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.