Реферат: Технология производства гексахлорбензола

Название: Технология производства гексахлорбензола
Раздел: Промышленность, производство

Министерство Образования и Науки РФ

Казанский Государственный Технологический Университет

Кафедра Общей Химической Технологии

Реферат

по курсу:

Технология химических производств

на тему:

Технология производства гексахлорбензола

Казань 2008

Содержание

Теоретическая часть

Задание

Технологические и технико-экономические показатели процесса

Список литературы

Теоретическая часть

Циклогексанон получают из циклогексанола окислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) или каталитическим дегидрированием. Кроме дигидрирования при этом протекают дегидратация циклогексанола в циклогексен, а также расщепление циклогексанола с выделением углерода, водорода и воды.

Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола приведена па рисунке 1.

Циклогексанол-ректификат (99,9% -ный) под давлением азота 0,01-0,015 МПа нагнетается через фильтр 3 в подогреватель 4 типа «труба в трубе», где нагревается до 100-110°С. Далее в испарительно-подогревательпой системе, состоящей из трубчатых аппаратов 5, 6 и 7, происходит испарение циклогексанола и перегрев его паров до 430-450°С. Перегретые пары поступают в трубы контактного аппарата 8, заполненные цинк-железным катализатором. Содержание в катализаторе 8-11% железа позволяет достичь максимальную степень конверсии цпклогексакола, равную 82-93%. Процесс протекает при 410 — 420 °С и объемной скорости подачи спирта 0,5 ч-1
.

По выходе из контактного аппарата продукты реакции поступают в конденсатор 11 и далее в сепаратор 12, где конденсат (циклогексанон-сырец) отделяется от водорода. Примерный состав цпклогексанона-сырца (в%):

Циклогексанол 80-81

Продукты уплотнения 1 — 1,1

Циклогексанол 17—18

Циклогексен 0,5-0,6Вода 0,2-0,3

Рисунок 1. Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола:

1 — ротационная газодувка;

2 — насос;

3 — фильтр;

4 — подогреватель;

5, 6 — испарители;

7 — перегреватель;

8 — контактный аппарат;

9 — тонка;

10 — воздуходувка;

11 — конденсатор;

12 — сепаратор.

Циклогексанол-сырец подвергают ректификации, а водород после очистки используют для гидрирования фенола в циклогексанол.

Для обогрева контактной системы в нижней части топки 9 сжигают топливный газ (метан). Для поддержания температуры топочного газа, равной 500-550 °С, его смешивают с возвратным топочным газом из борова. Газ, имеющий такую температуру, проходит в межтрубном пространстве контактного аппарата прямотоком к парам циклогексанола, движущимся по трубкам с катализатором. Топочные газы, выходящие из контактного аппарата при 430-480 °С, используются для обогрева испарительно-перегревательной системы (аппараты 5, 6 и 7). Далее часть топочных газов, имеющих температуру 340-300 °С, выпускают в атмосферу, а остальной газ с помощью ротационной газодувки 1 подают на смешение с продуктами сгорания топливного газа в верхнюю часть топки 9.

Задание

Составить и описать технологическую схему производства гексахлорбензола;

составить материальный баланс процесса;

рассчитать технологические и технико-экономические показатели.

В основу расчета принять следующие реакции:

C6
H6
+6Cl→C6
Cl6
+3HCl

C6
H6
+3Cl2
→C6
H3
Cl3
+3HCl

Исходные данные

Материальный баланс:

Производительность установки по гексахлорбензолу 30

Состав реакционной смеси% масс

гексахлорбензол

трихлорбензол

бензол

хлор

20

0.5

78

1.5

Концентрация бензола,% масс 98
Концентрация хлора,% масс 95
Потери бензола,% масс 3

Mr (C6
Сl6
) =12*6+35.45*6=284.7 кг/кмоль

Mr (C6
H3
Сl3
) =12*6+1*3+35.45*3=181.35 кг/кмоль

Mr (C6
H6
) =12*6_1*6с= 78 кг/кмоль

Mr ( (Cl2
) = 35.45*2 = 70.9 кг/кмоль

Mr (HCl) =1+35.45 = 36.45 кг/кмоль

1. Производительность установки = 30 т/сут

m (C6
Сl6
) = 30 * 1000/24 = 1250 кг/ч

w (C6
Сl6
) = 1250|284/7 = 4.39 кмоль/ч

2. Состав реакционной смеси:

трихлорбензол

1250 — 20%

х — 0.5%

х = m (C6
H3
Сl3
) = 1250 * 0.5/20 = 31.25 кг/ч

w (C6
H3
Сl3
) = 31.25/181.35 = 0.17 кмоль/ч

не прореагировавший бензол

1250 — 20%

х — 78%

х = mнепр
(C6
H6
) = 1250 * 78/20 = 4875 кг/ч

wнепр
(C6
H6
) = 4875/78 = 62.5 кмоль/ч

не прореагировавший хлор

1250 — 20%

х — 0.5%

х = mнепр
(Cl2
) = 1250 * 1.5/20 = 93.75 кг/ч

wнепр
(Cl2
) = 93.75/70.9 = 1.32 кмоль/ч

3. Найдем массу и количество прореагировавшего бензола:

wпрор
(C6
H6
) = w1
(C6
H6
) + w2
(C6
H6
),

где w1
(C6
H6
) — количество бензола пошедшего на целевую реакцию;

w2
(C6
H6
) — количество бензола пошедшего на образование трихлорбензола.

w1
(C6
H6
) = w (C6
Сl6
) = 4.39 кмоь/ч

w2
(C6
H6
) = w (C6
H3
Сl3
) = 0.17 кмоль/ч

wпрор
(C6
H6
) = 4.39+0.17 = 4.56 кмоль/ч

4. Найдем общее количество и массу бензола, с учетом не прореагировавшего:

wобщ
(C6
H6
) = wпрор
(C6
H6
) + wнепрор
(C6
H6
) = 67.06 кмоль/ч

mобщ
(C6
H6
) = 67.06 * 78 = 5230.68 кг/ч

5. Найдем массу потерь, количество и массу вступившего в реакцию бензола, учитывая потери:

5220.68 — 97%

х — 100%

х = mвсего (
C6
H6
) = 5230.68 * 100/97 = 5392.45 кг/ч

mпотерь (
C6
H6
) = 5392.45 — 5230.68 = 161.77 кг/ч

wпотерь
(C6
H6
) = 161.77/78 = 2.07 кмоль/ч

wвсего чист
(C6
H6
) = 5392.45/78 = 69.13 кмоль/ч

6. Найдем массу примесей бензола:

5392.45 — 98%

х — 2%

х = mприм (
C6
H6
) = 5392.45 * 2/98 = 110.05 кг/ч

7. Найдем количество хлора, прошедшего на обе реакции:

w (Cl2
) = w1
(Cl2
) + w2
(Cl2
),

где w1
(Cl2
) — количество хлора, пошедшего на образование гексахлорбензола, w2
(Cl2
) — количество хлора на обр-е трихлорбензола.

w1
(Cl2
) = 6 * w1
(Cl2
) = 26.34 кмоль/ч,

w2
(Cl2
) = 3 * w2
(C6
H6
) = 0.51 кмоль/ч

wпрор
(Cl2
) = 26.34 + 0.51 = 26.85 кмоль/ч

8. Найдем количество и массу чистого, вступившего в реакцию, учитывая не прореагировавший:

wвсего чист
(Cl2
) = wпрор
(Cl2
) + wнепр
(Cl2
) = 26.85 + 1.32 = 28.17 кмоль/ч

m всего чист
(Cl2
) = 28.17 * 70.9 = 1997.25 кг/ч

9. Найдем массу примесей хлора:

1997.5 — 95%, х — 5%

х = mприм (
Cl2
) 1997.5 * 5/95 = 105.13 кг/ч

10. Найдем количество хлороводорода, полученного в общих реакциях:

w (НCl) = w1
(НCl) + w2
(НCl),

где w1
(НCl) кол-во НCl полученного в первой реакции; w2
(НCl) – кол-во НCl полученного во второй реакции.

w1
(НCl) = 6 * w (С6
Cl6
) = 4.39 * 6 = 26.34 кмоль/ч

w2
(НCl) = 3 * w (C6
H3
Сl3
) = 3 * 0.17 = 0.51 кмоль/ч

w (НCl) = 26.34 + 0.51 = 26.85 кмоль/ч

m (НCl) = 26.85 * 36.45 = 978.68 кг/ч

Технологические и технико-экономические показатели процесса

Пропускная способность установки: 7604,88 кг/ч

Конверсия или степень превращения бензола =M (C6
H6
) подано — M (C6
H6
) непрореагировало / M (C6
H6
) подано * 100%= 5392,45-5036,77 /5392,45 * 100% = 6,5%

Теоретические расходные коэффициенты по С6
Н6
:

sт
С
6
Н
6
= Mr (C6
H6
) / Mr (C6
Cl6
) = 78/284,7 = 0,274 кг/кг;

по Cl2
:

sт
Cl2
= Mr (Cl2
) / Mr (C6
Cl6
) = 70,9/ 284,4 = 0,249 кг/кг.

Фактические расходные коэффициенты:

по С6
Н6
:

sф
С6Н6
= m (C6
H6
) / m (C6
Cl6
) = 5392,45/1250 = 4,402 т/т;

по Cl2
:

sф
HCl
= m (Cl2
) / m (C6
Cl6
) = 1997,25/1250 = 1,682 т/т.

Выход на поданное сырье:

Фактический выход C6
Cl6
:

QФ
= m (C6
Cl6
) = 1250 кг;

Теоретический выход C6
Cl6
:

Mr (С6
Н6
) ¾Mr (C6
Cl6
), 78 ¾ 284,7,m (С6
Н6
) ¾QТ
; 5392,45 ¾QТ;

QТ
= (5392,45 * 284,7) / 78 = 19682,44 кг;

Выход C6
Сl6
по бензолу:

bС6
Cl
6
= QФ
/ QТ
* 100%= 1250/19682,44 кг * 100% = 6,35%

5. Теоретический выход C6
Cl6,
рассматриваемый, исходя из кол — ва превращенного С6
Н6:

78 — 284.7

mпревр
6
Н6
) — Qт

Qт
‘ = (5392.45 — (4875 — 161.77)) * 284.7/78 = 1161.43 кг

Выход C6
Cl6
на превращенный С6
Н6:

β’ C
6Н6
= QФ
/ QТ
* 100% = 1250/1161.43 *100% = 107,63%

Список литературы

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд.2-е, пер.М., «Химия», 2005, 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, 2008, 300 с.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

ПРИХОД РАСХОД

С6
Сl6

C6
Н3
Сl

С6
Н6

Cl2

HCl

C6
H6примесь

Cl2
примесь

5392.45

1997.25

110.05

105.13

69.13

28.17

1250

31.5

4875+161.77потери

93.75

978.68

110.05

105.13

4.39

0.17

62.5+2.07потери

1.32

26.85

Σ = 7604.88 Σ = 7605.63