рефераты рефераты
Главная страница > Курсовая работа: Производство уксусной кислоты  
Курсовая работа: Производство уксусной кислоты
Главная страница
Новости библиотеки
Форма поиска
Авторизация




 
Статистика
рефераты
Последние новости

Курсовая работа: Производство уксусной кислоты


2.3 Технико-технологические расчёты

2.3.1 Материальный баланс реактора и стадии синтеза уксусной кислоты

Исходные данные:

годовая производительность агрегата в расчете на 100%-ю. уксусную кислоту 120000 т; годовой фонд рабочего времени 8450 ч; состав материальных потоков:

технический оксид углерода — поток 1 (т, %): Н2— 1; N2 — 2,0; СО — 97,0;

метанол — поток 2 (ф, %): СН3ОН — 99,9; Н2О —0,1;

дистиллят колонны отгонки легких фракций — поток 3 (w, %): СН3I —48,9; СН3СООН — 22,4; СН3СООСН3 — 4,0; Н2О — 24,7;

кубовые остатки колонны отгонки легких фракций — поток 4 (w, %); СН3СООН — 90,3; С2Н5СООН —0,1; Н2О — 7,7; НI — 1,9;

отдувочные газы реактора — поток 5 (φ, %): Н2 — 5,2; N2— 4,2; СО —30,1; СО2 — 2,7; СН3I — 26,0; СН3СООН — 11,2; СН3СООСН3— 1,1; Н2О — 19,5;

жидкая фаза из реактора — поток 6 (w, %): СН3I — 9,7;СНзСООН — 70,0; СН3СООСН3 — 0,9; С2Н5СООН — 0,1; Н2О— 16,3; HI — 3,0;

отдувочные газы сепаратора СI — поток 7 (φ, %): Н2— 12,0; N2 —9,7; СО —68,8; СО2 — 4,9; СН3I — 4,1; СН3СООН —0,1; СН3СООСН3 —0,1; Н2О 0,3;

количество пропионовой кислоты, образующейся в процессе, 1 кг на 1 т уксусной кислоты;

избыток оксида углерода от стехиометрического расхода 16,4%.

Последовательность расчета:

а) рассчитывают расход сырья и количество продуктов по реакциям получения уксусной кислоты и побочных продуктов;

б) определяют состав материальных потоков 1 — 4 и состав реакционной массы;

в) рассчитывают состав отдувочных газов реактора синтеза, газовой и жидкой фаз сепаратора C1;

г) определяют состав жидкой фазы из реактора, газовой и жидкой фаз сепаратора C2;

д) составляют материальный баланс реактора и стадии синтеза уксусной кислоты.

Часовая производительность реактора по 100%-и уксусной кислоте:

120000*1000/8450=14201,2 кг/ч или 236,687 кмоль/ч

В соответствии с исходными данными образуется пропионовой кислоты:

1*14,2=14,2 кг/ч или 0,192 кмоль/ч

По реакциям

СН3ОН+СО = СН3СООН,                                                             (1)

СН3ОН+2СО + 2Н2 = С2Н5СООН + Н20                                      (2)

расходуется:

метанола: 236,687 + 0,192=236,879 кмоль/ч или 7580,1 кг/ч;

оксида углерода: 236,687+ 0,192*2 = 237,071 кмоль/ч или 6638,0 кг/ч;

водорода: 0,192*2=0,384 кмоль/ч или 0,8 кг/ч;

образуется водяного пара 0,192 кмоль/ч или 3,5 кг/ч.


По реакции

СО + Н2О = СО2+Н2                                                                                                                                    (3)

расходуется 1,85% от общего расхода оксида углерода, что составляет:

237,071 *1,85/(100,00 — 1,85) =4,468 кмоль/ч или 125,1 кг/ч.

Расходуется водяного пара: 4,468 кмоль/ч или 80,4 кг/ч;

образуется

диоксида углерода: 4,468 кмоль/ч или 196,6 кг/ч;

водорода: 4,468 кмоль/ч или 8,9 кг/ч.

Всего расходуется по реакциям (1)—(3)

оксида углерода: 237,071+4,468=241,539 кмоль/ч или 6763,1 кг/ч;

водяного пара: 4,468—0,192=4,276 кмоль/ч или 77,0 кг/ч;

образуется водорода: 4,468—0,384=4,084 кмоль/ч или 8,2 кг/ч.

Фактически подают сырья:

технического метанола: 7580,1*100,0/99,9=7587,7 кг/ч, в том числе воды:

7587,7—7580,1=7,6 кг/ч;

оксида углерода:

241,539* (100+16,4)/100=281,151 кмоль/ч или 7872,2 кг/ч,

где 16,4 — избыток оксида углерода от стехиометрического расхода, %.

Рассчитывают состав технического оксида углерода (поток 1):

H2 N2 CO Сумма

φi(xi), % 1,0 2,0 97,0 100,0

nτ, кмоль/ч 2,898 5,797 281,151 289,846

М, кг/кмоль 2 28 28 -

mτ,кг/ч 5,796 162,316 7872,2 8040,312

Остается оксида углерода в реакционной массе:

281,151—241,539=39,612 кмоль/ч или 1109,1 кг/ч.

Расходуется:

дистиллята колонны отгонки легких фракций:

14201,2*1,8= = 25562,2 кг/ч;

кубовых остатков

14201,2*0,0665=944, 4 кг/ч;

где 1,8 и 0,0665 — массовые отношения подаваемых на синтез продуктов очистки уксусной кислоты и 100%-и уксусной кислоты.

Определяют расход и состав потоков 3 и 4.

Наличие метилацетата в дистилляте колонны отгонки легких фракций объясняется тем, что, хотя на стадии синтеза он практически не образуется, на последующих стадиях вследствие протекания реакций

СН3ОН + СН3СООН = СН3СООСН3+Н2О                                            (4)

СН3СООСН3 + HI = СН3СООН + СН3I                                        (5)

метилацетат накапливается в системе, так как реакция 5 протекает медленнее реакции 4.

Рассчитывают состав дистиллята (поток 3):

CH3I CH3COOH CH3COOCH3 H2O Сумма

wi,% 48,09 22,4 4,0 24,7 100,0

mτ, кг/ч 12499,9 5725,9 1022,5 6313,9 25562,2

Рассчитывают состав кубовых остатков (поток 4):

CH3COOH C2H5C00H H2O HI Сумма

wi,% 90,3 0,1 7,7 1,9 100,0

mτ, кг/ч 852,8 0,9 72,7 17,9 944,4

Состава реакционной массы Таблица 4

mτ,кг/ч

H2

5,796+8,2=13,996

N2

162,316
CO 1109,1

CO2

196,6

CH3I

12499,9

CH3COOH

14201,2+5725,9+852,8=20779,9

CH3COOCH3

1022,5

C2H5COOH

0,9+14,2=15,1

H2O

7,6+6313,9+72,7-77,0=6317,2
HI 17,9
Сумма 42134,512

Молярный поток отдувочных газов реактора синтеза:

39,612*89,0/30,1 = 117,125 кмоль/ч,

Где39,612 — количество оксида углерода в реакционной массе, кмоль/ч; 89,0 — степень отдувкн оксида углерода, %; 30,1—объемная доля оксида углерода в отдувочных газах, %.

Состав отдувочных газов реактора (поток 5) Таблица 5

φi,% nτ,кмоль/ч Мi,кг/кмоль mτ,кг/ч

H2

5,2 6,091 2 12,2

N2

4,2 4,919 28 137,7
CO 30,1 35,255 28 987,1

CO2

2,7 3,162 44 139,1

CH3I

26,0 30,453 142 4324,3

CH3COOH

11,2 13,118 60 787,1

CH3COOCH3

1,1 1,288 74 95,3

H2O

19,5 22,839 18 411,1
Сумма 100,0 117,125 - 6893,9

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

рефераты
Новости