Производство м-толуиловой кислоты

Задание Провести материальные расчеты и составить материальный баланс производства м-толуиловой кислоты жидкофазным окислением м-ксилола кислородом воздуха.
Исходные данные:
– мощность 10000 т/год товарного продукта;
– процесс окисления протекает в присутствии нафтената кобальта с конверсией 32% и селективностью 100%;
– содержание влаги в товарной м-толуиловой кислоте (МТК) 38%;
– мольное отношение воздуха к подаваемому м-ксилолу – 3,73.

Решение

Схема материальных потоков с указанием стадий производства представлена на рис.1. Для расчета часовой производительности необходимо знать эффективный фонд времени работы оборудования.

Рис.1. Схема материальных потоков производства м-толуиловой кислоты:
1 – окисление; 2 – улавливание м-ксилола; 3 – синтез Na - соли м-толуиловой кислоты; 4 – разделение слоев; 5 – промывка и отделение м-ксилола; 6 – выделение м-толуиловой кислоты; 7 –промывка м-толуиловой кислоты

В соответствии с нормативами на ремонт оборудования, которое будет использовано в схеме синтеза МТК, суммарное время его простоя в год составляет 35 дней, тогда

tэф= 365 – 35 = 330 дней.

Часовая производительность по МТК:

Пч = 10000000 / (330 × 24) = 1262,6 кг/ч

Для расчета принимаем содержание влаги в товарной МТК равным 38%. Отсюда подсчитываем количество 100%-й МТК, необходимое для обеспечения производительности:

1262,6 × 62 / 100 = 782, 8 кг/ч.

Один из вариантов материальных расчетов предусматривает проведение их, начиная с конца схемы. В задачу расчета по этому варианту входит последовательное определение потерь продукта на всех стадиях производства с тем, чтобы с максимальной полнотой вычислить необходимое количество исходных продуктов для выполнения производственного задания.
Как следует из схемы (см. рис. 1), последней стадией синтеза МТК является промывка ее водой. Согласно исходным данным при промывке 2% МКТ уносится с промывными водами или 
782,8 × 0,02 = 15,65 кг/ч.
Следовательно, на фильтр для промывки подается МКТ
782,8 × 1,02 = 798,45 кг/ч. .....