化工工藝課程設(shè)計(jì)--40kta硝基苯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)(參考版)
2024-11-12 15:50本頁(yè)面
【正文】 80～ 83 [10]黎紹芬 .反應(yīng) 工程第二版 [M]． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， ； 56～ 74 [11]韓長(zhǎng)白，宋小平 .精細(xì)有機(jī)中國(guó)制造技術(shù) .北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 2020年 。25～ 26 [6]我國(guó)硝基苯和苯胺生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀 .百度文庫(kù)； 2頁(yè) [7]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB／ T 93352020代替 GB／ T 9335 [8]白西凡，邢育紅 .硝基苯傳統(tǒng)硝化工藝改進(jìn)為絕熱硝化工藝的討論甘肅科學(xué)學(xué)報(bào) 2020年 3月第 20卷第 1期 。40～ 42 [3] 宋紫玉 ,路嬪 (哈爾濱師范大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150000) 苯硝化制硝基苯研究進(jìn)展 科技論壇 。amp。 本設(shè)計(jì)方案中有什么不妥 之處望各位老師批評(píng)指正。 通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，可以知道最終的苯的轉(zhuǎn)率可以達(dá)到 %，與絕熱法生產(chǎn)中苯的轉(zhuǎn)化率很接近。塔釜的稀硝酸濃度達(dá)到50%55%后被送至反應(yīng)工序循環(huán)使用。提取塔塔釜得合格的精硝基苯。水洗至中性的硝基苯進(jìn)入苯提取塔，在真空的條件下將苯從塔頂蒸出，進(jìn)入苯水分層器，經(jīng)分層器將苯、 17 水分離，水做硝基苯的洗水用，苯回反應(yīng)工序循環(huán)使用。 苯硝化后經(jīng)中和、分離、水洗，獲得粗硝基苯。 本設(shè)計(jì)中原料苯，混酸（硝酸 6%,硫酸 57%,水 37%）經(jīng)過(guò)四個(gè)串聯(lián)反應(yīng)釜進(jìn)行反應(yīng)，第一個(gè)釜笨的轉(zhuǎn)化率達(dá)到 50%、第二個(gè)釜達(dá)到 75%、第三個(gè)釜達(dá)到 90%、第四個(gè)釜達(dá)到 %。 在連續(xù)硝化生產(chǎn)工藝中，硝化器 采用 釜式串聯(lián)形式。因此 硝化器應(yīng)設(shè)有充分的攪拌和冷卻裝置，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和攪拌效果。 因硝化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，及時(shí)有效地排除熱量，是硝化器設(shè)計(jì)的首要前提。 硝基苯生產(chǎn)采用連續(xù)化生產(chǎn)工藝技術(shù)。 工藝裝置總體上包含了三 個(gè)功能區(qū)域 : 反應(yīng)區(qū)域、酸濃縮區(qū)域和產(chǎn)品凈化區(qū)域。 設(shè)第三個(gè)釜的反應(yīng)溫度為 107℃ 2 1 23 2 3AAX X RX X R? ?? 代入數(shù)據(jù) 可得 33 4 0 . 7 7 4 6 / m inR km o l m??（ ） 3 394 88 82l n 33 .49 9 14k T?? 14 解得 33 31 .9 70 0 / ( m in)k m m ol?? 因?yàn)?33R k C C? 硝 酸 苯 那么此時(shí)需要硝酸的濃度為： 3332 4 . 2 6 4 7= = = 1 . 0 1 5 4 /3 1 . 9 7 0 0 7 . 5 3 6 2 1 0 %RC k m o l mkC ??硝 酸苯 補(bǔ)加硝酸量 的量 1 . 1 0 5 4 6 . 5 5 5 ( 4 2 . 5 8 4 9 . 4 0 7 5 % ) 1 . 1 2 5 9 /F k m o l h? ? ? ? ? ? 補(bǔ)加的硝酸質(zhì)量流量為 1 .1 2 5 9 6 3 1 1 8 .2 2 4 4 /60%W k g h??? 那么總的硝酸流量為 4 2 5 7 2 . 1 4 5 + 1 1 8 . 2 2 4 4 = 4 2 6 9 0 . 3 6 9 4 /k g h 第四個(gè)釜的計(jì)算 設(shè)定的最終的苯的轉(zhuǎn)化率是 % 那么苯的轉(zhuǎn)化量為 4 9 .4 0 (9 9 .1 % 9 9 % )?? 硝酸的轉(zhuǎn)化量也為 4 9 .4 0 (9 9 .1 % 9 9 % )?? 那么此時(shí)第四個(gè)釜中的硝酸的濃度為 331. 12 59 6. 55 5 49 .4 0 ( 99 .1 % 99 % ) 1. 11 84 / NOC k m ol m????? 因?yàn)?3 2 34 3 4AAX X RX X R? ?? ， 代入數(shù)據(jù) 可以得出 34 19 .3 95 1 / m inR k m ol m??（ ） 又 因?yàn)?44 0 1 XR k C C? 苯 硝 酸 苯（ ） 所以得到 334401 9 . 3 9 5 1 = 2 5 5 . 6 8 1 9 / ( m in )( 1 ) 7 . 5 3 6 2 ( 1 9 9 . 1 % ) 1 . 1 1 8 4H N ORk m k m o lC X C? ? ?? ? ? ?苯 苯4 n 33 .4 99 T?? 解得 4 ? ℃ 硝基苯的 收率 為 % 15 綜上可得： 硝酸的質(zhì)量流量的 45 /kg h 60%硝酸的質(zhì)量流量為 42 57 2. 14 5 6% 42 57 .2 14 5 /60% k g h? ? %硫酸的質(zhì)量流量 42 57 2. 14 5 57 % 26 23 3. 64 6 /92 .5 % k g h? ? 水的質(zhì)量流量為 4 2 5 7 2 . 1 4 5 4 2 5 7 . 2 1 4 5 2 6 2 3 3 . 6 4 6 1 2 0 8 1 . 2 8 4 3 9 /k g h? ? ? 那么加上第三個(gè)釜最后總的硝酸流量 為 /kg h 與之前的硝酸加入量的比值為 ? 苯的剩余 流 量為 16 第四章 工藝流程 反應(yīng)過(guò)程 傳統(tǒng)硝化法是將苯與用硫酸和硝酸配制的混酸在釜式硝化器（硝化鍋）中進(jìn)行硝化，所用硝化器一般為帶有強(qiáng)力攪拌的耐酸鑄鐵或碳鋼釜。那么應(yīng)加入的苯的含量為： 2+ + %F = = 4 9 . 4 0 k m o l /h9 9 . 1 %?? ? ?苯 （ 4 0 . 5 3 1 . 4 9 1 0 ） (1+) （ 1 1 5 ） 完全分離精餾塔笨的流 量為： V = F % 9 5 % =??苯 苯 （ 1 9 9 . 1 ） （ 1 ） 苯的摩爾質(zhì)量為 78kg/mol,那么就可以得出 苯 的質(zhì)量流量為 m： 78 4 9 . 4 0 7 8m 3 8 5 7 . 0 5 7 0 6 /9 9 . 9 % 9 9 . 9 %F k g h? ?? ? ?苯 設(shè)硝酸完全轉(zhuǎn)化， 硝酸的摩爾質(zhì)量為 63kg/mol,則硝酸質(zhì)量流量為 : 2+W = = 4 2 5 7 2 . 1 4 5 /6% k g h??硝 酸 （ 4 0 . 5 3 1 . 4 9 1 0 ） 63 11 硝酸的摩爾流量為 F硝 酸 ： 2= + + =F ? ? ?硝 酸 （ 4 0 . 5 3 2 1 . 4 9 1 0 ） （ 1 0 . 0 5 ） 硫酸的摩爾流量 F硫 酸 為 ： 57%= = 24 7. 61 35 /98F k m ol h?硫 酸 水的質(zhì)量流量 F水 為 ： 37%= = 875. 094 /18F k m ol h?水 苯的密度 3=819 /kg m?苯 ， 硝 基 苯 的 密 度 3=1024 /kg m?硝 基 苯 ，硝酸的密度3= 1 5 1 3 /kg m?硝 酸 ， 水的密度 3= /kg m?水 那么水得體積流量為： 342 57 2. 14 5 37 %V = = 15 .7 79 6
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