3,5-динитро-4-гидроксипиридиноксида.
реферат [131,7 K], добавлен 05.02.2015Общие свойства карбонильных соединений, номенклатура альдегидов и кетонов, свойства альдегидов. Получение. Применение. Применение альдегидов в медицине. Альдегиды необходимы для получения пластмасс, лаков, красителей, уксусной кислоты.
реферат [18,7 K], добавлен 14.09.2003
