Расчетное задание по химической технологии

Расчетное задание по химической технологии

Федеральное агентство по образованию

Казанский государственный технологический университет

Кафедра общей химической технологии

Расчетное задание по химической технологии

Работу выполнила:

Авдиенко Светлана

Работу проверила: Анисимова В.И.

Казань-2013

Содержание

Введение

1. Задание

2. Технологическая схема

3. Схема материальных потоков

4. Расчет материального баланса

5. Материальный баланс

6. Технико-экономические показатели

Заключение

Список используемых источников

Введение

Малеиновый ангидрид - органическое соединение с формулой . В чистом состоянии - бесцветное или белое твёрдое вещество.

Малеиновый ангидрид был впервые получен в 1919 году Вейссом и Даунсом (фирма "Баррет") парофазным окислением бензола над пятиокисью ванадия. Малеиновый ангидрид обладает большой реакционной способностью и поэтому используется в производстве полимеров, фармацевтических препаратах, присадок, сельскохозяйственных химикатов и т.д. Наибольшая доля его потребления приходится на производство пластмасс. Спрос на полиэфирные смолы обуславливает в основном развитие производства малеинового ангидрида. Полиэфирные пластмассы находят применение в ряде отраслей промышленности. Следующим по важности потребителем малеинового ангидрида является производство алкидных смол. Применение малеинового ангидрида позволяет создавать поверхностные алкидные покрытия с повышенной ударной вязкостью, а также удлиняет срок их службы. Малеиновый ангидрид применяется для синтеза ряда химических препаратов для сельского хозяйства, таких как гидразит малеиновой кислоты - регулятор роста клубней картофеля, дефолиант - эндоталл, применяемый для ускорения опадания листа и коробочки хлопка и др. Малеиновый ангидрид также является сырьем для производства фумаровой и яблочной кислот, заменяющих в пищевой промышленности дорогостоящую лимонную кислоту, используемую в кондитерских изделиях и при производстве соков и напитков. Химические продукты на основе малеинового ангидрида применяются для обработки бумаги, они служат заменителем натуральной канифоли. На основе малеинового ангидрида вырабатываются присадки и стабилизаторы для топлив. Изо всего выше сказанного можно отметить, что малеиновый ангидрид имеет важное народнохозяйственное значение.

Синтез

Традиционный способ производства - окисление бензола или других ароматических соединений. Но к 2006 году, лишь на немногих производствах сохранился этот способ. Из-за роста цен на бензол, а также из экологических соображений, большинство производств в качестве сырья используют н-бутан.

Химические свойства

Химические свойства малеинового ангидрида чрезвычайно разнообразны, из-за его высокой реакционной способности и наличии двух функциональных групп:

При взаимодействии с водой образуется малеиновая кислота, цис-HO2CCH=CHCO2H. При взаимодействии со спиртами образуются неполные эфиры, например цис-HO2CCH=CHCO2CH3

Малеиновый ангидрид - очень активный диенофил в реакциях Дильса-Альдера

Малеиновый ангидрид также используется для производства тетрагидрофурана.

Химическая формула

Молярная масса - 98,06 г/моль

Плотность - 1,48 г/см³

Температура плавления - 52,85° С

Температура кипения - 202° С

малеиновый ангидрид окисление бутилен

1. Задание

Задача №1

1) Составить и описать технологическую схему производства малеинового ангидрида парафазным окислением бутилена кислородом воздуха.

) Составить материальный баланс процесса.

) Рассчитать технологические и технико-экономические показатели.

В основу расчёта принять следующую реакцию:

Исходные данные:

1)Пропускная способность установки по бутиленовой фракции, - 1000

) Состав бутиленовой фракции, % объём:

Бутилен -80

Бутан - 20

) Объёмное соотношение "воздух-бутилен": 75:1

) Потери бутилена, % масс. От поданного количества - 2.0

) Конверсия бутилена, % - 85

. Технологическая схема

1. Пары бутан-бутиленовой фракции (ББФ) смешивают с воздухом и нагревают под давлением 0,15 МПа подают в контактный аппарат с молибденовым катализатором, где при температуре 427-482°С протекает реакция

Для отвода тепла в межтрубном пространстве реактора циркулирует расплав солей. Выходящие из реактора контактные газы отдают свою теплоту в котле утилизаторе, теплообменнике и холодильнике. Малеиновый ангидрид из газов поглощается водой в виде малеиновой кислоты, которую далее дегидрируют снова в ангидрид. Товарный малеиновый ангидрид выделяют азеотропной перегонкой и ректификацией. Из несконденсировавшихся газов путем охлаждения выделяют непревращенный бутилен и возвращают обратно в процесс.

Рисунок 1 - Функциональная схема производства малеинового ангидрида парофазным окислением бутилена кислородом воздуха.

Рисунок 2 - Операторная схема производства малеинового ангидрида парофазным окислением бутилена кислородом воздуха.

Рисунок 3 - Технологическая схема производства малеинового ангидрида парофазным окислением бутилена кислородом воздуха.

3. Схема материальных потоков

. Расчет материального баланса

Пропускная способность по ББФ - 1000м/сут = 1000/24 = 41,67 м/ч

1) Находим состав ББФ:

41,67 м/ч - ББФ - 100%

Х м/ч - тех - 80%  м/ч -масса бутилена

,67 м/ч - ББФ - 100%

Х м/ч-тех-20%  м/ч -масса бутана

2) Конверсия бутилена составляет 85%, тогда:

) Находим потери бутилена:

4) Находим по реакции массы остальных компонентов:

а) масса образован. :

56 - - (28,34-0,67)

54 -- Х

х =

б) масса превращенного :

56 - - (28,34-0,67)

96 - - Х

х =

в) масса образован.  :

56 - - (28,34-0,67)

98 -- Х

х =

Из объемного соотношения "воздух:бутилен"=75:1 находим массу воздуха:

. Материальный баланс

6. Технологические и технико-экономические показатели процесса

а) производительность:48,42

б) Пропускная способность по - 33,34

в) Выход малеиного ангидрида на поданный бутилен:

33,34 - - 56

х - - 98

Gт =58,34

г) теоритический и фактический расходные коэффициенты по сырью.

теоретические:

фактические:

Заключение

В данной расчетной работе приведён расчет получения малеинового ангидрида парафазным окислением бутилена кислородом воздуха. Приведена и описана технологическая схема процесса, рассчитаны материальный баланс и технико-экономические показатели. Для технико-экономических расчетов необходимо было вычислить конверсию реагента, которая показывает, какая часть поданного реагента, вступила в целевую реакцию к данному моменту времени, выход целевого продукта, которая в свою очередь показывает какая часть от максимально возможного количества продукта образовалось к данному моменту времени, а также расходные коэффициенты, то есть количество сырья, затраченное на единицу полученного целевого продукта.

Список используемых источников

1. Сайты: wikipedia.org

. В.С.Бесков "Общая химическая технология и основы промышленной экологии", 1999г.