化學工藝制藥學-第五章-中試放大與生產(chǎn)工藝(新)(編輯修改稿)
2025-09-11 20:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 80 釜液 120 總計 200 總計 200 例 3 甲苯用濃硫酸磺化制備對甲苯磺酸 。已知甲苯的投料量為 1000kg， 反應產(chǎn)物中含對甲苯磺酸 1460kg， 未反應的甲苯 20kg。試分別計算甲苯的轉(zhuǎn)化率 、 對甲苯磺酸的收率和選擇性 。 化學過程的物料衡算 解：化學反應方程式為 分子量 92 98 172 18 則甲苯的轉(zhuǎn)化率為 對甲苯磺酸的收率為 對甲苯磺酸的選擇性為 C H 3 C H 3S O 3 H+ H 2 S O 4 + H 2 O110~ 140 0 C%98%1 0 01 0 0 0 201 0 0 0x A ????%%1001721 0 0 0 921 4 6 0y ?????%%100172)202200( 921460 ???? ??? 某些反應過程 ,主要反應物經(jīng)一次反應的轉(zhuǎn)化率不高 ,甚至很低 ,但未反應主要反應物經(jīng)分離回收后可循環(huán)套用 ,此時轉(zhuǎn)化率有單程轉(zhuǎn)化率和總轉(zhuǎn)化率之分 。 例 5 用苯氯化制備一氯苯時 ， 為減少副產(chǎn)二氯苯的生成量 ， 應控制氯的消耗量 。 已知每 100mol苯與40mol氯反應 ， 反應產(chǎn)物中含 38mol氯苯 、 1mol二氯苯以及 61mol未反應的苯 。 反應產(chǎn)物經(jīng)分離后可回收60mol的苯 ， 損失 1mol苯 。 試計算苯的單程轉(zhuǎn)化率和總轉(zhuǎn)化率 。 解：苯的單程轉(zhuǎn)化率為 設苯的總轉(zhuǎn)化率為 xT，則 可見，對于某些反應，主要反應物的單程轉(zhuǎn)化率可以很低，但總轉(zhuǎn)化率卻可以提高。 %%10010061100 ????Ax%%1006010061100xT ?????例 6 在間歇釜式反應器中用濃硫酸磺化甲苯生產(chǎn)對甲苯磺酸 ， 其工藝流程如圖 311所示 ， 試對該過程進行物料衡算 。 已知批投料量為：甲苯 1000kg， 純度 %(wt%， 下同 )；濃硫酸 1100kg， 純度 98%；甲苯的轉(zhuǎn)化率為 98%， 生成對甲苯磺酸的選擇性為82%， 生成鄰甲苯磺酸的選擇性為 %， 生成間甲苯磺酸的選擇性為 %；物料中的水約 90%經(jīng)連續(xù)脫水器排出 。 此外 ， 為簡化計算 ， 假設原料中除純品外都是水 ， 且在磺化過程中無物料損失 。 間歇操作過程的物料衡算 解：以間歇釜式反應器為衡算范圍 ， 繪出物料衡算示意圖 。 圖 43 甲苯磺化過程物料衡算示意圖 原料甲苯： 1000kg 純度 % 濃硫酸： 1100kg 純度 98% 磺化液 ??????????? 水硫酸甲苯間甲苯磺酸鄰甲苯磺酸對甲苯磺酸脫水器 排 水 甲 苯 磺化釜 圖中共有 4股物料 ， 物料衡算的目的就是確定各股物料的數(shù)量和組成 ， 并據(jù)此編制物料平衡表 。 對于間歇操作過程 ， 常以單位時間間隔 (一個操作周期 )內(nèi)的投料量為基準進行物料衡算 。 原料甲苯中的甲苯量為： 1000?=999kg 原料甲苯中的水量為： 1000999=1kg 濃硫酸中的硫酸量為： 1100?=1078kg 濃硫酸中的水量為： 11001078=22kg 進料總量為： 1000+1100=2100kg ， 其中含甲苯999kg， 硫酸 1078kg， 水 23kg。 出料：反應消耗的甲苯量為： 999?98%=979kg 未反應的甲苯量為： 999979=20kg C H 3 C H 3S O 3 H+ H 2 S O 4 + H 2 O110~ 140 0 C主反應 副反應 I C H 3 C H 3S O 3 H+ H 2 S O 4 + H 2 O110~ 140 0 C110~ 140 0 C+ H 2 O+ H 2 S O 4C H 3S O 3 HC H 3 分子量 92 98 172 18 副反應 II 反應生成的對甲苯磺酸量為： kg 反應生成的鄰甲苯磺酸量為： kg 反應生成的間甲苯磺酸量為： kg 反應生成的水量為： kg 5 0 0%82921 7 29 7 9 ???% ??? 6 1% 7 29 7 9 ??? ??經(jīng)脫水器排出的水量為：(23+)?90%= 磺化液中剩余的水量為： (23+)= 反應消耗的硫酸量為： 未反應的硫酸量為： = 磺化液總量為： +++20++= ??表 43 甲苯磺化過程的物料平衡表 輸 入 物料名稱 質(zhì)量 /kg 質(zhì)量組成 /% 純品量 /kg 原料甲苯 1000 甲苯 999 水 1 濃硫酸 1100 硫酸 1078 水 22 總計 2100 2100 輸 出 磺化液 對甲苯磺酸 鄰甲苯磺酸 間甲苯磺酸 甲苯 硫酸 水 脫水器排水 水 100 總計 2100 2100 例 7 在催化劑作用下 ， 乙醇脫氫可制備乙醛 ， 其反應方程式為 已知原料為無水乙醇 (純度以 100%計 )， 流量為1000kg
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