Российский химико-технологический
университет им. Д.И. Менделеева
Кафедра общей химической технологии
Курсовая работа по общей химической технологии.
Производство ацетона окислением изопропанола в паровой фазе
Выполнил: Голубенко И. С., гр. ТМ-44
Проверила: доц. Сучкова Е. В.
Содержание
Постановка задачи
Функциональная схема производства
Операторная схема производства
Материальный баланс производства
1. Постановка задачи
Руководствуясь технологической схемой производства ацетона окислением изопропанола в паровой фазе составить функциональную и операторную схемы производства, рассчитать материальный баланс.
В реакторе протекают следующие реакции:
Исходные данные:
Производительность по ацетону – 200 т/сут
Объемный состав сухих отходящих газов после абсорбции:
Азот – 85%
Углекислый газ – 4,8%
Пропилен - 3%
Метан - 4%
Кислород – 0,2%
Ацетон - 2%
Изопропанол - 1%
Массовая доля спирта в исходной смеси изопропанол-вода – 94%
2. Функциональная схема производства
|
1 – Сборник сырья 2 – Фильр 3 – Компрессор 5 – Испаритель 6 – Реактор 7 – Парциальный конденсатор 8 – Сборник конденсата 9 – Абсорбционная колонна |
10 – Теплообменник рекуперации 11, 12, 13 – Ректификационные колонны 14 – Холодильник продукта 15 – Сборник продукта 16 – Отстойник 17 – Сборник воды 18 – Колонна для перегонки |
19 – Насосы 20 – Кипятильники 21 – Дефлегматоры |
Исходный изопропанол поступает в сборник 1, из которого подаётся в испаритель 5 вместе с воздухом, прошедшим через фильтр 2 и сжатым в компрессоре 3. В аппарате 5 спирт испаряется, паровоздушная смесь перегревается и поступает в реактор 6. В реакторе смесь проходит через сетку катализатора. Происходит каталитическое окисление изопропанола, в результате которого образуется ацетон, уксусная кислота, метан, пропилен, углекислый газ, вода и другие примеси в незначительных количествах.
После реактора газовая смесь направляется на парциальную конденсацию в холодильник 7. Часть газа конденсируется и стекает в сборник 8. Оставшийся газ поступает на водную абсорбцию в колонну 9, после чего уходит в атмосферу. Вода с поглощёнными веществами стекает в сборник 8, где объединяется с конденсатом из холодильника 7. Далее жидкая смесь через рекуперативный теплообменник 10 направляется в ректификационную колонну 11. Для очистки смеси от осмоляющихся примесей в верхнюю часть колонны подают 15%-й раствор NaOHСмесь разделяется на ацетон с изопропанолом (дистиллят) и воду с уксусной кислотой (кубовой остаток). Кислоту выделяют в чистом виде за счёт нерастворимости двух жидкостей друг в друге – в отстойнике 16 жидкость расслаивается. Лёгкая фаза (кислота) выводится из верхней части аппарата. Вода стекает в сборник 17, из которого удаляются излишки (излишки воды образуются за счёт химической реакции, а также содержатся как примесь в исходном сырье). Далее вода проходит через теплообменник рекуперации 10 и возвращается в абсорбционную колонну 9.
Дистиллят колонны 11 направляется на вторую ректификацию в колонну 12, где разделяется на ацетон-сырец (дистиллят) и изопропанол (кубовой остаток). Ацетон сырец поступает на конечную ректификацию в колонну 13. Дистиллят колонны 13 проходит через окончательное охлаждение в холодильнике 14 и попадает в сборник 15, откуда выводится насосом как готовый товарный продукт. Кубовой остаток колонны 13 содержит некоторое количество ацетона и изопропанола, поэтому он направляется рециклом на повторную ректификацию в колонну 12.
Кубовой остаток колонны 12 (изопропанол, некоторое количество воды) разделяется перегонкой в колонне 18. Отогнанный спирт возвращается рециклом в сборник сырья 1, вода сбрасывается в отстойник 16.