Міністерство Освіти і Науки РФ
Казанський Державний Технологічний Університет
Кафедра Загальної Хімічної Технології
Курсова робота
на тему:
Технологія виробництва оцтової кислоти окисленням ацетальдегіду киснем повітря
Казань 2010
Зміст:
Теоретична частина
v Технологічна схема виробництва оцтової кислоти окисленням ацетальдегіду киснем повітря
v Умови завдання
v Матеріальний баланс процесу
v Технологічні і техніко-економічні показники процесу
Реклама
Список літератури
Теоретична частина
Оцтова кислота СН 3 СООН - безбарвна рідина зі специфічним різким запахом (т. кіп. 118,1 В° С; щільність 1,05 г/см 3 ). Змішується у усіх відношеннях з водою, ефіром, добре розчиняє сірку, фосфор, галоідоводороди. Безводна оцтова кислота (так звана крижана оцтова кислот; т. затв. 16,6 В° С) є гарним розчинником багатьох органічних речовин. Оцтова кислота - вельми стабільне з'єднання: пари її не розкладаються при нагріванні до 400 В° С (І навіть трохи вище); теплота згоряння 3490 ккал/кг.
Пари оцтової кислоти діють дратівливо па слизові оболонки, особливо на слизові оболонки очей. Концентрована оцтова кислота викликає опіки.
На малюнку 1 показана технологічна схема виробництва оцтової кислоти окисленням ацетальдегіду. Розчин каталізатора, приготований в апараті 1 шляхом розчинення ацетату марганцю, в оцтовій кислоті, разом з охолодженим ацетальдегідом подають в нижню частину окисної колони 4. Кисень вводять в 3-4 нижні царги колони. Для розведення паро-газової суміші (щоб не допустити накопичення надоцтової кислоти) у верхню частину колони безперервно подають азот. В процесі окислення в нижній частині колони підтримують температуру 60 В° С і надлишковий тиск 3,8-4,0 ат, у верхній-відповідно 75 В° С і 2,8-3,0 ат. Ретельне регулювання температури має дуже велике значення, так як зменшення її нижче 60-70 В° С призводить до накопичення надоцтової кислоти, а підвищення - до посилення побічних реакцій, зокрема реакції повного окислення ацетальдегпда.
Паро-газова суміш з окисної колони надходить у конденсатор 5, де при 20-30 В° С конденсуються пари оцтової кислоти і води; конденсат, в якому розчинена велика частина непрореагировавшего ацетальдегпда, після відділення від газів в сепараторі 6 повертається в нижню частину окисної колони. Гази після відмивки в скрубері 7 від залишків альдегіду і кислоти виводять в атмосферу.
Оцтова кислота (сирець), безперервно відбирається із розширеній частині окисної колони 4, надходить в ректифікаційної колони 8, в якій з сирцю отгоняются нізкокіпящне з'єднання. Звільнена від низькокиплячих домішок оцтова кислота безперервно надходить в кип'ятильник 13 ректифікаційної колони 14, де при 125 В° С оцтова кислота випаровується, відділяючись від каталізатора, паральдегід, кротоновий кислоти і продуктів осмоления. Пари оцтової кислоти конденсуються в дефлегматоре 15, звідки частина кислоти повертається на зрошення колони 14, деяка кількість направляється в апарат 1 для приготування каталізаторного розчину, а більша частина надходить для очистки від домішок в реактор 16. Тут оцтову кислоту обробляють перманганатом калію для окислення містяться в ній домішок.
Для відділення утворився ацетату марганцю кислоту знову випаровують при 120 - 125 В° З в випарнику 17, звідки пари її надходять в насадок колоні 18. Очищена кислота (ректифікат) є товарним продуктом.
Малюнок 1. Схема виробництва оцтової кислоти окисленням ацетальдегіду: 1 - апарат для приготування розчину каталізатора; 2-проміжний бак; 3 - сховище ацетальдегіду; 4 - окислювальна колона; 5, 11 - конденсатори; 6 - сепаратори; 7 - скрубер; 14-тарілчасті ректифікаційні колони; 9, 13 - кип'ятильники; 10, 15, 19-дефлегматори; 12 - збірник кислоти; 16 - реактор; 17 - випарник; 18-насадочное ректифікаційна колона.
Умови завдання:
1. Скласти і описати технологічну схему виробництва оцтової кислоти окисленням ацетальдегіду киснем повітря.
2. Скласти матеріальний баланс процесу.
3. Розрахувати технологічні і техніко-економічні показники.
4. Реклама
В основу розрахунку прийняти наступні реакції:
CH3-CHO +0.5 O2 - CH3COOH
3CH 3 -CHO +3 O 2 - CH 3 COOOH + HCOOH + H 2 O + CO 2
Вихідні дані:
Кількість реакційній суміші т/добу
41
Склад реакційної суміші (без обліку води)% мас
1. оцтова кислота
2. ацетальдегід
3. мурашина кислота
92
7
1
Склад технічного ацетальдегіду% мас:
1. ацетальдегід
2. вода
98
2
Надлишок повітря по порівнянні зі стехіометрією
1.4
Втрати ацетальдегіду (% Мас) від маси технічного ацетальдегіду
2
Повітря:
кисень - 23%
азот - 77%
Матеріальний баланс процесу:
СН 3 СОН; Н 2 Про; Про 2 ; N 2 СН 3 СОН; Н 2 Про; СН 3 СООН; НСООН
СО 2 ; Про 2 ; N 2
Прихід
Витрата
кг/год
кмоль/год
кг/год
кмоль/год
H 2 O
26.83
1.49
33.48
1.86
СН 3 СОН
1314.72
28.88
119.58 +26.4 втрати
2.72
СН 3 СООН
0
0
1571.66
26.19
НСООН
0
0
17.08
0.37
CО 2
0
0
16.28
0.37
Про 2 ...