Расчёт установки производства нитробензола. КР-Расчёт установки производства нитробензола. 1. Обоснование технологической схемы и аппаратурного оформления производства нитробензола
 Скачать 1.01 Mb.
|
|
4.1.3 Материальный баланс нитрования бензола Для нитрования 635.4 кг бензола потребуется азотной кислоты:  78 - 63 635.4 - X X=635.4*63/78=513.21 кг При этом образуется воды: 78 - 18 635.4 - Х X =635.4*18/78=146.63 кг Для образования динитрофенола потребуется моногидрата азотной кислоты:  184 - 3*63 2,76 - X X=3*63*2,76/184=2,84 кг При этом образуется: -воды 184 - 18*2.5 2.76 - X X=2.76*18*2.5/184=0.68 кг -оксидов азота 184-76*0.5; 2.76-X X=2.76*76*0.5/184=0.57кг Всего расходуется моногидрата азотной кислоты: 513.21 + 2,84 = 516.05 кг Образуется всего воды: 146.63 + 0.68 = 147.31 кг Необходимо моногидрата азотной кислоты по теории: 78 – 63; 643 – X X=643*63/78=519.35 кг С учетом 3 % избытка: 519.35*1.03=534.93 кг Свободного моногидрата азотной кислоты: 534.93 – 516.05 = 18.88 кг Остается в кислом нитробензоле 4,5 кг моногидрата азотной кислоты. Раскисляется 5.32 кг  :  При этом образуется: - окислов азота 5.32*76/126=3.21 кг - воды 5.32*18/126=0.76 кг - кислорода 5.32*32/126=1.35 кг Окислов азота: -в вентиляцию улетучивается 50 % : 3.21*0.5=1.605 кг - остается в отработанной кислоте: 3.21-1.605=1.605 кг Всего образуется воды: 147.31 + 0.76 = 148.07 кг Потери моногидрата азотной кислоты: 18.88-4.5-5.32=9.06 кг Из них 2 кг остаются в отработанной кислоте. Тогда потери в вентиляцию составляют: 9.06-2=7.06 кг Азотной кислоты в виде меланжа поступает: 534.93/0.893=599.03 кг, С меланжем поступает: -моногидрата серной кислоты 599.03*0.075=44.93 кг -оксидов азота 599.03*0.003=1.8 кг; -воды 599.03*0.029=17.37 кг. Всего улетучивается оксидов азота: 1.8+1.605=3.405 кг Таблица 4.4-Материальный баланс по моногидрату азотной кислоты
На циркуляцию требуется отработанной кислоты: 2=VOK / VНБ =(mOK * 1.2 ) / 1007.86 * 1.61 , mOK = 2704.42 кг В таблице 4.5 приведен материальный баланс стадии нитрования бензола. Таблица 4.5 - Материальный баланс нитрования бензола
Состав отработанной кислоты массовые доли % Серная кислота 483.83 70.01 Нитробензол 2 0.29 Вода 201.07 29.09 Азотная кислота 2 0.29 Оксиды азота 2.18 0.32 Всего 691.08 100 4.1.4 Материальный баланс приготовления кислотной смеси По производственным данным кислотная смесь представляет собой смесь азотной и серной кислот: Моногидрат азотной кислоты 48.9-52%; Моногидрат серной кислоты 44.6-45.7%. Принимаем моногидрата азотной кислоты 49.8% Количество кислотной смеси: 534.93/0.498=1074.16 кг Азотной кислоты в виде меланжа поступает: 534.93/0.893=599.03 кг, С меланжем поступает: -моногидрата серной кислоты 599.03*0.075=44.93 кг -оксидов азота 599.03*0.003=1.8 кг; -воды 599.03*0.029=17.37 кг. Поступает технической серной кислоты 1074.16-599.03=475.13 кг, В ней содержится: -моногидрата серной кислоты 475.13*0.925=439.5 кг; -воды 475.13*0.075=35.63 кг; Всего серного компонента в кислотной смеси:439.5+44.93=484.43 кг воды: 17.37+35.63=53 кг. Состав кислотной смеси массовые доли % Моногидрат серной кислоты 484.43 45.1 Моногидрат азотной кислоты 534.93 49.8 Оксиды азота 1.8 0.17 Вода 53 4.93 Всего 1074.16 100 Фактор нитрующей активности Ф=  =70%Таблица 4.6 - Материальный баланс приготовления кислотной смеси
4.1.5 Материальный баланс кислой промывки На кислую промывку приходит кислого нитробензола – 1007.86 кг. На кислой промывке удаляется динитрофенола в 100 кг воды – 0.2 кг, на промывку приходит 50 кг воды, следовательно удаляется 0.1 кг динитрофенола. При дозировании 50 кг воды с ней уходят моногидрат серной кислоты и 30 % моногидрата азотной кислоты (4.5*0.3=1.35 кг): Для поддержания модуля 2 в аппарат на циркуляцию необходимо воды: 2 = 1.2 * Х / 1007.86 * 1 Х = 1679.77 кг Всего осталось нитробензола: 1007.86 – 0.1 – 0.6 – 1.35 = 1005.81кг На стадии кислой промывки с кислой водой уходит 30% азотной кислоты: 4.5*0.3=1.5 кг Таблица 4.7 - Материальный баланс кислой промывки бензола
4.1.6 Материальный баланс разбавления и экстракции отработанной кислоты Отработанную кислоту разбавляют кислой водой с кислотностью по серной кислоте 1.2 %. Для проведения процесса экстракции нитробензола и азотной кислоты из отработанной кислоты в разбавитель подается бензол. Дозировка бензола устанавливается в объеме 50 % от всего расхода бензола на нитрование, то есть 321.5 кг. Кроме того в разбавитель для поддержания плотности отработанной кислоты в пределах 1.58-1.62 г/мл подается серная регенерированная кислота с концентрацией не ниже 91 %. Расчет регенерированной серной кислоты (х) :   Масса регенерированной серной кислоты равна: Х=170.29 кг Таблица 4.8 - Материальный баланс разбавления и экстракции отработанной кислоты
На регенерацию поступает 908.42 кг отработанной кислоты состава: Состав Массовые доли % Серная кислота 639.39 70.38 Азотная кислота 0.35 0.04 Вода 266.4 29.33 Нитробензол 0.1 0.01 Оксиды азота 2.18 0.24 Всего 908.42 100 4.1.7 Материальный баланс аммиачной промывки нитробензола На аммиачную промывку нитробензола поступает 1005.81 кг. Дозируют промывную воду с водной промывки 150 кг. На 2.66 кг динитрофенола потребуется аммиака  184 – 17 2.66 – X X=2.66*17/184=0.25 кг При нейтрализации азотной кислоты потребуется аммиака:  63 – 3.15 17 – X X=17*3.15/63=0.85кг Принимаем что 1.2% раствор аммиака имеет рН 8-10. 150*0.012=1.8 кг Всего необходимо аммиака: 0.25+0.85+1.8=2.9 кг 25%-ого раствора аммиака потребуется: 2.9/0.25=11.6 кг При аммиачной промывке образуется динитрофенолята аммония: 184 – 2.66 201 – X X = 201*2.66/184=2.91 кг Таблица 4.9- Материальный баланс по аммиаку
При нейтрализации моногидрата азотной кислоты образуется нитрата аммония: 63- 3.15 80 – X X=80*3.15/63=4 кг Всего образуется: -солей: 2.91+4=6.91 Для поддержания в аппарате модуля 2 маточника, на циркуляцию потребуется воды: 2=X*1.2/(1*1005.81) X=2*1*1005.81/1.2=1676.35кг Таблица 4.10 - Материальный баланс аммиачной промывки
4.1.8 Материальный баланс водной промывки На водную промывку дозируют воду в количестве 150 кг. На водную промывку приходит нитробензола в количестве 1001.55 кг. Для поддержания в аппарате модуля 2 необходимо промывной воды на циркуляцию: 2=1*Х/1.2*1001.55 x=2*1.2*1001.55/1=1669.25 кг В таблице приведен материальный баланс водной промывки нитробензола. Таблица 4.11 - Материальный баланс водной промывки
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||