Министерство Образования и Науки РФ
Казанский Государственный Технологический Университет
Кафедра Общей Химической Технологии
Реферат
по предмету: Технология химических производств
на тему:
Технология производства циклогексанона дегидрированиемциклогексанола
Казань 2008
Содержание
Технологическая схема процесса получения циклогексанонадегидрированием циклогексанола
Материальный баланс процесса
Технологические и технико-экономические показатели процесса
Реклама
Список литературы
Технологическая схема процесса полученияциклогексанона дегидрированием циклогексанола
Циклогексанон получают из циклогексанолаокислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) пли каталитическимдегидрированием. Кроме дигидрирования при этом протекают дегидратацияциклогексанола в циклогексен, а также расщепление циклогексанола с выделениемуглерода, водорода и воды.
Технологическая схема процессаполучения циклогексанона дегидрированием циклогексанола приведена па рисунке 1.
Циклогексанол-ректификат (99,9%-ный) под давлением азота 0,01-0,015 МПа нагнетается через фильтр 3 вподогреватель 4 типа «труба в трубе», где нагревается до 100-110°С. Далеев испарительно-подогревательпой системе, состоящей из трубчатых аппаратов 5, 6и 7, происходит испарение циклогексанола и перегрев его паров до 430-450°С. Перегретыепары поступают в трубы контактного аппарата 8, заполненные цинк-железнымкатализатором. Содержание в катализаторе 8-11% железа позволяет достичьмаксимальную степень конверсии цпклогексакола, равную 82-93%. Процесс протекаетпри 410 — 420 °С и объемной скорости подачи спирта 0,5 ч-1.
По выходе из контактногоаппарата продукты реакции поступают в конденсатор 11 и далее в сепаратор 12,где конденсат (циклогексанон-сырец) отделяется от водорода. Примерный составцпклогексанона-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 схемапроцесса 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 подвергаютректификации, а водород после очистки используют для гидрирования фенола вциклогексанол.
Для обогрева контактной системыв нижней части топки 9 сжигают топливный газ (метан). Для поддержаниятемпературы топочного газа, равной 500-550 °С, его смешивают с возвратнымтопочным газом из борова. Газ, имеющий такую температуру, проходит в межтрубномпространстве контактного аппарата прямотоком к парам циклогексанола, движущимсяпо трубкам с катализатором. Топочные газы, выходящие из контактного аппаратапри 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 1подают на смешение с продуктами сгорания топливного газа в верхнюю часть топки9.
Условия задачи:
Составить материальный баланспроцесса.
Рассчитать технологические итехнико-экономические показатели.
В основу расчета принимаемследующие реакции:
C6H11OH→C6H1OО+H2
C6H11OH→C6H1O+H2O
Исходные данные:Производительность по циклогексанону, т/сут 400
Состав безводной реакционной смеси:
циклогексанон
циклогексанол
цеклогексен
85
10
5 Потери циклогексанола (% масс) от производительности 2.0 Потери циклогексанона (% масс) от полученного количества 1.0
Материальный баланс процесса
Схема потоков:
/>
С6Н11ОН С6Н11ОН/>/>; С6Н10О;С6Н10; Н2О; Н2 Приход Расход кг/ч кмоль/ч кг/ч кмоль/ч
C6H11ОН
C6H10О
C6H10
Н2О
Н2
20591,84
210,12
2001 + 411,84
16666,67+168,35
820
180
343,58
20,01
171,79
10
10
171,79
Σ1=20591,84
Σ2 = 20591,44
Молярные массы веществ:
Mr (C6H11ОН) =12*6+1*11+16*1+1=100кг/кмоль
Mr (C6H10О) =12*6=1*10+16*1=98кг/кмоль
Mr (C6H10) =12*6+1*10=82кг/кмоль
Mr (Н2О)=1*2+16=18кг/кмоль
Mr (Н2)=1*2 = 2кг/кмоль
1. Производительность реакторапо циклогексанону:
400т/сут=400*1000/24=16666,67
2. Состав безводной реакционнойсмеси циклогексанон:
mполуч(C6H10О) =16666,67 кг/ч;
Wполуч(C6H10О) =m/Мr=16666,66/98=170,07кмоль/час;
циклогексанол:
Wполуч(C6H10О) — 85%
Wнепр(C6H11ОН)- 10%
Wнепр(C6H11ОН)=170,07*10/85=20,01кмоль/час
mнепр(C6H11ОН)= Wнепр * Мr=20,01*100=2001кг/час
циклогексен:
Wполуч(C6H10О) — 85%
W (C6H10) — 5%
W (C6H10) =170,07*5/85=10кмол/ч
m (C6H10) = W * Мr =10*82=820кг/час
3. Масса циклогексанона,учитывая потери 1% масс:
mполуч (C6H10О)- 99%
mпотери(C6H10О) — 1%
mпотери(C6H10О) =16666,67*1/99=168,35кг/час
mвсего(C6H10О) =16666,67+168,35=16835,02кг/час
Wвсего(C6H10О) =mвсего/ Мr=16835,02/98=171,79кмоль/час
4. Количество циклогексанола, прошедшегона образование циклогексанона (целевая реакция).
W1(C6H11ОН)= W (C6H10О) =171,79кмоль/час
5. Количество циклогексанола,пошедшего на образование циклогексена (побочная реакция).
W2(C6H11ОН)= W (C6H10) =10кмоль/час
6. Количество циклогексанола,пошедшего на реакцию, учитывая непрореагировавший:
W0(C6H11ОН)= Wнепр (C6H11ОН) + W1 (C6H11ОН) + W2 (C6H11ОН) =
=20,01+171,79+10=201,8
mобщ(C6H11ОН)= Wобщ* Мr=201,8*100=20180кг/час
7. Масса циклогексанола,пошедшего на реакции, учитывая потери 2% масс.
mп(C6H11ОН)- 2%, mобщ (C6H11ОН) — 98%
mп(C6H11ОН)=20180*2/98=411,84кг/ч
mвсего(C6H11ОН)=20180+411,84=20591,84кг/ч
Wвсего(C6H11ОН)=20591,84/98=210,12кмоль/ч
8. Количество полученной воды.
W (H2О) = W (C6H10) =10кмоль/час,m (H2О) =10*18=180кг/час
9. Количество и масса полученноговодорода:
W (H2) = W (C6H10О) =171,79кмоль/час, m(H2) =171,79*2=343,58кг/час
Технологические и технико-экономические показателипроцесса
Пропускная способность установки::
mвсего(C6H11ОН)= 20591,84кг/ч
Конверсия или степеньпревращения циклогексанола: отношение превращенного сырья к количествуподанного.
αC6H11ОН= mпод(C6H11ОН)- mост (C6H11ОН) / mпод (C6H11ОН) *100%=
= (20591,84 — 2412,84) /20591,84*100%=88,28%
Теоретические расходныекоэффициенты:
по C6H11ОН:
sтC6H11ОН= Mr (C6H11ОН) / Mr (C6H10О) = 100/98= 1,02 кг/кг;
Фактические расходныекоэффициенты:
по C6H11ОН:
sфC6H11ОН= m (C6H11ОН) / m (C6H10О) = 20591,84/16666,67+168,35=
=1,22 кг/кг;
Выход готового продуктарассчитывается на исходное и превращенное сырье.
Фактический выход C6H1OО- выход продукта, количество полученного целевого продукта:
QФ= m (C6H1OО) = 16666,67+168,35=16835,02кг;
Теоретический выход C6H1OО:
C6H11OH→C6H1OО+H2
Mr (C6H11ОН) *стех-е.коэф-ты ¾ Mr (C6H1OО) *стех-е. коэф-ты,
m (C6H11ОН) ¾ QТ;
20591,84 ¾ QТ;
100 ¾ 98,QТ = (20591,84 * 98)/ 100 = 20180 кг;
Выход C6H1OОпо циклогексанолу:
bС2Н2= QФ / QТ *100%= 16835,02 кг / 20180 кг * 100% = 82,42%
Список литературы
1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимическогосинтеза. 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.
5. Капкин В.Д., Савинецкая Т. А, Чапурин В.И. Технология органическогосинтеза. М.: Химия, 2007, 400с.