166710 (Синтез циклогексанона), страница 6
Описание файла
Документ из архива "Синтез циклогексанона", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "166710"
Текст 6 страницы из документа "166710"
Рассмотрим последовательное соединение РИС-Н и РИВ
РИС-Н
РИВ
СА,0
СА,1
СА,2
Запишем уравнение материального баланса для РИС-Н:
Так как СВ=СВ,0 – 2(СА,0 – СА,1)
где СА,1 – концентрация на выходе из первого реактора.
Время пребывания в РИС-Н равно
Найдем из этого выражения СА,1
СА,1=1,567
Время пребывания в РИВ рассчитываем по уравнению:
Проинтегрировав получим:
где СВ,1=СВ,0 – 2(СА,0 – СА,1)= 0,034
Отсюда находим СА,2= 1,5500000000001 или 1,55
СВ,1=СВ,0 – 2(СА,0 – СА,1)= 0,034
Производительность:
Вывод: при анализе различных схем соединения реакторов видно что максимальная производительность при заданных условиях получается при параллельном соединении РИВ и РИС-Н.
IХ. Технологическая схема синтеза и ее описание
Рис. 9. Схема производства циклогексанона:
1 – насос; 2 – циркуляционная газодувка; 3 – фильтр; 4, 5 – подогреватели; 6 – испаритель; 7 – перегреватель паров; 8 – контактный аппарат; 9 – топка; 10 – конденсатор; 11 – гидравлический затвор; 12 – сепаратор; 13 – воздуходувка; Д.В. – дроссельный вентиль.
Контактный аппарат для производства циклогексанона:
1 – контактные трубки; 2 – корпус; 3 – футеровка; 4 – экранирующие перегородки; 5 – сальник; 6 – термопара.
Циклогексанол-ректификат (99,9%-ный) под обычным давлением азота 0,1-0,15 ат. нагревается через фильтр 3 в подогреватель 4 типа «труба в трубе», где нагревается до 100-1100 С. Далее в испарительно-перегревательной системе, состоящей из трубчатых аппаратов 5, 6, 7, происходит испарение циклогексанола и перегрев его паров до 430-4500 С. Перегретые пары циклогексанола поступают в трубы контактного аппарата 8, заполненные катализатором (Z-образные пластинки толщиной 0,2-0,4 мм). По выходе из контактного аппарата продукты реакции поступают в конденсатор 10 и далее – в сепаратор 12, где конденсат (циклогексанон-сырец) отделяется от водорода.
Циклогексанон-сырец имеет примерно следующий состав (в %):
Циклогексанон 80-81 Продукты уплотнения 1-1,1
Циклогексанол 17-18 Вода 0,2-0,3
Циклогексен 0,5-0,6
Циклогексанон-сырец подвергают ректификации, а водород очищают в угольном адсорбере (на схеме не показан) от паров органических веществ и используют для гидрирования фенола в циклогексанол.
Для обогрева контактной системы в нижней части топки 9 сжигают газ (метан), при горении которого развивается высокая температура.
Практически температура в топке не превышает 1000-11000 С. Однако при такой температуре возможен перегрев катализатора и разложение продуктов реакции. Поэтому в верхней части топки топочные газы смешивают с газами, возвращаемыми из борова печи, с таким расчетом, чтобы температура газа была выше 500-5500 С. Газ, имеющий такую температуру, проходит в межтрубном пространстве контактного аппарата прямотоком к парам циклогексанола, движущимся по трубкам с катализатором. Противоток в данном случае недопустим, так как при этом наиболее горячие топочные газы соприкасались бы с парами образовавшегося циклогексанона, вызывая его разложение. Особенностью конструкции контактного аппарата (рис. 10) является наличие в его межтрубном пространстве трех концентрических экранных перегородок, благодаря которым достигается равномерный обогрев контактных трубок. Трубки привариваются к трубным решеткам; благодаря установке в нижней части аппарата специального сальникового устройства трубки при разогревании могут свободно удлиняться. Чтобы предотвратить каталитическое действие железа, которое может вызывать расщепление циклогексанола и усиленное сажеобразование, крышки и контактные трубки изнутри покрывают медью.
Топочные газы, выходящие из контактного аппарата при 430-4800 С, используются для обогрева испарительно-перегревательной системы (аппараты 5, 6 и 7 рис. 9). Далее часть топочных газов, имеющих температуру 340-3600 С, выпускают в атмосферу, а остальной газ ротационной газодувкой 2 подают на смешение с продуктами сгорания топливного газа в верхнюю часть топки 9.
При рассмотренном способе обогрева контактной системы достигается повышенный тепловой коэффициент полезного действия установки.
Выводы
-
Циклогексанон – бесцветная жидкость. Является циклическим кетоном для которого характерны реакции присоединения. Получают циклогексанон окислением циклогексана, дегидрировании циклогексанола, из анилина через циклогексиламин. Но ввиду меньшего числа стадий и потребности в дополнительных реагентах заслуживает предпочтение метод получения циклогексанона окислением циклогексана.
-
Для получения 1 т циклогексанона необходимо взять 857,14 кг циклогексана и 326,53 кг кислорода.
-
Данные материального баланса (полученные в третьем пункте)
Таблица 2. Теоретический материальный баланс
Приход | Расход | ||||||||
вещество |
| % мольн. |
| % масс. | вещество |
| % мольн. |
| % масс. |
С6Н12 | 10,20 | 50 | 856,8 | 72,4 | С6Н10О | 10,20 | 50 | 999,6 | 84,5 |
О2 | 10,20 | 50 | 326,4 | 27,6 | Н2О | 10,20 | 50 | 183,6 | 15,5 |
Итого: | 20,40 | 100 | 1183,2 | 100 | Итого: | 20,40 | 100 | 1183,2 | 100 |
Таблица 3. Практический материальный баланс
Приход | Расход | ||||||||
Вещество |
| % мольн |
| % массов. | Вещество |
| % мольн |
| % массов. |
С6Н12 | 0,26 | 8,54 | 21,84 | 21,15 | С6Н10О | 0,216 | 7,10 | 21,17 | 20,50 |
О2 | 0,52 | 17,08 | 16,64 | 16,11 | Н2О | 0,216 | 7,10 | 3,89 | 3,77 |
С6Н6 | 0,028 | 0,92 | 2,184 | 2,12 | С6Н12О | 0,004 | 0,13 | 0,4 | 0,39 |
N2 | 2,236 | 73,46 | 62,60 | 60,62 | С6Н12 непр. | 0,04 | 1,31 | 3,36 | 3,25 |
О2 непр. | 0,302 | 9,93 | 9,66 | 9,355 | |||||
С6Н6 | 0,028 | 0,92 | 2,184 | 2,115 | |||||
N2 | 2,24 | 73,51 | 62,60 | 60,62 | |||||
Итого: | 3,044 | 100 | 103,264 | 100 | Итого: | 3,042 | 100 | 103,264 | 100 |
Эти данные мы использовали при составлении энергетического (теплового) баланса, при термодинамических и кинетических расчетах, расчетах реакторов.
-
В ходе расчета теплового баланса мы установили что реакция является экзотермическая (т.к. >0) идет с выделением тепла. Для поддержания заданной температуры тепло необходимо подводить.
Таблица 6. Тепловой баланс
Приход | Расход | ||||
Тепловой поток |
| % | Тепловой поток |
| % |
| 70089,98 | 39,40 |
| 133202,082 | 74,88 |
| 68567,33 | 22,05 |
| 32208,3592 | 18,10 |
| 39232,2891 | 38,55 |
| 12479,1579 | 7,02 |
Итого: | 177889,5991 | 100 | Итого: | 177889,5991 | 100 |
-
При термодинамическом анализе мы выбрали условия проведения процесса, т.е. На всем температурном интервале реакция является экзотермической (идет с выделение тепла). Реакция необратимая и идет самопроизвольно.
-
В ходе расчета константы равновесия и равновесного состава реагирующих веществ мы установили, что вещества практически полностью израсходованы в процессе данной реакции.
-
В ходе расчет теплот сгорания и образования мы установили, что вещества участвующие и образующиеся в ходе данной реакции находятся в газообразном состоянии.
-
В ходе кинетических расчетов мы установили, что реакция получения циклогексанона является первого порядка и совпадает с молекулярностью. Кинетическая модель имеет вид:
-
В ходе расчетов основного аппарата мы выбрали каскад реакторов идеального смешения непрерывного действия, состоящий из трех реакторов, с объемом равным 0,354 литров и интенсивностью 0,0548 сек-1.
-
В ходе данной работы была рассмотрена технологическая схема получения циклогексанона из циклогексанола окислением. Выход при этом циклогексанона составляет 80-81 %.
Список литературы
1. Бутов Г.М., Красильников К.Ф., Корчагина Т.К., Попов Ю.В., Саад К.Р. Сборник задач к практическим занятиям по курсу «Основы инженерной химии». Учебное пособие. – Волгоград.: 2000. – 94 с.
2. Жиряков В.Г. Органическая химия. 6-е изд., стереотипное. М.: Химия, 1977. – 408 с.
3. Лебедев Н.Н., Монаков М.Н., Швец В.Ф. Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1984. – 372 с.
4. Лекции и практикум по «Общей химической технологии», 2006 г.
5. Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия: Учебник для техникумов. – 3-е изд., перераб. – М.: Химия, 1980. – 464 с.