Смекни!
smekni.com

Проектирование мастерской по производству 3,5-динитробензойной кислоты мощностью 13 тонн/год (стр. 7 из 26)

Операционный материальный баланс стадии пропарки и фильтрации

Приход кг Расход кг
1. Промытая ДНБК всего:ДНБК 65,0 кг
12,4 кг
0,7 кг
78,1 1. Пропаренная ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг
12,3 кг
0,1 кг
74,1
2. Пар 384,7 2. Маточник всего:
384,8 кг
0,6 кгДНБК 3,2кг
388,6
Итого 462,8 Итого 462,7

Таблица №16

Материальный баланс стадии промывки

Приход кг Расход кг
1. Пропаренная ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг
12,3 кг
0,1 кг
74,1 1. Промытая ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг
12,4 кг
74,1
2. Вода 74,1 2. Промывная вода всего:
74,0 кг
0,1 кг
74,1
Итого 148,2 Итого 148,2

Таблица №17

Операционный материальный баланс стадии кристаллизации и фильтрации

Приход кг Расход кг
1. Промытая ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг
12,4 кг
74,1 1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 55,3 кг
5,8 кг
5,3 кг
66,4
2. Этиловый спирт (50%)
138,9 кг
138,9 кг
277,8 2. Маточник всего:
145,3 кг
133,6 кгДНБК 6,5 кг
285,5
Итого 351,9 Итого 351,9

Для снижения расхода этилового спирта примем, что половина маточного раствора возвращается в процесс.

Таблица №18

Операционный материальный баланс стадии кристаллизации и фильтрации с использованием маточного раствора

Приход кг Расход кг
1. Пропаренная ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг
12,4 кг
74,1 1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 55,3 кг
5,8 кг
5,3 кг
66,4
2. Отработанный этанол всего:
66,8кг
72,6кгДНБК 3,1 кг
142,5 2. Маточник всего:
145,5 кг
133,6 кгДНБК 9,6 кг
288,7
3. Этиловый спирт (50%)
72,1кг
66,3кг
138,3
Итого 355,0 Итого 355,1

Таблица №19

Материальный баланс стадии сушки

Приход кг Расход кг
1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 55,3 кг
5,8 кг
5,3 кг
66,4 1. Сухая ДНБК 55,0
2. Продукты испарения всего:
5,8 кг
5,3 кгДНБК 0,3 кг
11,4
Итого 66,4 Итого 66,4

Тепловой баланс

Для расчёта, какое количество теплоты нужно отвести от аппарата (или подвести) в течение одной операции в периодическом процессе или за единицу времени (в час) в непрерывном процессе необходимо рассчитать тепловой баланс. Тепловой баланс составляется на основе данных операционного или часового материального баланса, данных принятого технологического режима и необходимых технических справочных данных.

Рассчитанный тепловой баланс показывает, какое количество теплоты нужно отвести из аппарата (или подвести) в течение одной операции в периодическом процессе. Эти данные необходимы для определения производительности любого аппарата - реактора.

По принятому технологическому режиму при получении 3,5-динитробензойной кислоты в аппарат вначале загружается кислотная смесь, затем бензойная кислота, потом смесь подогревается до 60°С. Принимаем, что реагенты кислотная смесь поступают в аппарат с температурой 10°С. Затем реакционная масса поступает на стадию разбавления.

1-я стадия - реакция нитрования

Приход:

1. Количество тепла, поступающее в аппарат с реагентами:

- тепло, поступающее с реагентами, кДж;

- количество реагента, вносимое в аппарат на одну операцию (см. “Операционный материальный баланс”), кг;

- теплоёмкость реагентов, которую рассчитывают как аддитивную величину, кДж/ (кгЧК).

Теплоемкости сырья, продуктов реакции и отходов, кДж/ (кгЧград) [11]:

1. Бензойная кислота 1, 19

2. Азотная кислота (98%) 1,74

3. Олеум (20%) 1,34

4. 3,5 - динитробензойная кислота 1,01

5. Серная кислота 1,40

6. Вода 4,18

7. Окислы азота 0,86

8. Кислород 1,03

9. Этиловый спирт (50%) 3,32

10. Диоксид углерода0,90

Приход:

Тепло Q1, поступившее с азотной кислотой (98%):

Тепло Q2, поступившее с олеумом (20%):

Тепло Q3, поступившее с бензойной кислотой:

Тепло Q4 необходимое для нагрева смеси от 10°С до 60°С:

Рассчитаем долю олеума в полученной реакционной смеси:

Определим количество тепла

,выделившееся при протекании реакцииполучения динитробензойной кислоты:

На основании закона Гесса можно записать:

Qреакции=SQобразования продуктов реакции - SQобразования исходных веществ

Теплоты образования исходных веществ и продуктов реакции,

[11]:

1. Бензойная кислота385,14

2. Азотная кислота (98%) 173,0

3. 3,5 - динитробензойная кислота 464,45

4. Вода 285,83

Определим удельную теплоту реакции:

где 122 - молекулярная масса бензойной кислоты.

Определим количество тепла

,выделившееся при протекании реакцииобразования серной кислоты (реакции гидратации):