Курсовые химико-технологических процессов


Далее...




Производство этанола прямой гидратацией этилена

  

Задание  Провести расчеты и составить материальный баланс реактора гидратации при производстве синтетического этилового спирта.
Исходные данные:
– производительность установки по этиловому спирту 120000 кг/ч;
– распределение этилена на образование продуктов, % масс.: этилового спирта С1 =95,5; диэтилового эфира С2 =2; ацетальдегида С3 =1,5; полимеров С4 =1,0;
– мольное соотношение водяной пар: этилен = 0,7:1;
– конверсия этилена за один проход 4,5%.
Примечание: для упрощения расчетов принимаем концентрации исходных продуктов (этилена и воды) равными 100%.

Решение

При прямой гидратации этилена на фосфорно-кислотном катализаторе помимо основной реакции:

CH2=CH2 + H2O ↔ CH3–CH2OH         (1)

протекают побочные реакции:

–образование диэтилового эфира

2CH2=CH2 + H2O ↔ CH3–CH2–O–CH2–CH3, (2)

– образование ацетальдегида

2CH2=CH2 + H2O ↔ CH3–CHO+ CH3–CH3, (3)

– образование полимеров (олигомеров).

Расход этилена рассчитываем исходя из заданного распределения его на образование продуктов реакции и стехиометрических уравнений реакции. 

 

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство оксида этилена

Задание Составить материальный баланс реактора окисления этилена воздухом при производстве оксида этилена.
Исходные данные:
– степень окисления этилена 0,5;
– состав исходной газовой смеси, % об.: этилен – 2,8; воздух – 97,2.
Молекулярные массы, кг/кмоль:
этилен – 28;
оксид этилена – 44;
кислород – 32;
азот – 28.
Расчет вести на 1 т оксида этилена.

Решение

При прямом каталитическом окислении этилена протекает реакция:

CH2=CH2 + 1/2O2 → CH2(O)CH2.

Теоретический расход этилена на 1 т оксида этилена в соответствии с уравнением реакции равен

Gт = Mэ / Mоэ × 1000= 636,4 кг,

где Mэ, Mоэ – молекулярные массы этилена и его оксида соответственно, кг/кмоль.

С учетом степени окисления требуется этилена

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство формальдегида

Задание Провести материальные расчеты и составить материальный баланс реактора для каталитического окислительного дегидрирования метанола в формальдегид. Производительность реактора 10000 т/год CH2O.
Исходные данные:
–степень превращения метанола в формальдегид 0,7;
–общая степень превращения метанола (с учетом побочных реакций) 0,8;
–содержание метанола в спирто-воздушной смеси 40% об.;
–мольное соотношение побочных продуктов в продукционном газе HCOOH: CO2 : CO: CH4 = 1,8 : 1,6: 0,1: 0,3.
Агрегат работает 341 день в году.
Процесс превращения протекает на твердом серебряном катализаторе при 550 – 6000С.
Молекулярные массы,кг/кмоль:
формальдегид –30;
метанол – 32;
кислород – 16;
муравьиная кислота – 46;
диоксид углерода – 44;
оксид углерода – 28;
водяной пар – 18;
метан – 16;
кислород – 32;
азот – 28.

Решение

Окислительное дегидрирование метанола протекает одновременно по двум реакциям:

CH3OH+ 0,5O2 → CH2O+ H2O, (1)
CH3OH → CH2O+ H2. (2)

Обычно на реакцию подают около 80% воздуха от количества, соответствующего мольному отношению СН3ОН : О2 =2 : 1, и проводят процесс с неполным сгоранием образовавшегося водорода по реакции:

H2 + 0,5O2 → H2O. (3)

Выходящие из контактного аппарата газы содержат 20–21% масс. формальдегида, 36 –38 %масс.азота и примеси в виде СО2, СО, СН4, Н2, СН→ОН, НСООН и др. Примеси образуются по реакциям:

CH3OH → CO+ 2H2, (4)
CH3OH+ H2 → CH4 + H2O, (5)
CH3OH+ O2 → HCOOH+ H2O, (6)
CH3OH+ 1,5O2 → CO2 + 2H2O. (7)

Реакция (3) стехиометрически зависима, так как она в сумме с реакцией (2) дает реакцию (1), поэтому ее следует из балансовых расчетов исключить. Часовая производительность реактора ...

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство уксусной кислоты

Задание Провести материальные расчеты и составить материальный баланс стадии каталитического окисления ацетальдегида кислородом.

Исходные данные:
– производительность установки по уксусной кислоте 35000 т/год;
–производство работает 8000 ч/год;
–степень превращения ацетальдегида 99,2%;
–содержание уксусной кислоты в товарном продукте 99,5%масс.;
–конверсия кислорода 98%;
–содержание азота в кислороде 2%.

Состав технического ацетальдегида, поступающего на окисление, % масс.:
–ацетальдегид 99,5;
–паральдегид 0,1;
–уксусная кислота 0,1;
–кротоновый альдегид 0,1;
–вода 0,2.

Распределение ацетальдегида (в % масс.) на образование:
–уксусной кислоты 96,0;
–метилацетата 0,95;
–муравьиной кислоты 1,4;
–этилидендиацетата 0,25;
–диоксида углерода 1,4.

Потери, % масс.:
–при окислении 4;
–при ректификации 5,5.

В качестве катализатора используется раствор ацетата марганца. Состав катализаторного раствора, % масс.: 

раствора, % масс.:
–ацетат марганца 3,5;
–уксусная кислота 70;
–вода 26,5.
Ацетат марганца подается в количестве 0,065% от массы технического ацетальдегида, поступающего на окисление.

Решение

В аппарате протекают реакции образования:

– уксусной кислоты CH3CHO+ 0,5O2 → CH3COOH; (1)

– метилацетата 3CH3CHO+ 0,5O2 → 2CH3C(O)OCH3; (2)

– муравьиной кислоты CH3CHO+ 1,5O2 → 2НCOOH; (3)

– этилидендиацетата 3CH3CHO+ O2 → CH3CH(OC(O)CH3)2 + H2O; (4)

–диоксида углерода CH3CHO+ 2,5O2 → 2CO2 + 2H2O; (5)

–кротоновой кислоты CH3CH=CHCHO+ 0,5O2 → CH3CH=CHCOOH. (6)

Часовая производительность Пч = 35000/8000 = 4,375 т/ч или 4375 кг/ч.

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство хлорбензола

Задание Произвести материальные расчеты и составить материальный баланс процесса хлорирования бензола в производстве 1т хлорбензола.
Исходные данные:
Состав жидких продуктов реакции, % масс.:
–бензола 65;
–хлорбензола 32;
–дихлорбензола 2,5;
–трихлорбензола 0,5.
Технический бензол содержит 97,5% масс.чистого бензола. В техническом хлоре содержание чистого вещества 98% масс.
Молекулярные массы, кг/кмоль:
бензол – 78;
хлорбензол – 112,5;
дихлорбензол – 147;
трихлорбензол – 181,5;
хлор – 71;
хлористый водород –36,5.

Решение

Хлорбензол получают, пропуская хлор в жидкий бензол в присутствии хлорида железа. По мере образования хлорбензола по основной реакции:

C6H6 + Cl2 → C6H5Cl+ HCl (1)

происходит дальнейшее хлорирование с образованием ди- и трихлорбензола:

C6H5Cl+ Cl2 → C6H4Cl2 + HCl или C6H6 + 2Cl2 → C6H4Cl2 + 2HCl, (2)

C6H4Cl2 + Cl2 → C6H3Cl3 + HCl или C6H6 + 3Cl2 → C6H3Cl3 + 3HCl. (3)

Чтобы предотвратить образование больших количеств полихлоридов, хлорирование следует прекращать при содержании в реакционной смеси 60–65% введенного бензола...

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство циклогексанона дегидрированием циклогексанола

Задание Производство циклогексанона дегидрированием циклогексанола
Исходные данные:
– мощность установки по циклогексанону 40000 т/год;
– ресурс рабочего времени по данным действующего производства 8000 ч/год;
– степень превращения циклогексанола 62 %;
– избирательность (%) по циклогексанону – 98; циклогексену – 0,5; дианону – 1,5.
Состав сырья, подаваемого на дегидрирование, % масс.: –циклогексанол 99; –циклогексанон 0,5; –эфиры 0,5.
Состав циклогексанона, % масс.:
– циклогексанон 99,9;
– примеси (циклогексанол, вода, спирты) 0,1.
Потери циклогексанола с водородом 0,1 % масс.
Потери циклогексанона при ректификации 2 % масс.
Молекулярные массы, кг/кмоль:
вода – 18;
циклогексанол – 100;
циклогексанон – 98;
циклогексен – 82;
дианон – 178.

Решение

При проведении процесса дегидрирования циклогексанола протекают следующие реакции:


Часовая производительность по циклогексанону ....

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство карбамида

Задание Составить материальный баланс стадии синтеза карбамида. Мощность производства 450000 т/г.
Исходные данные:
– эффективное время работы установки 335 сут;
– концентрация исходного аммиака 100%масс.;
– избыток аммиака от стехиометрического количества 100%;
– степень превращения карбамата аммония 60%.
Состав технического диоксида углерода, % масс.:
– диоксид углерода 98;
– примеси 2.
Потери карбамида 7 % масс.
Молекулярные массы, кг/кмоль: аммиак – 17; карбамат аммония – 78; карбамид – 60; диоксид углерода – 44; хлор – 71; хлористый водород –36,5; вода – 18; гидроксид аммония – 35.

Решение

Процесс образования карбамида протекает в две стадии: сначала двуокись углерода реагирует с аммиаком, образуя карбамат аммония:

CO2 + 2NH3 ↔NH2COONH4, (1)

затем карбамат разлагается на карбамид и воду:

NH2COONH4 ↔NH2CONH2 + H2O. (2)

Выделяющаяся вода взаимодействует с избыточным аммиаком с образованием гидроксида аммония:

Н2O+ NH3 →NH4OH. (3)

Часовая производительность по карбамиду
Пч = 450000000 / 335 × 24 = 55970 кг/ч.

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство стирола дегидрированием этилбензола ….

Задание Составить материальный баланс стадии дегидрирования этилбензола в стирол; мощность установки 100000 т/г целевого продукта.
Исходные данные:
–производство работает 335 дней в году;
–конверсия этилбензола 0,4;
–массовое соотношение этилбензола к водяному пару 1:3;
–селективность по этилбензолу 90 %;
– жидкого этилбензола приходится 0,25 м3/ч на 1 м3 катализатора.
Состав органической фазы, поступающей на ректификацию, % масс.:
этилбензола – 60,89;
стирола – 35,86;
бензола – 1,51;
толуола –1,76.
Состав реакционного газа на выходе из установки, % об.:
водорода – 88,24;
этилена – 5,88;
метана – 5,88.

Решение

Дегидрирование этилбензола проводят на железохромкалиевом катализаторе при температуре 570 – 6200С. В реакторе протекают следующие реакции:

основная C6H5C2H5 ↔ C6H5CH=СН2 + H2, (1)

побочные C6H5C2H5 → C6H6 + CH2=СН2, (2)

C6H5C2H5 + Н2 → C6H53 + СH4. (3)

Часовая производительность по стиролу Пч = 100000 ∙ 103/(335 ∙ 24) = 12438 кг/ч.

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство акрилонитрила окислительным аммонолизом пропилена

Задание Провести материальные расчеты и составить материальный баланс реактора окислительного аммонолиза пропилена производительностью по нитрилу акриловой кислоты (НАК) 120000 т/год.
Исходные данные:
– число рабочих часовв году Z = 8000;
– потери НАК 2%масс.;
– мольное соотношение NН3 : О2 : Н2О : С3Н6 = 0,9 : 1,7 : 3,0 : 1,0;
– конверсия пропилена 85%;
– селективность по пропилену 80%.
Состав пропиленовой фракции, % масс.: С2Н6 – 0,4; С3Н6 – 98,6; С3Н8 – 1,0.
Распределение пропилена на образование продуктов реакции (селективность), доли ед.:
НАК – 0,80;
(НСN+ CН3СN) – 0,05;
(СН3СN+ CH4) – 0,035;
СО2 – 0,07;
СН2=СН–СНО – 0,015;
полимеров – 0,03.
Молекулярные массы, кг/кмоль:
аммиак – 17;
НАК – 53;
пропилен – 42;
циановодород – 27;
ацетонитрил – 41;
акролеин – 56;
вода – 18;
метан – 16;
кислород – 32;
диоксид углерода – 44.

Решение

Процессы, протекающие при окислительном аммонолизе пропилена, выражаются реакциями:

С3Н6 + 1,5О2 + NН3 → СН2=СН–CN+ 3Н2О, (1)

С3Н6 + 2О2 + 2NН3 → НСN+ СН3CN+ 4Н2О, (2)

С3Н6 + 0,5О2 + NН3 → СН3СN+ СН4 + Н2О, (3)

С3Н6 + 4,5О2 → 3СО2 + 3Н2О, (4)

С3Н6 + О2 → СН2=СН–СНО + Н2О. (5)

Количество нитрила акриловой кислоты с учетом потерь ...

Решение:

Цена: 0 ₽    






Производство этилцеллозольва

Задание Составить материальный баланс стадии β-оксиалкилирования оксида этилена в присутствии едкого натра в качестве катализатора при производстве 10000 т/г этилцеллозольва.
Исходные данные:
– конверсия оксида этилена 98 %;
– селективность процесса 75 %; 
– потери этилцеллозольва –1,5 % масс.
Состав исходной шихты:
оксид этилена –10 – 15 % масс.;
этиловый спирт–85–90% масс.;
едкий натр –0,02–0,1 г/л.

Состав продуктов реакции, масс. доли:
– этилцеллозольв 0,75;
– этиленгликоль 0,031;
– этилкарбитол 0,173;
– диэтиленгликоль 0,007;
– триэтиленгликоль 0,002;
– этиловый эфир триэтиленгликоля 0,03;
– этиловый эфир тетраэтиленгликоля 0,007.
Молекулярные массы, кг/кмоль:
оксид этилена – 44;
этиловый спирт – 46;
этилцеллозольв – 90;
этиленгликоль – 62;
этилкарбитол – 134;
диэтиленгликоль – 106;
триэтиленгликоль – 150;
этиловый эфир триэтиленгликоля – 178;
этиловый эфир тетраэтиленгликоля – 222;
вода –18.

Решение

Основной и побочные продукты образуются по реакциям:

–этилцеллозольв С2Н4О + С2Н5ОН → НОСН2СН2ОС2Н5; (1)


–этиленгликоль С2Н4О+ Н2О → НОСН2СН2ОН; (2)


–этилкарбитол (моноэтиловый эфир диэтиленгликоля) 2С2Н4О + С2Н5ОН → НОСН2СН2ОСН2СН2ОС2Н5; (3)


–диэтиленгликоль С2Н4О+НОСН2СН2ОН → НОСН2СН2ОСН2СН2ОН; (4)


–триэтиленгликоль С2Н4О +НОСН2СН2ОСН2СН2ОН → НОСН2СН2ОСН2СН2ОСН2СН2ОН; (5) .....

Решение:

Цена: 0 ₽    






Пишите
круглосуточно:

mail@mendeleev.today

Наша группа
ВКОНТАКТЕ

Cтоимость работы

Наши менеджеры всегда готовы ответить на ваши вопросы через online-консультант. Также вы можете оставить заявку на нашем сайте