126256 (593211), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Расчет материального баланса получения 3,5-динитробензойной кислоты

Выходы по стадиям:

1-я стадия - реакция нитрования - 55,2%

2-я стадия - разбавление и фильтрация - 98,5%

3-я стадия - пропарка и фильтрация - 95,0%

4-я стадия - кристаллизация и фильтрация - 89,5%

5-я стадия - сушка - 99,5%

Расчет количества бензойной кислоты, необходимого для получения 1000кг

3,5-динитробензойной кислоты:

Чтобы получить 1000 кг готовой динитробензойной кислоты, на стадию сушки необходимо подать с учетом выхода:

кг - поступает на стадию сушку

кг - поступает на стадию кристаллизации и фильтрации

кг - поступает на стадию пропарки и фильтрации

кг - поступает на стадию разбавления и фильтрации

1-я стадия - реакция нитрования

Реакция нитрования протекает в 2 стадии:

На первой стадии мононитрования бензойная кислота нитруется до изомеров в соотношении мета-: (орто - + пара-) =80: 20.

Таким образом, для получения 1199,4 кг динитробензойной кислоты необходимо бензойной кислоты:

Из 122,0 г/м бензойной кислоты образуется 212,0 г/м динитробензойной кислоты

Из кг БК - 1199,4 кг ДНБК

кг БК

С учетом выхода на каждой стадии реакции получаем, что для получения 1000кг ДНБК необходимо:

кг БК

Бензойная кислота содержит 0,1% примесей, тогда общая масса БК, которую необходимо взять для реакции, составит:

кг БК

Рассчитаем количество мета-изомера, образующегося на первой стадии реакции, с учетом выхода:

Из 122,0 г/м БК - 167,0 г/м м-ДНБК

Из 1250,4кг БК - кг м-ДНБК

кг м-ДНБК

Проверка по второй стадии реакции с учетом выхода: из 167,0 г/м м-ДНБК - 212,0 г/м ДНБК, из 1369,3 кг м-ДНБК - кг ДНБК

кг ДНБК

По методике к смеси 15,8г 98% азотной кислоты и 66,1г 20% олеума прибавляют порциями при перемешивании 12,2г бензойной кислоты.

Следовательно, для нитрования 1250,4кг бензойной кислоты потребуется пропорциональное количество азотной кислоты и олеума [8]:

, в которой

моногидрата -

воды -

, в котором

свободного -

-

Рассчитаем количество требующегося по реакции моногидрата :

1) в первой реакции расходуется:

122,0 г/м БК - 63,0 г/м

1250,4 кг БК - кг

2) во второй реакции расходуется:

167,0 г/м БК - 63,0 г/м

1369,3 кг БК - кг

Таким образом, всего на нитрование идет моногидрата :

Следовательно, после нитрования осталось моногидрата :

Рассчитаем количество образовавшейся по реакции :

1) по первой реакции образуется:

122,0 г/м БК - 18,0 г/м

1250,4 кг БК - кг

2) по второй реакции образуется:

167,0 г/м БК - 18,0 г/м

1369,3 кг БК - кг

Таким образом, всего при нитровании образуется :

С учетом воды, содержащейся в азотной кислоте, общая масса составит:

Рассчитаем количество , образующейся в результате реакции при “связывании" воды сернистым ангидридом:

Х₉ 1355,9 Х₈

18,0 80,0 98,0

Из 80,0 г/м - 98,0 г/м

Из 1355,9 кг - кг

кг

Следовательно, общее количество серной кислоты складывается из кислоты образующейся при связывании воды и кислоты, содержащейся в 20%олеуме:

Рассчитаем количество , вступающее в реакцию:

80,0 г/м - 18,0 г/м

1355,9 кг - кг

кг

В процессе нитрования происходит раскисление орто - и пара-нитробензойных кислот и непрореагировавшей мета - нитробензойной кислоты [9].

586,0

334,0 1764,0 616,0 342,0 1140,0

Рассчитаем общее количество нитробензойных кислот, участвующих в реакции раскисления:

334 г/м НБК - 1764,0 г/м

кг НБК - 586,0кг

НБК

Рассчитаем количество газообразных продуктов и воды, выделившихся в результате реакции:

Из 334,0 г/м НБК - 616,0 г/м

Из 110,9 кг НБК - кг

Из 334,0 г/м НБК - 1140,0 г/м

Из 110,9 кг НБК - кг

Из 334,0 г/м НБК - 342,0 г/м

Из 110,9 кг НБК - кг

Следовательно, количество воды не вступившее в реакцию составит:

Рассчитаем общее количество непрореагировавших орто - и пара-нитробензойных кислот и мета - нитробензойной кислоты:

Из 122,0 г/м БК - 167,0 г/м

Из 1250,4кг БК - кг

кг

Следовательно, общее количество непрореагировавших орто - и пара-нитробензойных кислот и мета - нитробензойной кислоты равно:

Таким образом, в суспензии ДНБК останется непрореагировавших НБК:

Таблица №3

Материальный баланс стадии нитрования

Приход	кг	Расход	кг
1. Бензойная кислота: ОВ 1250,4кг примеси 1,1кг	1251,5	1. Суспензия ДНБК в отработанной кислоте: ДНБК 1199,4 кг 7084,8 кг 127,2 кг НБК 655,9кг примеси 1,1кг	9068,4
2. Азотная кислота (98%): ОВ 1588,1 кг вода 32,4 кг	1620,5	2.	378,7
3. Олеум (20%): 1355,9кг 5423,8кг	6779,8	3.	204,6
Итого	9651,8	Итого	9651,7

Таким образом, можно сделать вывод, что приведенное в методике [8] количество азотной кислоты недостаточно, так как в результате реакции остается значительное количество нераскисленных нитробензойных кислот.

Рассчитаем требующееся количество азотной кислоты для полного раскисления нитробензойных кислот:

766,8

334,0 1764,0 616,0 342,0 1140,0

334 г/м НБК - 1764,0 г/м

766,8кг НБК - кг

Азотная кислота, не вступившая в реакцию нитрования, частично остается в отработанной кислоте, частично расходуется в побочных реакциях, частично улетучивается в вентиляцию. Распределение азотной кислоты по этим статьям зависит от конкретных условий проведения реакции, то есть от температуры процесса, свойств и качества нитруемого соединения и т.д. На основании такого допущения определяем, что на раскисление пошло 20% моногидрата [9]:

Следовательно, общая масса моногидрата:

Для проведения реакции требуется 1002,1кг моногидрата азотной кислоты, тогда общее количество моногидрата азотной кислоты, необходимое для проведения реакции нитрования составит:

Следовательно, количество требующейся 98% азотной кислоты составит:

Рассчитаем количество газообразных продуктов и воды, выделившихся в результате реакции:

766,8 4049,8

334,0 1764,0 616,0 342,0 1140,0

Из 1764,0 г/м - 616,0 г/м

Из 4049,8 кг - кг

Из 1764,0 г/м - 1140,0 г/м

Из 4049,8 кг - кг

Из 1764,0 г/м - 342,0 г/м

Из 4049,8 кг - кг

Для рассматриваемого процесса, можно принять, что 50 % оставшейся азотной кислоты расходуется на раскисление, 25 % - уносится в вентиляцию, а 25 % - остается в отработанной кислоте.

Рассчитаем количество продуктов, образующихся при раскислении 404,9 кг моногидрата азотной кислоты:

404,9

126 18 76 32

Из 126,0 г/м - 76,0 г/м

Из 404,9 кг - кг

Из 126,0 г/м - 18,0 г/м

Из 404,9 кг - кг

Из 126,0 г/м - 32,0 г/м

Из 404,9 кг - кг

Следовательно, количество воды не вступившее в реакцию составит:

Таблица №4

Материальный баланс стадии нитрования

Приход	кг	Расход	кг
1. Бензойная кислота: ОВ 1250,4кг примеси 1,1кг	1251,5	1. Суспензия ДНБК в отработанной кислоте: ДНБК 1199,4 кг 7084,8 кг 941,4 кг 202,5кг примеси 1,1кг	9429,2
2. Азотная кислота (98%): ОВ 5861,9 кг вода 117,2 кг	5979,1	2. Газообразные продукты: 2861,4 кг 1414,2кг 102,8кг в вентиляцию 202,5 кг	4580,9
3. Олеум (20%): 1355,9кг 5423,8кг	6779,8
Итого	14010,4	Итого	14010,1

2-я стадия - разбавление и фильтрация

В соответствии с методикой получения 3,5-динитробензойной кислоты необходимо снизить концентрацию серной кислоты в суспензии динитробензойной кислоты до 20%. Для этого рассчитаем необходимое количество воды, идущее на разбавление серной кислоты.

Характеристики

Список файлов ВКР