Дипломная работа: Проектирование мастерской по производству 3,5-динитробензойной кислоты мощностью 13 тонн/год

Таблица №19

Материальный баланс стадии сушки

Для расчёта, какое количество теплоты нужно отвести от аппарата (или подвести) в течение одной операции в периодическом процессе или за единицу времени (в час) в непрерывном процессе необходимо рассчитать тепловой баланс. Тепловой баланс составляется на основе данных операционного или часового материального баланса, данных принятого технологического режима и необходимых технических справочных данных.

Рассчитанный тепловой баланс показывает, какое количество теплоты нужно отвести из аппарата (или подвести) в течение одной операции в периодическом процессе. Эти данные необходимы для определения производительности любого аппарата - реактора.

По принятому технологическому режиму при получении 3,5-динитробензойной кислоты в аппарат вначале загружается кислотная смесь, затем бензойная кислота, потом смесь подогревается до 60°С. Принимаем, что реагенты кислотная смесь поступают в аппарат с температурой 10°С. Затем реакционная масса поступает на стадию разбавления.

1-я стадия - реакция нитрования

Приход:

1. Количество тепла, поступающее в аппарат с реагентами:

 - тепло, поступающее с реагентами, кДж;

 - количество реагента, вносимое в аппарат на одну операцию (см. “Операционный материальный баланс”), кг;

 - теплоёмкость реагентов, которую рассчитывают как аддитивную величину, кДж/ (кгЧК).

Теплоемкости сырья, продуктов реакции и отходов, кДж/ (кгЧград) [11]:

1.  Бензойная кислота 1, 19

2.  Азотная кислота (98%) 1,74

3.  Олеум (20%) 1,34

4.  3,5 - динитробензойная кислота 1,01

5.  Серная кислота 1,40

6.  Вода 4,18

7.  Окислы азота 0,86

8.  Кислород 1,03

9.  Этиловый спирт (50%) 3,32

10.  Диоксид углерода0,90

Приход:

Тепло Q1, поступившее с азотной кислотой (98%):

Тепло Q2, поступившее с олеумом (20%):

Тепло Q3, поступившее с бензойной кислотой:

Тепло Q4 необходимое для нагрева смеси от 10°С до 60°С:

Рассчитаем долю олеума в полученной реакционной смеси:

Определим количество тепла , выделившееся при протекании реакции получения динитробензойной кислоты:

На основании закона Гесса можно записать:

Qреакции=SQобразования продуктов реакции - SQобразования исходных веществ

Теплоты образования исходных веществ и продуктов реакции, [11]:

1.  Бензойная кислота385,14

2.  Азотная кислота (98%) 173,0

3.  3,5 - динитробензойная кислота 464,45

4.  Вода 285,83

Определим удельную теплоту реакции:

где 122 - молекулярная масса бензойной кислоты.

Определим количество тепла , выделившееся при протекании реакции образования серной кислоты (реакции гидратации):

На основании закона Гесса можно записать:

Qреакции=SQобразования продуктов реакции - SQобразования исходных веществ

Теплоты образования исходных веществ и продуктов реакции, [11]:

1.  Оксид серы (VI) 439,0

2.  Вода (98%) 285,83

3.  Серная кислота 813,91

Определим удельную теплоту реакции:

где 80 - молекулярная масса оксида серы (VI).

Расход:

Тепло , отводимое с продуктами реакции:

Тепло , отводимое с газообразными продуктами реакции:

Тепло Q9 - потери в окружающую среду (примем потери 10% от теплоты, необходимой на нагрев смеси):

Тепло Q10, отводимое с охлаждающей водой:

Таблица №20

Операционный тепловой баланс стадии нитрования

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41