Реферат на тему Алгоритм расчета реактора непрерывного смешения, используемого при окислении смеси ксилолов в две стадии с потоком воздуха снизу для получения толуиловой и фталевой кислот

Содержание:

Введение 2

1. Материальный баланс процесса окисления смеси ксилолов с получением фталевых кислот 3

2. Алгоритм расчета реактора непрерывного смешения, используемого при окислении смеси ксилолов в две стадии с потоком воздуха снизу для получения толуиловой и фталевой кислот 7

Заключение 13

Список использованной литературы 15

Введение:

Возникновение, сырье и разновидности промышленного органического синтеза. Синтезы на основе оксида углерода (II), алканов и алкенов, ацетилена, нафтенов и ароматических углеводородов. Типовые химико-технологические процессы, применяемые в органическом синтезе: гидрирование, дегидрирование, окисление, восстановление, гидратация, гидролиз, алкилирование, сульфирование, хлорирование, нитрование и др. Производство и переработка ацетилена; уксусной кислоты и уксусного ангидрида; производство метанола и этанола; капролактама; стирола; акрилонитрила и метакрилата из пропилена; производство высших жирных спиртов и кислот окислением парафина.

Промышленность органического синтеза каждым годом увеличивает выпуск и ассортимент химических продуктов. Среди них можно указать разнообразные мономеры и на их основе синтетические смолы, каучуки, волокна, пластмассы, клеи, красители и большое количество различных лакокрасочных и смазочных материалов, растворителей, поверхностноактивных веществ, ядохимикатов, флотореагентов, антитфризов и антидетонаторов, взрывчатых и лекарственных препаратов, фотореактивов, душистых соединений и т.п.

 

Заключение:

Известен способ получения толуоловой кислоты путем окисления п-ксилола кислородом воздуха в присутствии катализатора при давлении 1 атм.

Предложен способ получения толуоловой кислоты окислением п-ксилола в пене, заключающийся в том, что, с целью интенсификации процесса, улучшения качества полученного продукта и перевода процесса на непрерывный, окисление ведут в пенном режиме при кратности вспенивания, равной 2, в колонке с перфорированной решеткой и штуцерами для непрерывного ввода шихты и отбора оксидата. Процесс проводят в присутствии катализатора (соль кобальта).

Эксперимент проводят на установке, представляющей собой металлическую колонку высотой 560 мм и диаметром 40 мм. Воздух в колонку подают снизу через металлическую решетку. Диаметр отверстий 0,6 мм, шаг 2,5 мм. Подогретую реакционную шихту подают над решеткой. Колонка снабжена системой обратного охлаждения паров п-ксилола и ловушкой для улавливания ксилола, унесенного из зоны реакции.

Оксидат из колонки непрерывно отводят через кран, расположенный на высоте 300 мм от решетки. При непрерывной иодаче воздуха со скоростью 1,25 л/мин загружают шихту в количестве 150 г. Шихта состоит из смеси

свежего и возвратного п-ксилолов в соотношении 1 : 2 (по весу) и катализатора — кобальтовой соли жирных кислот в количестве 0,005% вес. По мере повышения температуры в колонке продукт полностью переходит в пенное состояние, и весь объем колонки до верха заполняется пеной. Кратность вспенивания равна 5 (отношение высоты йены к высоте слоя жидкости над решеткой до подачи воздуха в колонку). Окисление проводят при температуре 120°С и атмосферном давлении.

По достижении реакционной температуры колонку переключают на непрерывный режим; вводят шихту и отбирают оксидат со скоростью 3 г/мин. Через 50 мин от начала реакции устанавливается постоянный режим окисления. Непрерывно отбираемый оксидат охлаждают. Толуоловую кислоту отфильтровывают, а возвратный я-ксилол в смеси со свежим подают непрерывно в колонку.

Постоянные параметры непрерывного процесса: температура 120°С, скорость воздуха по всему сечению 1,25 л/мин, время пребывания продукта в зоне реакции 50 мин. Оксидат, отбираемый из колонки, имеет кислотное число 80-85 мг кон/г, карбонильное число 20-25 мг кон/г. Степень поглощения кислорода воздуха составляет 13%.

Выход толуоловой кислоты за один проход (50 мин) 84% от прореагировавшего ксилола.

 

Фрагмент текста работы:

1. Материальный баланс процесса окисления смеси ксилолов с получением фталевых кислот

Исходные данные:

— пропускная способность по п-ксилолу, т/сут 100

— содержание п-ксилола в растворе (уксусная кислота), %масс 50

— конверсия п-ксилола, % 91

— избыток воздуха, %масс от стехиометрии 120

Уравнение процесса окисления: С6Н4(СН3)2 + 3О2 2Н2О + С6Н4(СООН)2

Схема материальных потоков:

где G1 – количество п-ксилола в растворе, кг/ч

G2 – количество воздуха, кг/ч

G3 – количество исходной смеси, кг/ч

G4 – количество реакционной смеси, кг/ч

G5 – количество раствора терефталевой и уксусной кислот, кг/ч

G6 – количество побочных продуктов, кг/ч

Уравнение материального баланса: G1 + G2 = G5 + G6

1. Рассчитать пропускную способность по п-ксилолу: Пс = 100 ∙ 1000 / 24 = 4166,6667 кг/ч

2.Рассчитать количество п-ксилола G1:

Таблица 1 — Состав и количество п-ксилола

Качественный состав Количественный состав

ω i , % масс Gi , кг/ч

п-ксилол 4166,6667

Уксусная кислота 4166,6667

Итого 8333,3334