Способы получения и свойства красителей и оптических отбеливателей

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



С. Реактор работает в режиме полного смешения. Из нитратора реакционная масса подается в спиральные теплообменники, где охлаждается до 25 - 30 С. Из холодильника реакционного масса поступает в отстойник непрерывного действия, где происходит разделение нитробензола и отработанной кислоты. Так как разность плотностей нитробензола и отработанной кислоты велика, расслаивание происходит быстро. Перед утилизации этой кислоты из нее экстрагируют нитробензол. Экстракцию ведут бензолом, который частично нитруется азотной кислотой, содержащихся в отработанной серной кислоте. Бензол со следами нитробензола подается в емкость, а оттуда в нитратор. А отработанную кислоту отправляют на денитрацию.

 

Материальный баланс

 

Материальный баланс рассчитан на схему, производительность которой составляет 10000 тонн бисбензоксазола в год. Расчет материального баланса приведен в таблице.

 

Стадия получения нитробензола

Приход№М, кг/кмолькг/чкмоль/ч%масс.Бензол781,660,02120Азотная кислота631,3280,02116Серная кислота983,960,0447,7Вода 181,3550,07516,33Сумма8,3100РасходНитробензол1230,970,007911,69Серная кислота983,960,0447,7Вода181,5030,08418,11Азотная кислота630,8110,0139,77Динитробензол1680,020,000120,241Бензол 780,99560,012812Сумма8,3100

Теоретический выход нитробензола m=14538,7*123/78=22926,4кг/год

Фактический выход нитробензола m=0,37*22926,4=8482,77кг/год

Из справочника: конверсия бензола=40%; концентрация бензола=99%масс; состав нитрующей смеси, %масс: азотная кислота =20; серная кислота = 59,6; вода = 20,4. Массовое соотношение бензол: нитрующая смесь=1:4. Потери бензола = 4%масс. Динитробензол =2%масс.

. Мтех(C6Н6)=14538,7/365/24=1,66кг/ч

. Мчист.(С6Н6)=1,66*0,99=1,64кг/ч

Mприм(С6Н6)=1,66-1,64=0,02кг/ч

. Потери бензола 4%масс.

Мп(С6Н6)=1,64*0,04=0,0656кг/ч

М(С6Н6)=1,64-0,0656=1,57кг/ч

V(С6Н6)=1,57/78=0,02кмоль/ч

. Получение в целевой реакции нитробензола

V(С6Н5NO2)=Vпрор(С6Н6)

Vпрор(С6Н6)=0,02*0,4==0,0081кмоль/ч

Мпрор(С6Н6)=0,0081*78=0,63кг/ч

М(С6Н5NO2)=0,0081*123=0,996кг/ч

. Количество динитробензола, 2%масс.

М(С6Н5(NO2)2)=0,996*0,02=0,02кг/ч

V(С6Н5(NO2)2)=0,02/168=0,000119кмоль/ч

. Количество прореагировавшего нитробензола

Vпрор(С6Н5NO2)=V(С6Н5(NO2)2)=0,000119кмоль/ч

Vост(С6Н5NO2)=V(С6Н5NO2)-Vпрор(С6Н5NO2)

Vост(С6Н5NO2)=0,0081-0,000119=0,008кмоль/ч

Мост(С6Н5NO2)=0,008*123=0,97кг/ч

. Не прореагировавший бензол

V(С6Н6)=V(С6Н6)-Vпрор(С6Н6)

V(С6Н6)=0,02-0,0081=0,012кмоль/ч

М(С6Н6)=0,012*78=0,93кг/ч

. Общая количество нитрующей смеси

Мсмеси=4*Мтех(НNO3)=4*1,66=6,64кг/ч

. Нитрующая смесь

Мвсего(НNO3)=Мсмеси*0,2=6,64*0,2=1,328кг/ч

Vвсего(НNO3)=1,328/63=0,0211кмоль/ч

М(Н2SO4)=Мсмеси*0,596=6,64*0,596=3,96кг/ч

Vвсего(Н2SO4)=3,96/98=0,04кмоль/ч

М(Н2О)=6,64*0,204=1,355кг/ч

V(Н2О)=1,355/18=0,075кмоль/ч

. Количество прореагировавшей азотной кислоты

V0(НNO3)=Vпрор.цел(НNO3)+Vпобоч.(НNO3)

V0(НNO3)=0,0081+0,000119=0,00822кмоль/ч

. Количество не прореагировавшей азотная кислота

Vост(НNO3)=V(НNO3)-V0(НNO3)

Vост(НNO3)=0,0211-0,00822=0,0129кмоль/ч

Мост(НNO3)=0,0129*63=0,811кг/ч

. Количество образовавшей воды

V(Н2О(1))=V(С6Н5NO2)=0,0081кмоль/ч

V(Н2O(2))=V(С6Н5NO2)=0,000119кмоль/ч

М(Н2O(1))=0,0081*18=0,146кг/ч

М(Н2O(2))=0,000119*18=0,002кг/ч

 

Стадия получения нитротолуола

Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль/год%масс.Нитробензол1238482,7768,9770,89Метиленхлорид50,53482,7668,9729,11Сумма11965,54100РасходНитротолуола1379448,2968,9778,96Соляная кислота36,52517,2568,9721,04Сумма11965,54100

Стадия получения 4-хлор-3-нитротолуола

Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль/год%масс.Нитротолуол1379448,2968,9765,87Хлор714896,5668,9734,13Сумма14344,85100Расход4-хлор-3-нитротолуол171,511827,668,9782,45Соляная кислота36,52517,2468,9717,55Сумма 14344,85100

Стадия получения 4-гидрокси-3-нитротолуола

Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль%масс.4-хлор-3-нитротолуол171,511827,668,9790,5Вода 181241,3868,979,5Сумма13068,97100Расход4-гидроксинитротолуола15310551,7368,9780,74Соляная кислота36,52517,2468,9719,26Сумма 13068,97100

Стадия получения 3-амино-4-гидрокситолуола

Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль/год%масс.4-гидрокстинитротолуола 15310551,7368,9796,23Водород6413,7968,973,77Сумма10965,52100Расход3-амино-4-гидрокситолуола1238482,7668,9777,36Вода 362482,7668,9722,64Сумма 10965,52100

Стадия получения отбеливателя бисбензоксазола

Приход№М, кг/кмолькг/годкмоль/год%масс.3-амино-4-гидрокситолуол2468482,7634,4867,96Малеиновая кислота116400034,4832,04Сумма12482,76100РасходБисбензоксазол2901000034,4880,11Вода 722482,7634,4819,89Сумма 12482,76100

Расходные коэффициенты, материальный индекс и коэффициент безотходности

 

Расходные материалы:

 

, кг/кг кг/кг

, кг/кг

 

Материальный индекс:

Коэффициент безотходности:

 

 

Расчет аппарата

 

Проектный расчет

Температурная схема теплообменного аппарата.

краситель отбеливатель химический производство

 

Из справочника:

, при {1}

Разница температур

=24-18=6

Тепловая нагрузка

 

 

Массовый расход для воды

 

 

Температурный напор по концам теплообменника

=60-24=36 =20-18=2

Средний температурный напор

 

Средняя температура каждого вещества

 

 

Оцениваем поверхность теплообменника

 

 

Из справочник: коэффициент теплопередачи {1}

Из справочника:

, {1}

Необходимая скорость при , диаметр труб. пространства

 

 

Сечение труб. Пространства

 

 

Из таблицы 4.12 {1} находим:

Условие и удовлетворяет двухходовому теплообменнику:

диаметром кожуха D=400мм,

длиной труб

общее число труб n=100

межтрубное проходное сечение

внутреннее проходное сечение

трубное проходное сечение

число рядов труб по вертикали для горизонтальных аппаратов

h=250мм расстояние между перегородками

 

Поверочный тепловой расчет

 

коэффициент теплоотдачи

число Рейнольдса для холодного вещества, зная, что

скорость холодного вещества

 

 

Из справочника С(вода)=4,19кДж/кг*К, , {1}

Критерий Нуссельта {1}

 

 

Где ,

Критерий Прандтля {1}

 

 

Находим критерий Нуссельта

Коэффициент теплоотдачи для воды {1}

 

 

Коэффициент теплоотдачи для горячего вещества {1}

 

 

Температура в К

Т=40+273=313К

Коэффициент теплопроводности {5}

 

 

Где

Массовая плотность для горячего вещества {5}

 

 

Где

Динамическая вязкость горячего вещества {5}

 

 

Где

Тепловая нагрузка

 

Температурный напор для подведения тепла со стороны горячего теплоносителя к стенке

 

 

Температура стенки со стороны горячего

 

 

Температура стенки со стороны холодного теплоносителя на стенку

 

 

Температура стенки со стороны холодного

 

 

Термическое сопротивление стенки

 

 

Сопротивление стенки, учитывающее степень загрязнения: {1}

Материал стенки - сталь нержавеющая, -к. теплоперед.

- толщина

Из справочника находим {1}

Сопротивление стенки

 

 

Константа теплопередачи

 

 

Поверхность теплообмена

Погрешность состоит

Следовательно, l=2м с F=16, запас поверхности 16/12,3=1,301%

 

Гидравлический расчет

 

Межтрубное пространство

Сечение в штуцерах диаметром d=0,15м{4}

 

 

Плотность водяного пара

 

 

Средняя линейная скорость потоков

 

 

Трубное пространство

Средняя линейная скорость потоков

 

Гидравлическое сопротивление, при (число ходов)=2

 

 

Коэффициент гидравлического трения

 

 

Из справочника: {4}

Тогда

 

Очистка сточных вод в производстве красителей

 

Производство красителей связано с использованием огромного количества воды, значительная часть которой раньше сбрасывалась в загрязненном состоянии.

Наибольшее распрост