Производство нитробензола

и концентрирование

вода

	ign=left valign=top>

раствор

Nа2СО3 Промывные воды

Рисунок 2. Нитратор непрерывного действия.

Для доведения реакции нитробензола до конца выходящую из нитратора реакционную смесь будут дополнительно выдерживать в цилиндрическом резервуаре с мешалкой (дозреватель). Остальные процессы отстаивание и промывка сырого нитробензола — также легко осуществляются по непрерывкой схеме.

2. Практическая часть

Материальный баланс процесса

Mr(C6H6)=12*6+6=78 кг/кмоль

Mr(HNО3)=1+14+16*3=63 кг/кмоль

Mr(Н2SO4)=32.06+2+16*4=98.06 кг/кмоль

Mr(С6Н5NО2)=12*6+5+14+16*2=123 кг/кмоль

Mr(С6Н4(NО2)2)=12*6+4+14*2+16*4=168 кг/кмоль

Mr(Н2О)=18 кг/кмоль

1. Производительность установки по нитробензолу:

mвсего(С6Н5NО2) = 25т/сут = 25 * 1000/24 = 1041.67 кг/ч

wвсего(С6Н5NО2) = 1041.67/123 = 8.47 кмоль/ч

2. Количество прореагировавшего бензола, исходя из уравнения реакции:

wпрор(C6H6) = w(С6Н5NО2) = 8.47 кмоль/ч

mпрор(C6H6) = 8.47 * 78 = 660.66 кг/ч

3. Учитывая конверсию, всего чистого бензола было:

660.66 – 44 %

х – 100 %

х = mчист(C6H6) = 660.66 * 100/44 = 1501.5 кг/ч

4. Учитывая потери 3% масс, всего чистого бензола вступило в реакцию:

1501.5 – 97 %

х – 100 %

х = mчист всего(C6H6) = 1501.5 * 100/97 = 1547.94 кг

wчист всего(C6H6) = 1547.94/78 = 19.85 кмоль/ч

mпотерь(C6H6) = 1547.94 – 1501.5 = 46.44 кг

wпотерь(C6H6) = 46.44/78 = 0.6 кмоь/ч

5. Учитывая концентрацию бензола 99.2 % масс, технического бензола, вступившего в реакцию:

1547.94 – 99.2 %

х – 100%

х = mтех(C6H6) = 1547.94 * 100/99.2 = 1560,42 кг

mпримеси(C6H6) = 1560.42 – 1547.94 = 12.48 кг/ч

6. Массовое соотношение бензол – нитрирующая смесь 1: 4,3

на 1 кг бензола берется 43 кг нитрирующей смеси, масса нитрирующей смеси:

mсмесь = mчист всего(C6H6) * 4.3 = 1547.94 * 4.3 = 6656.14 кг

7. Состав нитрирующей смеси:

Ø азотная кислота:

6656/14 – 100 %

х – 21 %

х = m(HNО3) = 6656.14 * 21/100 = 1397.79 кг

w(HNО3) = 1397.79/63 = 22.19 кмоль/ч

Ø серная кислота

m(Н2SO4) = 6656.14 * 58.6/100 = 3900.5 кг/ч

w(Н2SO4) = 3900.5/98.06 = 39.78 кмоль/ч

Ø вода

m(Н2О) = 6656.14 * 20.4/100 = 1357.85 кг/ч

w(Н2О) = 1357.85/18 = 75.42 кмоль/ч

8. Количество воды из первой реакции:

w(Н2О)(1) = w(С6Н5NО2) =8.47 кмоль/ч

m(Н2О)(1) = 8.47 * 18 = 152,46 кг/ч

9. Не прореагировавшего бензола:

mнепр = mчист(C6H6) – mпрор(C6H6) = 840.84 кг/ч

wнепр(C6H6) = 840.84/78 10.78 кмоль/ч

10. Производительность по динитробензолу:

10т/сут = 10 * 1000/24 = 416.67 кг/ч

w(С6Н4(NО2)2) = 416.67/168 = 2.48 кмоль/ч

11. Количество нитробензола пошедшего на реакцию:

mвсего(С6Н5NО2) = w(С6Н4(NО2)2) = 2.48 кмоль/ч

mпрор(С6Н5NО2) = 2.48 * 123 = 305.04 кг

12. Количество оставшегося нитробензола:

mвсего(С6Н5NО2) – mпрор(С6Н5NО2) = 1041.67 – 305.04 = 736.63 кг

wост(С6Н5NО2) 736.63/123 = 5.99 кмоль/ч

13. Количество HNО3 прошедшего на обе реакции:

wо(HNО3) = w1(HNО3) + w2(HNО3)

w1(HNО3) = wвс(С6Н5NО2) = 8.47 кмоль/ч

w2(HNО3) = w(С6Н4(NО2)2) = 2.48 кмоь/ч

wо(HNО3) = 10.95 кмоль/ч

не прореагировавший

wост(HNО3) = wост(HNО3) - wо(HNО3) = 22.19 – 10.95 = 11.24 кмоль/ч

mост(HNО3) = 11.24 * 65 = 708.12 кг/ч

14. Масса и количество воды, полученной во второй реакции:

w(Н2О)(2) = w(С6Н4(NО2)2) = 2.48 кмоль/ч

m(Н2О)(2) = 2.48 *18 = 44.64 кг/ч

Технологические и технико-экономические показатели процесса

1. Пропускная способность установки: 8216,56 кг/ч

2. Конверсия или степень превращения бензола =

=M(C6H6) подано – M(C6H6) непрореагировало / M(C6H6) подано = 1547.94-(840.84+46.44) * 1547ю94 = 0.49 %

3. Теоретические расходные коэффициенты:

по С6Н6:

sтС6Н6 = Mr(C6H6) / Mr(C6Н5NO2) = 78 / 123 = 0,63 кг/кг;

по НNО3:

sт НNО3: = Mr(НNО3) / Mr(C6Н5NO2) = 63/ 123 = 0,51 кг/кг.

4. Фактические расходные коэффициенты:

по С6Н6:

sфС6Н6 = m(C6H6)техн / m(C6Н5NO2) = 1547.94+12.48 / 736.63 = 2.12 кг/кг;

sф НNО3 = m(НNО3)техн / m(C6Н5NO2) =1397.79+3900.5+1357.85 / 736.63 = 9.03 кг/кг.

Выход на поданное сырье C6Н5NO2 :

1) Фактический выход:

QФ = m(C6Н5NO2) = 736.63 кг;

2) Теоретический выход:

Mr(С6Н6) ¾ Mr(C6Н5NO2), 78 ¾ 123,

m(С6Н6) ¾ QТ; 1547.94 ¾ QТ ;

QТ = (1547.94 * 123) / 78 = 2440.98 кг;

Выход C6Н5NO2 по бензолу:

 Скачать реферат