[email protected]
New Member
Download miễn phí Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat từ axetylen và axit axetic trên xúc tác axetat kẽm tên than hoạt tính với công suất 150 000 tấn/năm
Với đề tài tốt nghiệp ‘thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl Axetat từ axetylen và axit axetic trên xúc tác axetat kẽm tên than hoạt tính với công suất 150 000 tấn / năm’. Sau một thời gian tìm tài liệu, nghiên cứu và tính toán, với sự hướng dẫn tận tình của GS -TS Đào Văn Tường em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp với đầy đủ các yêu cầu của bản nhiệm vụ đề ra.Với trình độ và thời gian có hạn xong em cũng rút ra được một số nhận xét trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án:
• Vinyl Axetat là một monome có vai trò rất quan trọng trong nền công nghiệp hiện đại, đặc biệt là công nghiệp chất dẻo và sợi tổng hợp
• Vinyl hoá là một quá trình quan trọng trong quá trình tổng hợp các hợp chất trung gian phục vụ cho việc tổng hợp ra các sản phẩm hữu cơ cuối cùng có giá trị.
• Nguyên liệu chính dùng cho quá trình sản xuất VA là Axetylen và axit Axetic. Đây đều là những chất tương đối độc hại và dễ cháy nổ, do đó có khả năng gây nguy hiểm cho con người. Vì vậy khu vực sản xuất phải luôn được đảm bảo về các yêu cầu cháy nổ cũng như vệ sinh môi trường.
• Từ lâu, công nghệ sản xuất Vinyl Axetat đã được ứng dụng vào trong sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên thế giới. Tuy nhiên, mỗi dây chuyền công nghệ của từng hãng đều có những ưu nhược điểm khác nhau, nhưng nhìn chung thì chế độ công nghệ của tất cả các dây chuyền đó đều phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau :
- Nhiệt độ phản ứng
- Loại xúc tác dùng cho phản ứng
- Tỷ lệ của các cấu tử trong hỗn hợp nguyên liệu đầu
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
You must be registered for see links
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
thống tháp chưng luyện là :
( kg / h )
Như vậy lượng vật chất bị mất mát ở hệ thống chưng luyện la :
19 728,535 - 18 939,394 = 789,141 ( kg/h ).
Lượng vật chất ra khỏi hệ thống chưng luyện chính là lượng vật chất đi ra khỏi hệ thống 3 thiết bị ngưng tụ. Do hiệu suất của hệ thống 3 thiết bị ngưng tụ là 98% nên lượng vật chất đi vào hệ 3 tháp ngưng tụ là:
( kg / h )
Giả sử khi lượng VA đi vào hệ thống 3 tháp ngưng tụ và qua hệ thống 3 tháp chưng luyện để thành sản phẩm cuối cùng bị mất mát là 2% nên lượng VA thực tế đi vào hệ thống 3 tháp ngưng tụ là :
( kg/h )
Và đây chính là lượng VA đi ra khỏi thiết bị phản ứng.
I.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG
I.1. Lượng vật chất đi vào thiết bị phản ứng
Lượng vật chất vào thiết bị phản ứng bao gồm C2H2 , CH3COOH và các tạp chất ( N2 , O2 , vinyl axetylen (C4H4) và tạp chất do CH3COOH mang vào …)
Tính lượng C2H2 tinh khiết cần đưa vào cho 1 lần phản ứng
Theo lượng vật chất ra khỏi thiết bị phản ứng ( 20 542 kg / h ) và theo phương trình phản ứng sau ta có:
Gọi x ( kg / h) là lượng C2H2 tinh khiết đã phản ứng để tạo ra VA (với độ chuyển hoá 95%) và EDA
HC º CH + CH3COOH CH3COO - CH = CH2 (1)
Theo PT 26 kg / h 86 kg / h (hiệu suất 100 %)
Thực tế x kg / h 20 542 kg / h (hiệu suất 95%)
Vì trong lượng C2H2 tinh khiết được đưa vào thì chỉ có 92% là chuyển hóa thành VA (với độ chuyển hóa là 95%) còn 8% là chuyển hóa thành EDA.
Do đó x ở đây chính là 92% lượng C2H2 tinh khiết được đưa vào nên ta có
Theo phương trình
x . 86 = 26 . 20 542.
Suy ra ( kg / h ).
Và lượng C2H2 tinh khiết tham gia phản ứng tạo thành VA và EDA là:
( kg / h ).
Suy ra 8% lượng C2H2 tinh khiết tham chuyển hoá thành EDA là :
8% ´ 6750,4 = 540 ( kg / h ).
Nhưng do mức độ chuyển hoá của C2H2 chỉ đạt 95% nên lượng C2H2 tinh khiết cần đưa vào thiết bị phản ứng cho 1 lần phản ứng là :
( kg / h )
Lượng C2H2 còn lại không tham gia chuyển hoá tạo VA và EDA là :
7105,68 - 6750,4 = 355,28 ( kg / h )
Lượng này sẽ tham gia phản ứng tạo thành axetaldehyt ( CH3 CHO ). Giả sử trong 355,28 ( kg CH3 CHO / h ) chỉ có 5% lượng này tức là : 5%´ 355,28 ( kg / h) tham gia phản ứng tạo thành CH3 CHO theo phương trình :
C2H2 + H2O CH3 CHO
26 kg C2H2 / h 44 kg CH3CHO / h
5%´ 355,28 kg C2H2 / h kg CH3CHO / h
Do đó lượng CH3 CHO tạo thành là :
( kg / h )
Tính lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành VA và EDA
Tính lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành VA
Theo phương trình (1) ta có
Cứ cho 60 kg CH3COOH / h tham gia phản ứng thì tạo thành 86 kg VA / h nên khi cho y kg CH3COOH / h tham gia ứng sẽ tạo thành 20542 kg VA / h.
Suy ra lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành VA là:
( kg / h )
Tính lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành EDA
HC º CH + 2CH3COOH CH3CH (OCOCH3)2
Theo PT: 26 kg / h 120 kg / h 146 kg / h
Theo đề bài : 540 kg / h y1 kg / h y2 kg / h
Suy ra lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành EDA là:
( kg / h )
Và lượng EDA tạo thành là
( kg / h )
Do đó lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành VA và EDA là :
( kg / h )
+
Nhưng do hiệu suất chuyển hoá của CH3COOH là 99% nên lượng CH3COOH tinh khiết thực tế cần dùng là :
( kg / h ) tương ứng với ( kmol / h ).
Lượng CH3COOH còn lại không tham gia chuyển hoá tạo VA và EDA là :
16993,88 - 16823,94 = 169,94 ( kg / h ).
Lượng này sẽ tham gia phản ứng tạo thành axeton ( (CH3)2 CO ). Giả sử trong 27,49 ( kg (CH3)2 CO / h ) chỉ có 15% lượng này tức là 15%´ 169,94(kg / h) tham gia phản ứng tạo thành (CH3)2 CO theo phương trình :
2CH3 COOH (CH3)2 CO + CO2 + H2O
120 kg CH3COOH / h 58 kg (CH3)2 CO / h
15%´ 169,94 kg CH3COOH / h kg (CH3)2 CO / h
Do đó lượng (CH3)2 CO tạo thành là :
( kg / h )
Và lượng CH3COOH còn dư là :
169,94 - 25,491 = 144,45 ( kg / h )
Vậy tổng lượng CH3COOH tinh khiết thực tế cần đưa vào là: 16993,88 ( kg / h ).
Lượng CH3COOH tinh khiết này chiếm 98% khối lượng của CH3COOH kỹ thuật đưa vào , do đó lượng CH3COOH kỹ thuật đưa vào là :
( kg / h )
Tính lượng C2H2 kỹ thuật cần cho toàn bộ quá trình trong 1 giờ
Trong thực tế sản xuất thì để hiệu suất quá trình đạt được cao nhất thì tỷ lệ số mol C2H2 / CH3COOH phải là 4 : 1. Do đó lượng C2H2 theo tỷ lệ là :
4 ´ 283,23 = 1132,92( kmol / h ).
Tương ứng với : 1132,92 ´ 26 = 29 455,92 ( kg / h ).
Số vòng có thể phản ứng của toàn bộ lượng C2H2 là :
vòng
Theo đề bài , lượng C2H2 tổn thất trong toàn bộ quá trình là 2% tương ứng với : ( kg / h ).
Do đó lượng C2H2 bị mất mát sau 1 lần tham gia phản ứng là :
( kg / h ).
Do vậy tổng lượng C2H2 tinh khiết đưa vào thiết bị phản ứng trong 1 giờ là :
29 455,92 + 589,12 = 30 045,04 ( kg / h ).
Theo đề bài , lượng C2H2 chiếm 94,77% khối lượng C2H2 kỹ thuật được đưa vào thiết bị phản ứng. Từ đó suy ra :
Lượng C2H2 kỹ thuật được đưa vào thiết bị phản ứng là :
( kg / h )
Vậy tổng lượng C2H2 kỹ thuật cần cho toàn bộ quá trình trong1giờ là: 31 962,81( kg ).
Lượng tạp chất do nguyên liệu đầu mang vào
Do C2H2 mang vào
Lượng N2 : = ( kg / h )
Lượng O2 : = ( kg / h )
Lượng Vinyl axetylen ( C4H4 ) : = ( kg / h )
Do CH3COOH mang vào:
Trong lượng CH3COOH kỹ thuật mang vào có 2 % là tạp chất , suy ra lượng tạp chất do CH3COOH mang vào là :
Tạp chất của CH3COOH
m = ( kg / h )
Do đó tổng lượng tạp chất do nguyên liệu đầu ( C2H2 và CH3COOH kỹ thuật) mang vào là:
Tạp chất
m = + + + mTạp chất của CH3COOH
= 882,17 + 156,62 + 632,86 + 346,81 =
= 2 018,46 ( kg / h )
I.2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị phản ứng
Theo các số liệu tính toán có được từ phần trên , ta có :
Lượng sản phẩm VA đi ra là : 20 542 ( kg / h )
Lượng sản phẩm phụ EDA tạo thành là : 3 032,31 ( kg / h )
Lượng CH3COOH tinh khiết còn dư và đi ra là bằng lượng CH3COOH tinh
khiết thực tế đưa vào trừ đi lượng CH3COOH tinh khiết tham gia phản ứng tạo VA và EDA và (CH3)2CO , suy ra ta có :
CH3COOH dư
m =16 993,88-(14 331,63 + 2 492,31+25,491) = 144,45( kg / h )
Lượng C2H2 tinh khiết còn dư và đi ra là bằng lượng C2H2 tinh khiết thực tế đưa vào trừ đi lượng C2H2 tinh khiết tham gia phản ứng tạo VA và EDA và CH3CHO, suy ra ta có :
C2H2 dư
m = 30 045,04 – ( 7 105,68 + 5%´ 355,28 ) = 23 276,88 ( kg / h )
Lượng tạp chất đi ra bằng lượng tạp chất mang vào nên ta có :
Lượng tạp chất của CH3COOH kỹ thuật là : 346,81 ( kg / h )
Lượng tạp chất của C2H2 kỹ thuật là : 1 671,65 (kg/h ).
Bảng cân bằng vật chất tại thiết bị phản ứng
Lượng vật chất vào
Lượng vật chất ra
Cấu tử
Khối lượng
( kg / h )
Cấu tử
Khối lượng
( kg / h )
C2H2 tinh khiết
30 045,04
Sản phẩm VA
20 542
CH3COOH tinh khiết
16 993,81
Sản phẩm phụ EDA
3 032,31
N2
882,17
C2H2 tinh khiết còn dư
23 276,88
O2
156,62
CH3COOH tinh khiết còn dư
144,45
Vinyl axetylen (C4H4)
632,86
N2
882,17
Tạp chất của CH3COOH
346,81
O2
156,62
Vinyl axetylen (C4H4)
632,86
Tạp chất của CH3COOH
349,81
CH3CHO
30,06
(CH3)2CO
12,32
Tổng lượng vật chất vào
49 057,38
Tổng lượng vật chất ra
49 056,48
II. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO HỆ THỐNG NGƯNG TỤ:
II.1. Lượng vật chất đi vào hệ thống ngưng tụ:
Lượng vật chất đi vào hệ thống ngưng tụ chính là lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị phản ứng. Do đó lượng vật chất đi vào hệ thống ngưng tụ là :
Bảng cấu tử đi vào thiết bị ngưng tụ
Cấu tử
Khối lượng ( kg / h )
Sản phẩm VA
20 542
Sản phẩm ph...
( kg / h )
Như vậy lượng vật chất bị mất mát ở hệ thống chưng luyện la :
19 728,535 - 18 939,394 = 789,141 ( kg/h ).
Lượng vật chất ra khỏi hệ thống chưng luyện chính là lượng vật chất đi ra khỏi hệ thống 3 thiết bị ngưng tụ. Do hiệu suất của hệ thống 3 thiết bị ngưng tụ là 98% nên lượng vật chất đi vào hệ 3 tháp ngưng tụ là:
( kg / h )
Giả sử khi lượng VA đi vào hệ thống 3 tháp ngưng tụ và qua hệ thống 3 tháp chưng luyện để thành sản phẩm cuối cùng bị mất mát là 2% nên lượng VA thực tế đi vào hệ thống 3 tháp ngưng tụ là :
( kg/h )
Và đây chính là lượng VA đi ra khỏi thiết bị phản ứng.
I.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG
I.1. Lượng vật chất đi vào thiết bị phản ứng
Lượng vật chất vào thiết bị phản ứng bao gồm C2H2 , CH3COOH và các tạp chất ( N2 , O2 , vinyl axetylen (C4H4) và tạp chất do CH3COOH mang vào …)
Tính lượng C2H2 tinh khiết cần đưa vào cho 1 lần phản ứng
Theo lượng vật chất ra khỏi thiết bị phản ứng ( 20 542 kg / h ) và theo phương trình phản ứng sau ta có:
Gọi x ( kg / h) là lượng C2H2 tinh khiết đã phản ứng để tạo ra VA (với độ chuyển hoá 95%) và EDA
HC º CH + CH3COOH CH3COO - CH = CH2 (1)
Theo PT 26 kg / h 86 kg / h (hiệu suất 100 %)
Thực tế x kg / h 20 542 kg / h (hiệu suất 95%)
Vì trong lượng C2H2 tinh khiết được đưa vào thì chỉ có 92% là chuyển hóa thành VA (với độ chuyển hóa là 95%) còn 8% là chuyển hóa thành EDA.
Do đó x ở đây chính là 92% lượng C2H2 tinh khiết được đưa vào nên ta có
Theo phương trình
x . 86 = 26 . 20 542.
Suy ra ( kg / h ).
Và lượng C2H2 tinh khiết tham gia phản ứng tạo thành VA và EDA là:
( kg / h ).
Suy ra 8% lượng C2H2 tinh khiết tham chuyển hoá thành EDA là :
8% ´ 6750,4 = 540 ( kg / h ).
Nhưng do mức độ chuyển hoá của C2H2 chỉ đạt 95% nên lượng C2H2 tinh khiết cần đưa vào thiết bị phản ứng cho 1 lần phản ứng là :
( kg / h )
Lượng C2H2 còn lại không tham gia chuyển hoá tạo VA và EDA là :
7105,68 - 6750,4 = 355,28 ( kg / h )
Lượng này sẽ tham gia phản ứng tạo thành axetaldehyt ( CH3 CHO ). Giả sử trong 355,28 ( kg CH3 CHO / h ) chỉ có 5% lượng này tức là : 5%´ 355,28 ( kg / h) tham gia phản ứng tạo thành CH3 CHO theo phương trình :
C2H2 + H2O CH3 CHO
26 kg C2H2 / h 44 kg CH3CHO / h
5%´ 355,28 kg C2H2 / h kg CH3CHO / h
Do đó lượng CH3 CHO tạo thành là :
( kg / h )
Tính lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành VA và EDA
Tính lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành VA
Theo phương trình (1) ta có
Cứ cho 60 kg CH3COOH / h tham gia phản ứng thì tạo thành 86 kg VA / h nên khi cho y kg CH3COOH / h tham gia ứng sẽ tạo thành 20542 kg VA / h.
Suy ra lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành VA là:
( kg / h )
Tính lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành EDA
HC º CH + 2CH3COOH CH3CH (OCOCH3)2
Theo PT: 26 kg / h 120 kg / h 146 kg / h
Theo đề bài : 540 kg / h y1 kg / h y2 kg / h
Suy ra lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành EDA là:
( kg / h )
Và lượng EDA tạo thành là
( kg / h )
Do đó lượng CH3COOH tinh khiết cần phản ứng với C2H2 để tạo thành VA và EDA là :
( kg / h )
+
Nhưng do hiệu suất chuyển hoá của CH3COOH là 99% nên lượng CH3COOH tinh khiết thực tế cần dùng là :
( kg / h ) tương ứng với ( kmol / h ).
Lượng CH3COOH còn lại không tham gia chuyển hoá tạo VA và EDA là :
16993,88 - 16823,94 = 169,94 ( kg / h ).
Lượng này sẽ tham gia phản ứng tạo thành axeton ( (CH3)2 CO ). Giả sử trong 27,49 ( kg (CH3)2 CO / h ) chỉ có 15% lượng này tức là 15%´ 169,94(kg / h) tham gia phản ứng tạo thành (CH3)2 CO theo phương trình :
2CH3 COOH (CH3)2 CO + CO2 + H2O
120 kg CH3COOH / h 58 kg (CH3)2 CO / h
15%´ 169,94 kg CH3COOH / h kg (CH3)2 CO / h
Do đó lượng (CH3)2 CO tạo thành là :
( kg / h )
Và lượng CH3COOH còn dư là :
169,94 - 25,491 = 144,45 ( kg / h )
Vậy tổng lượng CH3COOH tinh khiết thực tế cần đưa vào là: 16993,88 ( kg / h ).
Lượng CH3COOH tinh khiết này chiếm 98% khối lượng của CH3COOH kỹ thuật đưa vào , do đó lượng CH3COOH kỹ thuật đưa vào là :
( kg / h )
Tính lượng C2H2 kỹ thuật cần cho toàn bộ quá trình trong 1 giờ
Trong thực tế sản xuất thì để hiệu suất quá trình đạt được cao nhất thì tỷ lệ số mol C2H2 / CH3COOH phải là 4 : 1. Do đó lượng C2H2 theo tỷ lệ là :
4 ´ 283,23 = 1132,92( kmol / h ).
Tương ứng với : 1132,92 ´ 26 = 29 455,92 ( kg / h ).
Số vòng có thể phản ứng của toàn bộ lượng C2H2 là :
vòng
Theo đề bài , lượng C2H2 tổn thất trong toàn bộ quá trình là 2% tương ứng với : ( kg / h ).
Do đó lượng C2H2 bị mất mát sau 1 lần tham gia phản ứng là :
( kg / h ).
Do vậy tổng lượng C2H2 tinh khiết đưa vào thiết bị phản ứng trong 1 giờ là :
29 455,92 + 589,12 = 30 045,04 ( kg / h ).
Theo đề bài , lượng C2H2 chiếm 94,77% khối lượng C2H2 kỹ thuật được đưa vào thiết bị phản ứng. Từ đó suy ra :
Lượng C2H2 kỹ thuật được đưa vào thiết bị phản ứng là :
( kg / h )
Vậy tổng lượng C2H2 kỹ thuật cần cho toàn bộ quá trình trong1giờ là: 31 962,81( kg ).
Lượng tạp chất do nguyên liệu đầu mang vào
Do C2H2 mang vào
Lượng N2 : = ( kg / h )
Lượng O2 : = ( kg / h )
Lượng Vinyl axetylen ( C4H4 ) : = ( kg / h )
Do CH3COOH mang vào:
Trong lượng CH3COOH kỹ thuật mang vào có 2 % là tạp chất , suy ra lượng tạp chất do CH3COOH mang vào là :
Tạp chất của CH3COOH
m = ( kg / h )
Do đó tổng lượng tạp chất do nguyên liệu đầu ( C2H2 và CH3COOH kỹ thuật) mang vào là:
Tạp chất
m = + + + mTạp chất của CH3COOH
= 882,17 + 156,62 + 632,86 + 346,81 =
= 2 018,46 ( kg / h )
I.2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị phản ứng
Theo các số liệu tính toán có được từ phần trên , ta có :
Lượng sản phẩm VA đi ra là : 20 542 ( kg / h )
Lượng sản phẩm phụ EDA tạo thành là : 3 032,31 ( kg / h )
Lượng CH3COOH tinh khiết còn dư và đi ra là bằng lượng CH3COOH tinh
khiết thực tế đưa vào trừ đi lượng CH3COOH tinh khiết tham gia phản ứng tạo VA và EDA và (CH3)2CO , suy ra ta có :
CH3COOH dư
m =16 993,88-(14 331,63 + 2 492,31+25,491) = 144,45( kg / h )
Lượng C2H2 tinh khiết còn dư và đi ra là bằng lượng C2H2 tinh khiết thực tế đưa vào trừ đi lượng C2H2 tinh khiết tham gia phản ứng tạo VA và EDA và CH3CHO, suy ra ta có :
C2H2 dư
m = 30 045,04 – ( 7 105,68 + 5%´ 355,28 ) = 23 276,88 ( kg / h )
Lượng tạp chất đi ra bằng lượng tạp chất mang vào nên ta có :
Lượng tạp chất của CH3COOH kỹ thuật là : 346,81 ( kg / h )
Lượng tạp chất của C2H2 kỹ thuật là : 1 671,65 (kg/h ).
Bảng cân bằng vật chất tại thiết bị phản ứng
Lượng vật chất vào
Lượng vật chất ra
Cấu tử
Khối lượng
( kg / h )
Cấu tử
Khối lượng
( kg / h )
C2H2 tinh khiết
30 045,04
Sản phẩm VA
20 542
CH3COOH tinh khiết
16 993,81
Sản phẩm phụ EDA
3 032,31
N2
882,17
C2H2 tinh khiết còn dư
23 276,88
O2
156,62
CH3COOH tinh khiết còn dư
144,45
Vinyl axetylen (C4H4)
632,86
N2
882,17
Tạp chất của CH3COOH
346,81
O2
156,62
Vinyl axetylen (C4H4)
632,86
Tạp chất của CH3COOH
349,81
CH3CHO
30,06
(CH3)2CO
12,32
Tổng lượng vật chất vào
49 057,38
Tổng lượng vật chất ra
49 056,48
II. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO HỆ THỐNG NGƯNG TỤ:
II.1. Lượng vật chất đi vào hệ thống ngưng tụ:
Lượng vật chất đi vào hệ thống ngưng tụ chính là lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị phản ứng. Do đó lượng vật chất đi vào hệ thống ngưng tụ là :
Bảng cấu tử đi vào thiết bị ngưng tụ
Cấu tử
Khối lượng ( kg / h )
Sản phẩm VA
20 542
Sản phẩm ph...