Технология производства циклогексанона дегидрированием циклогексанола
Для обогрева контактной системы в нижней части топки 9 сжигают топливный газ (метан). Для поддержания температуры топочного газа, равной 500−550 °С, его смешивают с возвратным топочным газом из борова. Газ, имеющий такую температуру, проходит в межтрубном пространстве контактного аппарата прямотоком к парам циклогексанола, движущимся по трубкам с катализатором. Топочные газы, выходящие… Читать ещё >
Технология производства циклогексанона дегидрированием циклогексанола (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство Образования и Науки РФ Казанский Государственный Технологический Университет Кафедра Общей Химической Технологии Реферат по предмету: Технология химических производств на тему:
Технология производства циклогексанона дегидрированием циклогексанола Казань 2008
- Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола
- Материальный баланс процесса
- Технологические и технико-экономические показатели процесса
- Реклама
- Список литературы
Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола
Циклогексанон получают из циклогексанола окислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) пли каталитическим дегидрированием. Кроме дигидрирования при этом протекают дегидратация циклогексанола в циклогексен, а также расщепление циклогексанола с выделением углерода, водорода и воды.
Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола приведена па рисунке 1.
Циклогексанол-ректификат (99,9% -ный) под давлением азота 0,01−0,015 МПа нагнетается через фильтр 3 в подогреватель 4 типа «труба в трубе», где нагревается до 100−110°С. Далее в испарительно-подогревательпой системе, состоящей из трубчатых аппаратов 5, 6 и 7, происходит испарение циклогексанола и перегрев его паров до 430−450°С. Перегретые пары поступают в трубы контактного аппарата 8, заполненные цинк-железным катализатором. Содержание в катализаторе 8−11% железа позволяет достичь максимальную степень конверсии цпклогексакола, равную 82−93%. Процесс протекает при 410 — 420 °C и объемной скорости подачи спирта 0,5 ч-1.
По выходе из контактного аппарата продукты реакции поступают в конденсатор 11 и далее в сепаратор 12, где конденсат (циклогексанон-сырец) отделяется от водорода. Примерный состав цпклогексанона-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 схема процесса 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 подвергают ректификации, а водород после очистки используют для гидрирования фенола в циклогексанол.
Для обогрева контактной системы в нижней части топки 9 сжигают топливный газ (метан). Для поддержания температуры топочного газа, равной 500−550 °С, его смешивают с возвратным топочным газом из борова. Газ, имеющий такую температуру, проходит в межтрубном пространстве контактного аппарата прямотоком к парам циклогексанола, движущимся по трубкам с катализатором. Топочные газы, выходящие из контактного аппарата при 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 1 подают на смешение с продуктами сгорания топливного газа в верхнюю часть топки 9.
Условия задачи:
Составить материальный баланс процесса.
Рассчитать технологические и технико-экономические показатели.
В основу расчета принимаем следующие реакции:
C6H11OH>C6H1OО+H2
C6H11OH>C6H1O+H2O
Исходные данные:
Производительность по циклогексанону, т/сут | ||
Состав безводной реакционной смеси: циклогексанон циклогексанол цеклогексен | ||
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 | 20 591,84 | 210,12 | 2001 + 411,84 16 666,67+168,35 343,58 | 20,01 171,79 171,79 | |
У1=20 591,84 | У2 = 20 591,44 | ||||
Молярные массы веществ:
Mr (C6H11ОН) =12*6+1*11+16*1+1=100 кг/кмоль
Mr (C6H10О) =12*6=1*10+16*1=98 кг/кмоль
Mr (C6H10) =12*6+1*10=82кг/кмоль
Mr (Н2О) =1*2+16=18кг/кмоль
Mr (Н2) =1*2 = 2кг/кмоль
1. Производительность реактора по циклогексанону:
400т/сут=400*1000/24=16 666,67
2. Состав безводной реакционной смеси циклогексанон:
mполуч (C6H10О) = 16 666,67 кг/ч;
Wполуч (C6H10О) = m/Мr=16 666,66/98=170,07 кмоль/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:
m получ (C6H10О) — 99%
mпотери (C6H10О) — 1%
mпотери (C6H10О) =16 666,67*1/99=168,35кг/час
mвсего (C6H10О) =16 666,67+168,35=16 835,02кг/час
Wвсего (C6H10О) = mвсего/ Мr=16 835,02/98=171,79кмоль/час
4. Количество циклогексанола, прошедшего на 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=20 180кг/час
7. Масса циклогексанола, пошедшего на реакции, учитывая потери 2% масс.
mп (C6H11ОН) — 2%, mобщ (C6H11ОН) — 98%
mп (C6H11ОН) =20 180*2/98=411,84кг/ч
mвсего (C6H11ОН) =20 180+411,84=20 591,84кг/ч
Wвсего (C6H11ОН) =20 591,84/98=210,12кмоль/ч
8. Количество полученной воды.
W (H2О) = W (C6H10) =10кмоль/час, m (H2О) =10*18=180кг/час
9. Количество и масса полученного водорода:
W (H2) = W (C6H10О) =171,79кмоль/час, m (H2) =171,79*2=343,58кг/час
Технологические и технико-экономические показатели процесса
Пропускная способность установки:
mвсего (C6H11ОН) = 20 591,84кг/ч
Конверсия или степень превращения циклогексанола: отношение превращенного сырья к количеству поданного.
бC6H11ОН= mпод (C6H11ОН) — mост (C6H11ОН) / mпод (C6H11ОН) *100%=
= (20 591,84 — 2412,84) /20 591,84*100%=88,28%
Теоретические расходные коэффициенты:
по C6H11ОН:
т C6H11ОН = Mr (C6H11ОН) / Mr (C6H10О) = 100/98 = 1,02 кг/кг;
Фактические расходные коэффициенты:
по C6H11ОН:
ф C6H11ОН = m (C6H11ОН) / m (C6H10О) = 20 591,84/16 666,67+168,35 =
=1,22 кг/кг;
Выход готового продукта рассчитывается на исходное и превращенное сырье.
Фактический выход C6H1OО — выход продукта, количество полученного целевого продукта:
QФ = m (C6H1OО) = 16 666,67+168,35=16 835,02 кг;
Теоретический выход C6H1OО:
C6H11OH>C6H1OО+H2
Mr (C6H11ОН) *стех-е. коэф-ты Mr (C6H1OО) * стех-е. коэф-ты,
m (C6H11ОН) QТ;
20 591,84 QТ;
100 98, QТ = (20 591,84 * 98) / 100 = 20 180 кг;
Выход C6H1OО по циклогексанолу:
С2Н2 = QФ / QТ * 100% = 16 835,02 кг / 20 180 кг * 100% = 82,42%
1. ??? … ???? ??? ??? ???? ??? … …2-?, …, «???», 2005, 736 ?.
2. ??? … ??? ??? ??? … ?.: «???», 2008, 846 ?.
3. ??? ??? ??? / ??? … … … ?.: «???», 2007, 400 ?.
4. ??? ???-??? ??? / ??? … … … ?.: ???, 2008, 300 ?.
5. ??? …, ??? ?. ?, ??? … ??? ??? … ?.: ???, 2007, 400?.