123944 (689726)

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

Текст из файла

Министерство Образования и Науки РФ

Казанский Государственный Технологический

Университет

Кафедра Общей Химической Технологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: Технология химических производств

на тему:

Производство нитробензола

Казань 2010

Содержание

Задание

1. Теоретическая часть

Технологическая схема производства нитробензола

1. Практическая часть

Материальный баланс процесса.

Технологические и технико-экономические показатели процесса

1. Реклама

Список литературы

Задание:

1. Составить и описать технологическую схему производства нитробензола

2. Составить материальный баланс процесса

3. Рассчитать технологические и технико-экономические показатели

4. Реклама

В основу расчета принять следующие реакции

C₆H₆+HNO₃→C₆H₅NO₂+H₂O

C₆H₅NO₂+HNO₃→C₆H₄(NO₂)₂+H₂O

Исходные данные:

Производительность установки ,т/сут: по нитробензолу по динитробензолу	25 10
Конверсия бензола % Концентрация бензола % масс	44 99.2
Состав нитрующей смеси % масс азотная кислота серная кислота вода	21 58.6 20.4
Массовое соотношение бензол-нитрирующая смесь	1 : 4.3
Потери бензола % масс	3

1. Теоретическая часть

Технологическая схема производства нитробензола

Нитробензол (темп, пл, +5,7°, темп. кип. 210,9°) представляет собой нерастворимую в воде желтоватую жидкость с запахом горького миндаля; ядовит, как все нитросоединения.

Впервые нитрование бензола было осуществлено Митчерлихом. В промышленности оно было начато в 1847 г.

Нитрующую смесь для нитрования бензола до нитробензола составляли с таким расчетом, чтобы количество азотной кислоты лишь немного превышало теоретическое, а серную кислоту берут в таком количестве чтобы к концу процесса нитрования в отработанной кислоте содержалось около 70%

Нитрование проводится при 40°. Повышение температуры способствует образованию динитробензола.

Процесс нитрования можно проводить по периодической, и по непрерывной схеме.

При периодической процесс начинают с наполнения нитратора бензолом затем включают печку, подогревают бензол до 40 — 45° и постепенно вводят нитрующую смесь, регулируя поступление и охлаждение нитратора водой таким образом, чтобы поддерживать температуру процесса около 40°.

Закончив приливание нитрующей смеси, прекращают охлаждение и дают температуре подняться до 50°. При низкой температуре содержимое нитратора «выдерживают» около 1 часа, втечение этого времени реакция нитрования почти полностью заканчивается; остается всего около 1% непрореагировавшего бензола. После выдержки содержимое нитратора сливают или передавливают в сифонную трубку в отстойник-сепаратор, представляющий собой цилиндрический аппарат с коническим дном и мешалкой. В отстойнике продукты нитрования разделяются на два слоя: верхний — нитрообензольный и нижний — кислотный. Из отстойника отработанная кислота, содержащая 70—72% H₂SO₄, небольшое количество окисленных продуктов, окислов азота и растворенного и эмульгированного бензола, поступает в сборник. Сырой нитробензол промывают в отстойнике несколько раз холодной водой, а затем раствором соды.

Начиная с 30-х годов XX века, нитробензол на крупных установках стали получать непрерывным методом. В процессах непрерывного нитрирования бензола применяются нитраторы различных систем. Простотой, надежностью конструкции отличается нитратор с вертикальной циркуляцией реакционной массы (рисунок 2).

Такой нитратор представляет собой чугунный, или выполненный кислотоупорной стали котел с змеевиками и быстроходной пропеллерной мешалкой, помещенной внутри направляющего вертикального стального цилиндра. Бензол и нитрующая смесь непрерывно поступают через трубки в центральную часть нитратора смешиваются с его содержимым, скользят .снизу вверх, омывая змеевики, а затем сверху вниз через направляющий цилиндр. Избыток реакционной смеси непрерывно отводится из штуцера в верхней части нитратора.

Рисунок 1. Типовая схема процесса получения нитросоединений

Исходное

вещество

H₂SO₄

HNO₃

Исходное

вещество

H₂SO₄

HNO₃

Мешка кислот

Нитрирующая смесь

Нитрование

Отстаивание

отработанная Кислый

кислота нитропродукт

Экстракция

Исходное Промытая

вещество и отработ.

нитропродукт кислота

На денитрацию

и

Промывка

концентрирование

в ода

раствор

Nа₂СО₃ Промывные воды

Нитропродукт

Рисунок 2. Нитратор непрерывного действия.

Для доведения реакции нитробензола до конца выходящую из нитратора реакционную смесь будут дополнительно выдерживать в цилиндрическом резервуаре с мешалкой (дозреватель). Остальные процессы отстаивание и промывка сырого нитробензола — также легко осуществляются по непрерывкой схеме.

2. Практическая часть

Материальный баланс процесса

	ПРИХОД		РАСХОД
	Кг/ч	Кмоль/ч		Кг/ч	Кмоль/ч
С6Н6 HNО3 Н2SO4 Н2О(пр) С6Н5NО2 С6Н4(NО2)2 Н2О(1) Н2О(2) Примесь бензола	1547.94 1397.79 3900.5 1357.85 - - - - 12.48	19.85 22.19 39.78 75.42 - - - - -		840.84+46.44потери 708.12 3900.5 1357.85 736.63 416.67 152.46 44.64 12.48	10.78+0.6потери 11.24 39.78 75.42 5.99 2.48 8.47 2.48
	Σ = 8216.56		Σ = 8216.63

Mr(C₆H₆)=12*6+6=78 кг/кмоль

Mr(HNО₃)=1+14+16*3=63 кг/кмоль

Mr(Н₂SO₄)=32.06+2+16*4=98.06 кг/кмоль

Mr(С₆Н₅NО₂)=12*6+5+14+16*2=123 кг/кмоль

Mr(С₆Н₄(NО₂)₂)=12*6+4+14*2+16*4=168 кг/кмоль

Mr(Н₂О)=18 кг/кмоль

1. Производительность установки по нитробензолу:

m_всего(С₆Н₅NО₂) = 25т/сут = 25 * 1000/24 = 1041.67 кг/ч

w_всего(С₆Н₅NО₂) = 1041.67/123 = 8.47 кмоль/ч

2. Количество прореагировавшего бензола, исходя из уравнения реакции:

w_прор(C₆H₆) = w(С₆Н₅NО₂) = 8.47 кмоль/ч

m_прор(C₆H₆) = 8.47 * 78 = 660.66 кг/ч

3. Учитывая конверсию, всего чистого бензола было:

660.66 – 44 %

х – 100 %

х = m_чист(C₆H₆) = 660.66 * 100/44 = 1501.5 кг/ч

4. Учитывая потери 3% масс, всего чистого бензола вступило в реакцию:

1501.5 – 97 %

х – 100 %

х = m_{чист всего}(C₆H₆) = 1501.5 * 100/97 = 1547.94 кг

w_{чист всего}(C₆H₆) = 1547.94/78 = 19.85 кмоль/ч

m_потерь(C₆H₆) = 1547.94 – 1501.5 = 46.44 кг

w_потерь(C₆H₆) = 46.44/78 = 0.6 кмоь/ч

5. Учитывая концентрацию бензола 99.2 % масс, технического бензола, вступившего в реакцию:

1547.94 – 99.2 %

х – 100%

х = m_тех(C₆H₆) = 1547.94 * 100/99.2 = 1560,42 кг

m_{примеси}(C₆H₆) = 1560.42 – 1547.94 = 12.48 кг/ч

6. Массовое соотношение бензол – нитрирующая смесь 1: 4,3

на 1 кг бензола берется 43 кг нитрирующей смеси, масса нитрирующей смеси:

m_смесь = m_{чист всего}(C₆H₆) * 4.3 = 1547.94 * 4.3 = 6656.14 кг

7. Состав нитрирующей смеси:

• азотная кислота:

6656/14 – 100 %

х – 21 %

х = m(HNО₃) = 6656.14 * 21/100 = 1397.79 кг

w(HNО₃) = 1397.79/63 = 22.19 кмоль/ч

• серная кислота

m(Н₂SO₄) = 6656.14 * 58.6/100 = 3900.5 кг/ч

w(Н₂SO₄) = 3900.5/98.06 = 39.78 кмоль/ч

• вода

m(Н₂О) = 6656.14 * 20.4/100 = 1357.85 кг/ч

w(Н₂О) = 1357.85/18 = 75.42 кмоль/ч

8. Количество воды из первой реакции:

w(Н₂О)(1) = w(С₆Н₅NО₂) =8.47 кмоль/ч

m(Н₂О)(1) = 8.47 * 18 = 152,46 кг/ч

9. Не прореагировавшего бензола:

m_непр = m_чист(C₆H₆) – m_прор(C₆H₆) = 840.84 кг/ч

w_непр(C₆H₆) = 840.84/78 10.78 кмоль/ч

10. Производительность по динитробензолу:

10т/сут = 10 * 1000/24 = 416.67 кг/ч

w(С₆Н₄(NО₂)₂) = 416.67/168 = 2.48 кмоль/ч

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов курсовой работы