Синтез циклогексанона (стр. 2 из 12)

| | | |

Н₂С СН₂ Н₂С СН₂

| | | |

Н₂С СН₂ Н₂С СН₂

При энергичном окислении циклогексанона образуется адипиновая кислота, которую используют для получения синтетического волокна нейлона.

Вывод: Циклогексанон – это циклический кетон. Весьма реакционноспосоден. Применим для производства волокон.

Таблица 1. Данные материального баланса

Производительность реактора П, т/год		9700
Число дней работы реактора в году, n		332
Технологический выход продукта f, %		96
Молярное соотношение исходных реагентов, А : В		1 : 2
Степень превращения ХА, %		85
Селективность основной реакции Ф, %		98
Состав исходного реагента А, % масс.:	С6Н12	91
	примесь С6Н6	9,0
Состав исходного реагента В, % масс.:	О2	21
	примесь N2	79

Реакции синтеза:

Основная реакция

Побочная реакция

1. Расчет расходных коэффициентов

Это параметры, характеризующие расход различных видов сырья на единицу полученной продукции. Различают теоретические и практические расходные коэффициенты. Теоретические расходные коэффициенты учитывают расход исходящего сырья с учетом стехиометрии реакции. Практические расходные коэффициенты учитывают селективность процесса, выход продукта, степень превращения (и рассчитываются на базе теоретических). Задание:Рассчитать теоретические и практические расходные коэффициенты для реагентов по основной реакции на 1 тонну целевого продукта.

Найдем молярные массы веществ участвующих в реакциях:

1.1 Рассчитаем теоретические расчетные расходные коэффициенты

1.2 Рассчитаем практические расходные коэффициенты для циклогексана

1.3 Рассчитаем практические расходные коэффициенты для циклогексана в смеси с бензолом

1.4 Рассчитаем практические расходные коэффициенты для примеси (бензол)

1.5 Исходя из мольного соотношения исходных реагентов, рассчитаем практические расходные коэффициенты для кислорода

Рассчитаем практические расходные коэффициенты для кислорода в смеси с азотом:

Рассчитаем практические расходные коэффициенты для примеси (азот):

Вывод: Таким образом, для получения 1 т циклогексанона необходимо взять 857,14 кг циклогексана и 326,53 кг кислорода, но с учетом состава вещества, а также технико-экономических показателей практические расходные коэффициенты составляют:

по циклогексану – 1177,86 кг

по кислороду – 3888,76 кг.

II. Расчет материального баланса

Составление материального баланса – основное звено в оценке технико-экономической эффективности химического процесса.

На основании данных материального баланса определяют основные технико-экономические показатели, такие как выход, селективность, степень превращения, расходные коэффициенты. Данные материального баланса используются при составлении энергетического или теплового баланса, при термодинамических и кинетических расчетах, расчетах реакторов.

Материальный баланс химико-технологического процесса – это вещественное выражение закона сохранения вещества, левую часть которого составляет масса всех вступивших в реакцию веществ (приход), а правую – масса полученных продуктов (расход) и производственные потери.

2.1 Расчет теоретического материального баланса

Задание:Рассчитать на основании вышеприведенных данных материальный баланс реакции получения циклогексанона:

Молярные массы веществ участвующих в реакциях:

Рассчитаем количество циклогесканона в кмолях:

Рассчитаем количество кмоль/час циклогексана, необходимого для получения 10,20 кмоль/час циклогексанона:

Рассчитаем количество кмоль/час кислорода, необходимого для получения 10,20 кмоль/час циклогексанона:

Рассчитаем количество образовавшейся воды:

Результаты расчетов сводим в таблицу:

Таблица 2. Теоретический материальный баланс

Приход					Расход
вещество		% мольн.		% масс.	вещество		% мольн.		% масс.
С6Н12	10,20	50	856,8	72,4	С6Н10О	10,20	50	999,6	84,5
О2	10,20	50	326,4	27,6	Н2О	10,20	50	183,6	15,5
Итого:	20,40	100	1183,2	100	Итого:	20,40	100	1183,2	100

Вывод: Таким образом, в результате расчета установили, что при получении 1 тонны циклогексанона необходимо взять 856,8 кг циклогексана и 326,4 кг кислорода. При этом выделяется 183,6 кг воды.

2.2. Расчет практического материального баланса

Задание:Составить практический материальный баланс для получения циклогексанона:

Основная реакция

Побочная реакция

Молярные массы веществ участвующих в реакциях:

– основная реакция