КР. 1 Номенклатура готовой продукции 7 2 Cтруктурная схема процесса и ее описание 8

• Название: 1 Номенклатура готовой продукции 7 2 Cтруктурная схема процесса и ее описание 8
• Дата: 12.09.2022
• Размер: 488.41 Kb.
• Имя файла: КР.docx
• Тип: Реферат; #673530

Содержание

Введение 4

1 Номенклатура готовой продукции 7

2 Cтруктурная схема процесса и ее описание 8

3 Описание технологической схемы 9

4 Технологическая схема 12

5 Принципиальная схема основных материальных потоков 14

6 Расчет материального баланса 14

6.1 Исходные данные к расчету 14

6.2 Расчет часового расхода сырья 15

6.3 Расчет количества и состава основных материальных потоков 15

6.4 Сводный баланс химико-технологического процесса (ХТП) 18

6.5 Расчет коэффициента извлечения целевого продукта 18

6.6 Выводы и обобщения по результатам расчётов 18

Заключение 18

Список использованных источников 19

Введение

Существует три общих метода получения простых эфиров: межмолекулярная дегидратация спиртов, алкоксимеркурирование алкенов и реакция А.Вильямсона.
Межмолекулярная дегидратация спиртов

Этот наиболее старый способ получения простых эфиров. Он пригоден для получения симметрич­ных простых эфиров из неразветвленных первичных спиртов:

(1)

Третичные спирты в этих условиях образуют алкены в результа­те внутримолекулярной дегидратации. Метод непригоден для получения смешанных эфиров, за исключением такого случая, когда один спирт третичный, а второй - первичный:

(2)

Межмолекулярная дегидратация спиртов имеет крайне ограни­ченное значение в практике органического синтеза. В промыш­ленности этим способом получают диэтиловый, дибутиловый и ряд других простейших эфиров. Гораздо более важными общи­ми методами синтеза простых эфиров являются алкоксимеркурирование алкенов и реакция Вильямсона.
Алкоксимеркурирование алкенов

Алкоксимеркурирование алкенов по существу аналогично оксимеркурированию, единственное различие состоит в том, что роль «внешнего» нуклеофильного агента выполня­ет спирт, который используется в качестве растворителя. Для получения эфиров, содержащих третичную или вторичную алкильную группу в качестве электрофильного агента, целесооб­разно использовать трифторацетат ртути:

(3)

Последующее демеркурирование осуществляется с помощью боргидрида натрия. Суммарный результат соответствует присоеди­нению спирта по двойной связи алкена в соответствии с правилом Марковникова:

(4)

(5)
Синтез простых эфиров по А. Вильямсону

Эта реакция рассматривалась ранее в этой же главе:

(6)

Так можно получать как симметричные, так и несимметричные эфиры. Механизм реакции и область ее применения обсужда­лись ранее. Эта старая реакция неожиданно обрела второе рож­дение после открытия нового класса простых эфиров, так назы­ваемых краун-полиэфиров¹. Краун-полиэфирами называют макроциклические полиэфиры, содержащие несколько атомов кислорода в цикле. Все краун-полиэфиры характеризуются регу­лярной структурой, где каждые два атома кислорода в цикле свя­заны посредством двух метиленовых звеньев, т.е. формально кра­ун-полиэфиры можно рассматривать как продукты циклоолигомеризации окиси этилена. В названиях краун-полиэфиров первая цифра указывает на размер цикла, а вторая определяет число ато­мов кислорода в цикле.

12-краун-4	15-краун-5	18-краун-6	24-краун-8

Первый краун-полиэфир дибензо-18-краун-б был получен К.Педерсеном в 1967 г. с помощью реакции Вильямсона между динатриевой солью пирокатехина и бис-(2-хлорэтиловым) эфиром:

(7)

Другие краун-полиэфиры также получают при конденсации дигалогенидов или дисульфонатов с дианионом диолов. В качестве примера приведем синтез 18-краун-6 (Д.Крам) как наиболее важ­ного из краун-полиэфиров и 24-краун-8-полиэфира. Выход цик­лических краун-полиэфиров очень сильно зависит от природы катиона основания:

(8)

(9)

Наиболее высокий выход 18-краун-6-полиэфира наблюдается при использовании алкоголятов калия, а для 12-краун-4 - алкоголятов лития. Выходы обоих краун-полиэфиров падают практичес­ки до нуля, если в качестве основания берется гидроксид тетраалкиламмония. Это указывает на то, что катион играет роль мат­рицы при образовании цикла, содержащего определенное число атомов кислорода. Размер цикла определяется координационным числом катиона щелочного металла. Координационное число К⁺ по отношению к кислородсодержащим лигандам равно шести, поэ­тому катион калия наиболее эффективен при получении 18-краун-б-полиэфира с шестью атомами кислорода в цикле. Аналогично катион лития с координационным числом четыре способствует замыканию цикла, содержащего столько же атомов кислорода:

(10)

Влияние катиона на размер образующего цикла получило назва­ние матричного, или «темплатного», эффекта.

1 Номенклатура готовой продукции

Диизопропиловый эфир, также изопропиловый эфир, 2-изопропоксипропан  - органическое соединение, простой алифатический эфир с формулой С₆Н₁₄О.

представленным в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-химические показатели нитробензола

Состояние	жидкость
Молярная масса	102,189 г/моль
Плотность	0,7241 г/см³
Энергия ионизации	9,2±0,1 эВ[1]
Термические свойства
Температура плавления, °С	-86,2 °C
Температура кипения, °С	68,5 °C
Температура вспышки, °С	-28 °C
Пределы взрыва	1,4±0,1 об.%[1]
Давление пара	17,5 кПа

Диизопропиловый эфир - бесцветная подвижная жидкость с характерным эфирным запахом. Смешивается с органическими растворителями. Растворимость в воде при н. у. составляет 0,94 %. Образует азеотропную смесь, содержащую 95,5 % эфира и кипящую при 62,2 °C.

Проявляет свойства типичных простых эфиров.

• 
  При вдыхании паров вызывает кашель, сонливость, боли в горле, пострадавшего необходимо вывести на свежий воздух.
  
• 
  При попадании на кожу вызывает покраснение и сухость, необходимо удалить загрязненную одежду, промыть кожу большим количеством воды. Повторный или длительный контакт с кожей может вызвать дерматит.
  
• 
  При попадании в глаза вызывает покраснение, необходимо промыть глаза большим количеством воды в течение нескольких минут.
  

В любом случае после принятых мер необходимо обратиться за медицинской помощью.

2 Cтруктурная схема процесса и ее описание

Структурную схему согласно технологической разбиваем на основные блоки с аппаратами. Блоки операторной схемы: 1 узел смешения исходных компанентов. Блоки 2, 3, 4, 5 блок последовательной абсорбции и нетролизациии для получения заданной реакционной смеси. Блоки 6 – 9 блоки ректификационных колонн для выделения полученных компонентов из реакционной смеси иполучения товарного продукта диизопропилового спирта.
Составляем на основе описания структурную схему процесс на рис. 2.



Рисунок 2 – Структурная схема процесса производства диизопропилового эфира.

3 Описание технологической схемы

ППФ с содержанием С₃Н₆ 40–50 % под давлением 0,3–0,8 МПа подают в нижнюю часть абсорбера А1, содержащего 20 колпачковых тарелок. На каждой тарелке с вы­сотой барботажного слоя 0,6–0,7 м расположены охлаждающие змеевики для отвода избыточного тепла реакции. Сум­марный барботажный слой составляет 12–14 м. Исходную серную кис­лоту с концентрацией 80–90 %, подаваемую на верхний уровень абсорбера, предварительно смешивают в трубопроводе с реакционной смесью, частич­но отбираемой с 8-й тарелки (от низа колонны). Количество рециркули­руемой такой смеси рассчитывают так, чтобы поступающая в абсорбер кислота содержала не менее 0,6 моля поглощенного С₃Н₆ на моль Н₂SO_4.

Отходящий сверху абсорбера пропан с содержанием 2 – 6 % пропилена подают в промывные скрубберы А2 и А3, орошаемые соответственно водой и слабым раствором щелочи, и направляют либо на установку пиролиза, либо в топливную сеть.

Насыщенную реакционную смесь из нижней части абсорбера направляют в гидролизер Е1, в который подают также горячую фузельную воду. Из гидролизера полученную смесь подают в отгонную колонну А4, где про­водят совмещенный процесс: завершают гидролиз алкилсульфатов и отгоняют с помощью острого водяного пара продукты гидролиза (изопропи­ловый спирт, диизопропиловый эфир и др.). Отводимые с верха колонны пары уносят с собой в виде брызг небольшое количество серной кислоты. Ее нейтрализацию проводят в скруббере А5 орошением слабым горячим ра­ст­вором щелочи. Нейтрализованные пары кислоты отводят из верхней части скруббера А5 и подают в конденсатор Кд1. Водно-спиртовой конденсат, содержащий 40–50 % масс. спирта, 3–4 % диизопропилового эфира и незначительные примеси легкокипящих полимеров, собирают в приемнике Е6.

В куб колонны А4 подают «зеленое масло» (легкую пиролизную смолу) для экстракции полимеров из отработанной серной кислоты, которую отводят в сепаратор С3. Отсюда верхний слой (экстракт «зеленого масла») выводят на утилизацию (сжигание), а нижний слой (разбавленную серную кислоту с минимальным содержанием полимеров) отводят на установку концентрирования. Во избежание коррозии кипятильников при контакте с серной кислотой колонну 5 обогревают острым водяным паром.

Из приемника Е6 спирт-сырец направляют в систему разделения, включающую три ректификационные и одну экстракционную колонны. Через теплообменник Т нагретый спирт-сырец подают в ректификационную ко­лонну К1, где из него отгоняют эфир, легколетучую фракцию полимеров, а также некоторое количество спирта и воды. Отгон колонны К1 охлаждают в дефлегматоре Кд2, затем подают в сепаратор газ-жидкость С4, оттуда ниж­ний слой возвращают в колонну в качестве флегмы, а верхний слой направляют в конденсатор и далее в приемник Е4. Кубовая жидкость из колонны К1 самотеком за счет разности давлений поступает в основную ректификационную колонну К2. Из верхней части этой колонны выводят товарный продукт, который собирают в приемнике Е5. При накоплении в средней части колонны К2 среднелетучей фракции полимеров предусматривают их отбор с нескольких тарелок, расположенных между тарелкой питания и кубом. Эту фракцию отбирают в виде пара и направляют в конденсатор, конденсат из которого подают в приемник Е4.

Из приемника Е4 полученную фракцию для отделения из нее спирта подают в экстракционную противоточную колонну К3, туда наверх насо­сом Н5 направляют предварительно охлажденную в теплообменнике Т и холо­дильнике И фузельную воду из куба колонны К2. Из колонны К3 отводят сверху – отмытый от спирта эфир с примесью полимеров; снизу – промыв­ную воду, содержащую спирт и примесь эфиров. Промывную воду рецирку­лируют в ректификационную колонну К1, а верхний продукт колонны К3 подают в ректификационную колонну К4. Здесь в качестве дистиллята выво­дят товарный продукт, так называемый технический диизопропиловый эфир (ДИПЭ), который применяют в качестве растворителя или высоко-октанового компонента моторных топлив. Из куба колонны К4 отбирают значительную часть загрязняющих товарный эфир полимеров.

Концентрирование 40–50-процентной Н₂SO₄ до 80–90 % осущест­вляют в отдельном цехе в аппаратах «Хемико» потоком горячего топочного газа с температурой 800–1000 ^оС, который проходит противотоком над кислотой, охлаждаясь до 100–120 ^оС, и газ удаляют через электрофильтр (для улавливания мелких капель и тумана кислоты) в атмосферу. Дальнейшее повышение концентрации серной кислоты до требований стандарта достигается добавлением в нее олеума.

Выход изопропилового спирта по данной технологии процесса составляет 93– 95 % на прореагировавшее сырье, выход ДИПЭ 5–7 %

4 Технологическая схема

Рисунок 3 - Технологическая схема производства диизопропилового спирта: А1-5 – абсорбер, Е1-6 – емкость, С1-4 – сепаратор, К1-4 – колонна, Кд1-4 конденсатор-дефлегматор, И1-4 – испаритель, Н1-6 – насос, Т - теплообменник

1 – пропан-пропиленовая фракция; 2 – отходящий газ; 3 – химически зягрязненные стоки в канализацию; 4 – “зеленое масло”; 5, 6 – охлаждающая вода; 7 – H₂SO₄ (80–90-процентная); 8 – экстракт “зеленого масла” на сжигание; 9 – отработанная H₂SO₄; 10 – технический диизопро-пиловый эфир; 11 – тяжелые углеводороды на сжигание; 12 – острый пар; 13 – товарный изопропанол; 14 – вода; 15 – щелочь.

5 Принципиальная схема основных материальных потоков

Выделим основные материальные потоки и составим структурную схему потоков на рис. 3.



Рисунок 3 - Принципиальная схема основных материальных потоков

6 Расчет материального баланса

6.1 Исходные данные к расчету

Производительность по 500000тонн в год.

Выход продуктов по первой реакции 95%.

_{Выход продуктов по второй реакции 9}4%.

_{Выход продуктов по третьей реакции 9}3%.

_{Выход продуктов по четвертой реакции 9}2%.

_{Выход продуктов по пятой реакции 9}1%.

Метанол из реакции 1 идет на реакции 2 и 3 в соотношении 1/3 и 2/3.

6.2 Расчет часового расхода сырья

Количество поданного :



Количество превращенного :

6.3 Расчет количества и состава основных материальных потоков

Определим количество остальных компонентов реакции №1:







Количество превращенного во 2 и 3 реакции :





Количество превращенного и непревращенного :





Определим количество остальных компонентов реакции №2:





Количество превращенного и непревращенного метанола:





Определим количество остальных компонентов реакции №3:






Количество превращенного и непревращенного :





Определим количество остальных компонентов реакции №4:





Количество превращенного и непревращенного :





Определим количество остальных компонентов реакции №5:





Количество непревращенного метанола:



Количество воды, выходящей из реактора:

6.4 Сводный баланс химико-технологического процесса (ХТП)

Сводный баланс химико-технологического процесса (ХТП), представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Расчет материального баланса

Приход		Расход
Компоненты	к/ч	Компоненты	к/ч
СО+Н2	61274,51		3880,72
			13109,55
			17634,41
			2220,97
			1609,09
			19756,04
		СО+Н2 непревр
	61274,51		61274,51

6.5 Расчет коэффициента извлечения целевого продукта

6.6 Выводы и обобщения по результатам расчётов

Так как производство диизопропиловго эфира является не единственным продуктом в технологии, также получается изопропиловый спирт, то степень использования исходных реагентов невелика и составляет 32%.

Заключение

В ходе курсовой работы по теме «производство диизопропилового эфира» рассмотрены основные способы получения данного продукта и кинетика процесса. Приводится общее описание технологии получения диизопропилового эфира

Разработана и составлена структурная схема производства, выделены отдельно материальные потоки производства, для расчета материального баланса производства.

На основании задания произведен расчет материального баланса производства с определением коэффициента извлечения целевого продукта, который составит 0,32, что говорит о не очень высокой степени конверсии исходного сырья в конечный продукт.

Список использованных источников

1. Общая химическая технология, под ред. И.П. Мухленова, М. Высшая школа, 1977 в 2 частях.

2. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. Издание второе исправленное и дополненное. Москва «Высшая школа», 1990.

3. Мухленова И.П., Общая химическая технология. Учебник для химико-технологических специальностей ВУЗов. - Москва «Высшая школа», 1984.

4. Белов П. С. Основы технологии нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1982.

5. Березин В. Д., Березин Д. Б. Курс современной органической химии. М.: Высш. шк., 2001. 768 с.

6. Ганкин В. Ю., Гуревич Г. С. Технология оксосинтеза. Л.: Химия, 1981. 268 с.

7. Днепровский А. С., Темникова Т. И. Теоретические основы органической химии: строение, реакционная способность и механизмы реакций органических соединений. Л.: Химия, 1991. 559 с.

1^ Crown (англ.) - корона.

Соловьева О.С.

Корнилов А.Н.

21 1

у

КР-02068999-28-08 ПЗ


Производство

диизопропилового эфира

Лит.

Лист

Реценз.

Разраб.

Пров.

ОМГТУ, ЗХТ-181

Листов

Дата

Подп.

№ докум.

Лист

Изм.

Н.контр.

Утв.