Производство нитробензола

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

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

2. Практическая часть

Материальный баланс процесса.

Технологические и технико-экономические показатели процесса

3. 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:

1. по нитробензолу

2. по динитробензолу

25

10

Конверсия бензола %

Концентрация бензола % масс

44

99. 2

Состав нитрующей смеси % масс

1. азотная кислота

2. серная кислота

3. 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

Нитрирующая смесь

отработанная Кислый

кислота нитропродукт

Исходное Промытая

вещество и отработ.

нитропродукт кислота

На денитрацию

и концентрирование

вода

раствор

2СО3 Промывные воды

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)

С6Н52

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

У = 8216. 56

У = 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 (С6Н52)=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:

mвсего6Н52) = 25т/сут = 25 * 1000/24 = 1041. 67 кг/ч

wвсего6Н52) = 1041. 67/123 = 8. 47 кмоль/ч

2. Количество прореагировавшего бензола, исходя из уравнения реакции:

wпрор(C6H6) = w (С6Н52) = 8. 47 кмоль/ч

mпрор(C6H6) = 8. 47 * 78 = 660. 66 кг/ч

3. Учитывая конверсию, всего чистого бензола было:

660. 66 — 44%

х — 100%

х = mчист(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 = mчист всего(C6H6) = 1501.5 * 100/97 = 1547. 94 кг

wчист всего(C6H6) = 1547. 94/78 = 19. 85 кмоль/ч

mпотерь(C6H6) = 1547. 94 — 1501.5 = 46. 44 кг

wпотерь(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 = mтех(C6H6) = 1547. 94 * 100/99.2 = 1560,42 кг

mпримеси(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:

mсмесь = mчист всего(C6H6) * 4.3 = 1547. 94 * 4.3 = 6656. 14 кг

7. Состав нитрирующей смеси:

Ш 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

Ш серная кислота

m (Н2SO4) = 6656. 14 * 58. 6/100 = 3900.5 кг/ч

w (Н2SO4) = 3900. 5/98. 06 = 39. 78 кмоль/ч

Ш 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 (С6Н52) =8. 47 кмоль/ч

m (Н2О)(1) = 8. 47 * 18 = 152,46 кг/ч

9. Не прореагировавшего бензола:

mнепр = mчист(C6H6) — mпрор(C6H6) = 840. 84 кг/ч

wнепр(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

11. Количество нитробензола пошедшего на реакцию:

mвсего6Н52) = w (С6Н4(NО2)2) = 2. 48 кмоль/ч

mпрор6Н52) = 2. 48 * 123 = 305. 04 кг

12. Количество оставшегося нитробензола:

mвсего6Н52) — mпрор6Н52) = 1041. 67 — 305. 04 = 736. 63 кг

wост6Н52) 736. 63/123 = 5. 99 кмоль/ч

13. Количество HNО3 прошедшего на обе реакции:

wо(HNО3) = w1(HNО3) + w2(HNО3)

w1(HNО3) = wвс6Н52) = 8. 47 кмоль/ч

w2(HNО3) = w (С6Н4(NО2)2) = 2. 48 кмоь/ч

wо(HNО3) = 10. 95 кмоль/ч

не прореагировавший

wост(HNО3) = wост(HNО3) — wо(HNО3) = 22. 19 — 10. 95 = 11. 24 кмоль/ч

mост(HNО3) = 11. 24 * 65 = 708. 12 кг/ч

14. Масса и количество воды, полученной во второй реакции:

w (Н2О)(2) = w (С6Н4(NО2)2) = 2. 48 кмоль/ч

m (Н2О)(2) = 2. 48 *18 = 44. 64 кг/ч

Технологические и технико-экономические показатели процесса

1. Пропускная способность установки: 8216,56 кг/ч

2. Конверсия или степень превращения бензола =

=M (C6H6) подано — M (C6H6) непрореагировало / M (C6H6) подано = 1547. 94-(840. 84+46. 44) * 1547ю94 = 0. 49%

3. Теоретические расходные коэффициенты:

по С6Н6:

тС6Н6 = Mr (C6H6) / Mr (C6Н5NO2) = 78 / 123 = 0,63 кг/кг;

по НNО3:

т НNО3: = Mr (НNО3) / Mr (C6Н5NO2) = 63/ 123 = 0,51 кг/кг.

4. Фактические расходные коэффициенты:

по С6Н6:

фС6Н6 = m (C6H6)техн / m (C6Н5NO2) = 1547. 94+12. 48 / 736. 63 = 2. 12 кг/кг;

ф НNО3 = m (НNО3)техн / m (C6Н5NO2) =1397. 79+3900. 5+1357. 85 / 736. 63 = 9. 03 кг/кг.

Выход на поданное сырье C6Н5NO2:

1) Фактический выход:

QФ = m (C6Н5NO2) = 736. 63 кг;

2) Теоретический выход:

Mr (С6Н6) Mr (C6Н5NO2), 78 123,

m (С6Н6) QТ; 1547. 94 QТ;

QТ = (1547. 94 * 123) / 78 = 2440. 98 кг;

Выход C6Н5NO2 по бензолу:

С6Н6 = QФ / QТ * 100% = 736. 63 / 2440. 98 * 100% = 30. 18%

5. Выход на превращенное сырье:

Mr (С6Н6) Mr (C6Н5NO2), 78 123,

m (С6Н6) QТ; 660. 66 QТ;

Qт' = 660. 66 * 123/78 = 1041. 81 кг

в' C6Н6 = QФ / QТ * 100% = 736. 63/1041. 81 *100% = 70. 71%

3. Реклама

15

Оптовая фирма химического сырья предлагает организацию оптовых поставок нитробензола в качестве сырья для производства анилина и селективного растворителя при очистке нефтяных смазочных масел.

Крупным химическим предприятиям

специальные скидки!!!

Заказывая нитробензол у нас вы экономите на стоимости сырья и снижаете себестоимость своей продукции!!!

Обращаться по адресу: г. Казань

ул. Магистральная 76. ООО «Нитробензолхим»

тел. 256−67−89.

Список литературы:

1. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М., «Химия», 1975, 736 с.

2. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза. М.: «Химия», 2008, 846 с.

3. Общая химическая технология /Под ред. А. Г. Амелина. М.: «Химия», 2007, 400 с.

4. Расчеты химико-технологических процессов /Под ред. И. П. Мухленова. Л. :Химия, 2009, 300 с.

5. С. И. Вольфкович Общая химическая технология. М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы. 2009, 633с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой