Файл: 161.pdf

циркулирующем газе часть газа выводят из системы. Метанол

– сырец поступает на ректификацию. Содержание СН3ОН в ректификате составляет 99,5 % (по массе).

Процесс синтеза метилового спирта в зависимости от температурного режима работы катализатора может быть осу-

ществлен в двух вариантах:

а) высокотемпературный (катализатор 2,5ZnO·ZnCr2O4,

температура 370–420оС, давление 20–35 МПа);

б) низкотемпературный (катализатор ZnO·CuO·Al2O3 или

ZnO·CuO·Cr2O3,температура 250–300оС, давление 5–10 МПа)

Исходные данные для расчета

20

www.mitht.ru/e-library

Методические рекомендации по выполнению расчета

Структурную блок-схему системы свести к трем блокам

(смешение, синтез, конденсация и сепарация). При необходи-

мости включить четвертый блок – ректификация.

Для первого блока – смешение – составляют балансовое уравнение по СО. Суммируя количество молей (киломолей)

СО в свежем и циркулирующем газах, находят количество мо-

лей СО, поступающего в блок синтеза. Аналогично составляют балансовое уравнение по водороду.

Для второго блока – синтез – составляют два балансовых уравнения распределения поступающих на синтез СО и Н2.

Для третьего блока – конденсация и сепарация – состав-

ляют «базисное» уравнение, определяющее массу метанола– сырца.

В случае, если базис расчета дан на метанол–ректификат,

то составляют три уравнения (четвертый блок – ректифика-

ция), одно из которых для метанола–ректификата является «ба-

зисным».

Уравнение по инертным примесям (метану) составляют,

зная, что в условиях стационарного режима работы системы количество метана, вводимого со свежим газом и получаемого по реакции (2), равно количеству метана, выводимого с «от-

дувкой».

21

www.mitht.ru/e-library

Рекомендуемая литература

Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Баренгартен М.Г. Общая химическая технология. – М.: Высш. шк., 1990. – 520 с. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1981. – 608 с. Тимофеев B.C., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1992. – 432 с. Соколов Р.С. Химическая технология: Учебн. пособие для студ. высш. учеб. заведений в 2-х т. Т. 2. – М.: Гуманит.

изд. центр. ВЛАДОС, 2000. – 448 с. Караваев М.М., Мастеров А.П. Производство метанола. – М.: Химия, 1973. – 160 с.

Задание 6. Производство этилового спирта

Этиловый спирт - продукт многотоннажного производст-

ва и широко применяется в качестве растворителя и сырья в

различных отраслях народного хозяйства: лакокрасочной, пар-

фюмерной, фармацевтической и пищевой промышленности, в

производстве хлороформа, взрывчатых веществ, синтетическо-

го волокна, бутадиена и других продуктов органического син-

теза.

В настоящее время для получения этилового спирта в

промышленности используется метод прямой парофазной гид-

ратации этилена в присутствии катализатора:

22

www.mitht.ru/e-library

Технологическая схема процесса состоит из ряда после-

довательных операций: подготовка сырья (смешение исходных и оборотных потоков этилена и воды), гидратация этилена,

нейтрализация фосфорной кислоты и солеотделение, конден-

сация и сепарация, ректификация водно-спиртового раствора –

выделение целевого продукта.

Сырьем является этиленэтановая фракция, в которой этан

– инертная примесь. В качестве катализатора используется 83– 85% фосфорная кислота, нанесённая на шариковый широкопо-

ристый носитель: силикагель, алюмосиликат или кизельгур.

Катализатор активен при 280–290°С и обладает высокой селек-

тивностью. Процесс проводят при давлении 7–8 МПа. Выбор давления определяется, в основном, парциальным давлением паров воды над катализатором. Молекулярное отношение воды

к этилену (0,6–0,75):1; объемная скорость 1800–2500 ч-1.

Одновременно с основной реакцией (1) протекает ряд по-

на которые расходуется часть этилена. Селективность процесса составляет 94-96%.

23

www.mitht.ru/e-library

Исходные данные для расчета

Методические рекомендации по выполнению расчета

Структурную блок-схему потоков системы целесообразно свести к четырем блокам: 1- смешение, 2- синтез, 3- конденса-

ция и сепарация, 4- ректификация.

Из побочных реакций рассматривать процессы образова-

ния диэтилового эфира (2) и ацетальдегида (3). В состав рек-

тификата входят только спирт и вода.

24

www.mitht.ru/e-library

Для блока – смешение – составляют уравнение по этиле-

ну. Суммируя количество молей (киломолей) С2Н4 в свежем и циркулирующем газах, находят количество этилена, посту-

пающего в блок синтеза. Составляют также уравнение по све-

жей воде. Количество свежей воды при наличии оборотного потока складывается из воды, израсходованной на синтез и разбавление этилового спирта, на образование диэтилового эфира и ацетальдегида. Затем составляют уравнение по задан-

ному соотношению воды и этилена на входе в реактор.

По блоку – синтез – составляют уравнение распределения поступающего на синтез С2Н4 на конвертированный и направ-

ляемый на циркуляцию и «отдувку».

По блоку – ректификация – составляют уравнения: по этиловому спирту–ректификату, диэтиловому эфиру и аце-

тальдегиду.

Для 1 и 2 вариантов составляют «базисное» уравнение по свежей этиленэтановой фракции. Для вариантов 3 и 4 уравне-

ние по этиловому спирту–ректификату является «базисным».

В уравнении баланса по «инерту» сумма вводимого со свежим газом этана и получаемого по реакции (3) водорода должна быть равна количеству выводимых с «отдувкой» газов за вычетом этилена.

25

www.mitht.ru/e-library

Рекомендуемая литература

Общая химическая технология: Учебник для химикотехнологических специальностей. Т. 2. Важнейшие химические производства. / Авт.:Мухлёнов И.П., Авербух А.Я., Кузнецов Д.А. и др. Под ред. И.П. Мухлёнова. – М.: Высш. шк., 1984. – 263 с. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1981. – 606 с. Тимофеев B.C.. Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1992. – 432 с. Соколов Р.С. Химическая технология: Учебн. пособие для студ. высш. учеб. заведений в 2-х т. Т. 2. – М.: Гуманит. изд. центр. ВЛАДОС, 2000. – 448 с. Кононова Г.Н., Сафонов В.В. Производство этилового спирта прямой гидратацией этилена: Учебное пособие. – М.: ИПЦ МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1998. – 16 с. Валакин В.П. Получение синтетического этилового спирта. – М.: Химия, 1976. – 104 с.

Задание 7. Производство этилбензола

Этилбензол является сырьем для производства стирола. В

промышленности этилбензол получают взаимодействием бен-

зола с этиленом:

Одновременно с основной (1) протекает ряд побочных ре-

акций. Наибольшее значение имеют реакции последовательно-

го алкилирования:

26

www.mitht.ru/e-library