Рассчитаем процентное содержание компонентов в исходной динитробензойной кислоте:
Следовательно, в
маточного раствора содержится пропорциональное количество компонентов:В результате, масса компонентов, содержащихся в отводимом маточном растворе уменьшится на соответствующее количество этих компонентов, содержащихся в динитробензойной кислоте:
Рассчитаем потери динитробензойной кислоты после кристаллизации и фильтрации с учетом выхода продукта:
Таблица №9
Материальный баланс стадии кристаллизации и фильтрации
Приход | кг | Расход | кг |
1. Промытая ДНБК всего:ДНБК 1122,2 кг 224,4 кг | 1346,6 | 1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 1005,0 кг 105,2 кг 96,8 кг | 1207,0 |
2. Этиловый спирт (50%) 2524,9кг 2524,9кг | 5049,9 | 2. Маточник всего: 2644,1 кг 2428,1 кгДНБК 117,2 кг | 5189,4 |
Итого | 6396,5 | Итого | 6396,4 |
Для снижения расхода этилового спирта примем, что половина маточного раствора возвращается в процесс.
Таблица №10
Материальный баланс стадии кристаллизации и фильтрации с использованием маточного раствора
Приход | кг | Расход | кг |
1. Пропаренная ДНБК всего:ДНБК 1122,2 кг 224,4 кг | 1346,6 | 1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 1005,0 кг 105,2 кг 96,8 кг | 1207,0 |
2. Отработанный этанол всего: 1214,0кг 1322,0кгДНБК 58,6 кг | 2594,6 | 2. Маточник всего: 2644,1 кг 2428,1 кгДНБК 175,8 кг | 5248,0 |
3. Этиловый спирт (50%) 1310,9кг 1202,9кг | 2513,8 | ||
Итого | 6455,0 | Итого | 6455,0 |
5-я стадия - сушка
Рассчитаем потери динитробензойной кислоты на стадии сушки с учетом выхода продукта:
Таблица №11
Материальный баланс стадии сушки
Приход | кг | Расход | кг |
1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 1005,0 кг 105,2 кг 96,8 кг | 1207,0 | 1. Сухая ДНБК | 1000,0 |
2. Продукты испарения всего: 105,2 кг 96,8 кгДНБК 5,0 кг | 207,0 | ||
Итого | 1207,0 | Итого | 1207,0 |
Для определения числа операций за рабочий день, проводимых в одном реакторе, мы должны установить продолжительность одной операции по получению 3,5-динитробензойной кислоты. Общее время одной операции складывается из следующих составляющих:
1. Осмотр аппарата
2. Загрузка и подогрев компонентов
3. Выдержка и разбавление
4. Фильтрация
5. Пропарка и фильтрация
6. Кристаллизация и фильтрация
7. Сушка
Пользуясь практическими данными, можно принять:
1. время осмотра аппарата - 5мин.
2. набор в мерники кислотной смеси - 10мин.
3. загрузка кислот в реактор - 20мин.
4. нагрев до
- 90мин.5. выдержка реакционной массы - 6ч.
6. слив реакционной массы - 20мин.
7. подогрев воды до
- 30мин.8. разбавление - 60 мин.
9. охлаждение до
- 30мин.10. фильтрация - 30мин.
11. выгрузка динитробензойной кислоты и загрузка в аппарат - 15мин.
12. пропарка - 4ч.
13. охлаждение до
- 30мин.14. фильтрация - 30мин.
15. набор в мерник этилового спирта - 10мин.
16. загрузка этилового спирта в кристаллизатор - 10мин.
17. загрузка динитробензойной кислоты - 15мин.
18. нагрев реакционной массы до
- 30мин.19. растворение - 15мин.
20. охлаждение до
- 60мин.21. фильтрация - 15мин.
22. выгрузка - 10мин.
23. сушка - 6ч.
Итого продолжительность одного цикла - 16 часов. Таким образом, за восьмичасовой рабочий день при двусменной работе возможно проведение только 1 цикла. Следовательно, операционный баланс будет равен суточному балансу. Производительность проектируемого производства составляет 13 тонн/год. Предполагается, что проектируемое производство будет работать 237 дней в году. Из этих данных определяем суточную производительность проектируемого объекта:
т готовой динитробензойной кислоты.Таблица №12
Операционный материальный баланс стадии нитрования
Приход | кг | Расход | кг |
1. Бензойная кислота:ОВ 68,7кгпримеси 0,1кг | 68,8 | 1. Суспензия ДНБК в отработанной кислоте:ДНБК 66,0 кг 389,6 кг 51,8 кг 11,1кгпримеси 0,1кг | 518,6 |
2. Азотная кислота (98%):ОВ 322,4 кгвода 6,4 кг | 328,8 | 2. Газообразные продукты: 157,4 кг 77,8кг 5,7кгв вентиляцию 11,1 кг | 252,0 |
3. Олеум (20%): 74,5кг 298,4кг | 372,9 | ||
Итого | 770,5 | Итого | 770,6 |
Таблица №13
Приход | кг | Расход | кг |
1. Суспензия ДНБК в отработанной кислоте:ДНБК 66,0 кг 389,6 кг 51,8 кг 11,1кгпримеси 0,1кг | 518,6 | 1. Сырая ДНБК всего:ДНБК 65,0 кг 20,5 кг 5,4 кг 0,1 кг | 91,0 |
2. Вода | 1430,4 | 2. Маточник всего: 1461,8 кг 384,3 кг 11,0 кгпримеси 0,1 кгДНБК 1,0 кг | 1858,2 |
Итого | 1949,0 | Итого | 1949,2 |
Таблица №14
Приход | кг | Расход | кг |
1. Сырая ДНБК всего:ДНБК 65,0 кг 20,5 кг 5,4 кг 0,1 кг | 91,0 | 1. Промытая ДНБК всего:ДНБК 65,0 кг 12,4 кг 0,7 кг | 78,1 |
2. Вода | 91,0 | 2. Промывная вода всего: 99,0 кг 4,9 кг | 103,9 |
Итого | 182,0 | Итого | 182,0 |
Таблица №15