Tính toán căn bằng vật chất cho thiết bị phản ứng

[p3_k0n_ko0lv4ng3l]

Download miễn phí Đề tài Tính toán căn bằng vật chất cho thiết bị phản ứng

MỞ ĐẦU 3

Phần I : Tổng quan lý thuyết 4

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 4

I – Axetylen 4

II. Axit axetic 10

II.1- Giới thiệu: [6] 10

II.2 - Tính chất vật lý: [4,6] 11

II.3 - Tính chất hóa học: [2,4] 14

II.4 - Ứng dụng: [6,7] 17

II.5 - Các phương pháp sản xuất axit axetic: [4,6,7,8] 18

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VINYL AXETAT 21

I- Giới thiệu chung: [4,9] 21

II-Tính chất vật ly : [4,9,10] 21

III-Tính chất hóa học: [4,9,10] 22

III.1 - Phản ứng cộng: 22

III.2 - Phản ứng oxy hóa: 25

III.3 - Phản ứng trùng hợp: 25

III.4 - Phản ứng đồng trùng hợp: 26

III.5 - Phản ứng thủy phân VA, PVA: 26

III.6 - Từ VA tạo ra các vinyl este khác: 27

IV- Tình hình sản xuất và sử dụng VA: 27

IV.1- Tình hình sản xuất VA: [4,7,10] 27

IV.2 - Tình hình sử dụng VA: [4,7] 28

V- Phân loại, tiêu chuẩn và bảo quản VA:[9] 29

V.1-Phân loại: 29

V.2- Tiêu chuẩn: 29

V.3- Bảo quản: 30

CH¦¥NG III:GiíI THIƯU C¸C PH¦¥NG PH¸P S¶N XUT VA 31

I- Giíi thiƯu chung: [9] 31

II-Ph­¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t Etylen vµ Axit axetic: [9,10] 31

II.1- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t C2H4 vµ CH3COOH trong pha lng: (h·ng ICI) [9,10] 32

II.2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t etylen vµ axit axetic trong pha khÝ (h·ng USI Chemicals): [9,10] 35

II.3- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t etylen vµ axit axetic trong pha khÝ: 38

( H·ng Hoechst – Bayer) [7] 38

III- Ph­¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t axetylen vµ axit axetic: [9] 42

III.1-C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t C2H2 vµ CH3COOH trong pha lng: [4,10] 42

III.2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t axetylen vµ axit axetic trong pha khÝ: [4,16] 45

IV- C¸c ph­¬ng ph¸p s¶n xut VA kh¸c: 53

IV.1- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t etyliden diaxetat: [7,9,10] 53

IV. 2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t metyl axetat, CO vµ H2: (Halcon) [7] 53

IV.3 - Ph­¬ng ph¸p nhiƯt ph©n etylen glycol diaxetat: (Halcon) [7] 54

IV.5 - Ph­¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t CH2 = CHCl vµ CH3COONa: 55

IV.6 - Ph­¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t isopropyl axetat vµ CH3CHO: 55

IV.7 - Ph­¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t ClCH2 CH2Cl vµ CH3COOH: 55

V- La chn vµ thuyt minh d©y chuyỊn c«ng nghƯ: 56

VI - Kt lun tỉng quan: 57

 

PhÇn II: TÝNH TO¸N C¤NG NGHƯ 59

Ch­¬ng I: TÝnh to¸n c¨n b»ng vt cht cho thit bÞ ph¶n ng. 59

I.1 TÝnh l­ỵng VA cÇn s¶n xut trong mt gi. 59

I.2 Quy ®ỉi thµnh phÇn nguyªn liƯu sang phÇn tr¨m khi l­ỵng 60

I.3 L­ỵng vt cht ®i vµo thit bÞ ph¶n ng. 61

I.4. L­ỵng vt cht ®i ra khi thit bÞ ph¶n ng 66

Ch­¬ng II TÝnh to¸n thit bÞ chÝnh 80

III.1 BỊ mỈt trao ®ỉi nhiƯt cđa thit bÞ ph¶n ng 80

III.2 TÝnh ®­ng kÝnh cđa thit bÞ ph¶n ng. 82

III.3 TÝnh s ng¨n thit bÞ ph¶n ng. 84

III.4-Tính đáy và nắp thiết bị phản ứng: 94

III.5-Tính chiều cao của thiết bị phản ứng: 95

III.6-Tính đường kính ống dẫn: 95

PHÇN III: THIT K X¢Y DNG 97

I.Chn ®Þa ®iĨm x©y dng: 97

II.Thit k mỈt b»ng nhµ m¸y: 98

PhÇn IV: An toµn lao ®ng 105

PhÇn V: TÝnh to¸n kinh t. 106

I.Mơc ®Ých vµ nhiƯm vơ cđa tÝnh to¸n kinh t: 106

II.Ni dung tÝnh to¸n kinh t: 106

KẾT LUẬN 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 113

 


http://cloud.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-de_tai_tinh_toan_can_bang_vat_chat_cho_thiet_bi_phan_ung_nn2C1X72mz.png /tai-lieu/de-tai-tinh-toan-can-bang-vat-chat-cho-thiet-bi-phan-ung-90239/

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:

hỵp axit axetic vµ anhy®rit axetic. Sau ®ã hçn hỵp nµy ®­a tíi thiÕt bÞ ph¶n øng (1). Axetylen ®­ỵc thỉi vµo thiÕt bÞ (1) tõ phÝa d­íi b»ng qu¹t giã (2), nhiƯt ®é trong thiÕt bÞ ph¶n øng ®­ỵc gi÷ ë 75 ¸ 800C. S¶n phÈm VA t¹o thµnh cïng víi C2H2 ch­a ph¶n øng vµ c¸c s¶n phÈm phơ kh¸c tho¸t ra ë ®¸y thiÕt bÞ ph¶n øng (1) ®­ỵc ®i tíi thiÕt bÞ ng­ng tơ håi l­u (3), thiÕt bÞ (3) duy tr× ë nhiƯt ®é 67 ¸ 740C ®Ĩ ng­ng tơ c¸c chÊt cã nhiƯt ®é s«i cao. Sau ®ã VA th« ®­ỵc ph©n t¸ch bëi qu¸ tr×nh lµm l¹nh b»ng n­íc trong thiÕt bÞ (4), vµ l¹i tiÕp tơc lµm l¹nh b»ng n­íc muèi trong thiÕt bÞ (5). VA th« ®­ỵc ®­a vµo th¸p ch­ng cÊt ®Ĩ thu ®­ỵc VA tinh khiÕt. C2H2 ch­a ph¶n øng ®­ỵc tuÇn hoµn trë l¹i trén víi C2H2 míi ®Ĩ ®i vµo thiÕt bÞ ph¶n øng (1).
8 - NhËn xÐt:
Qu¸ tr×nh tỉng hỵp VA tõ C2H2 vµ CH3COOH trong pha láng cã ­u ®iĨm lµ vèn ®Çu t­ cho d©y chuyỊn thiÕt bÞ thÊp. Tuy nhiªn cã nh­ỵc ®iĨm lµ tiªu tèn nhiỊu xĩc t¸c HgO (l­ỵng VA t¹o thµnh b»ng l­ỵng n­íc tiªu tèn), xĩc t¸c rÊt ®éc vµ cã tÝnh ¨n mßn thiÕt bÞ, l­ỵng VA t¹o thµnh thÊp (theo lý thuyÕt lµ 75% tÝnh theo CH3COOH vµ 80% tÝnh theo C2H2). L­ỵng etylen diaxetat t¹o thµnh t­¬ng ®èi nhiỊu do VA bÞ ng­ng tơ trong thiÕt bÞ ph¶n øng vµ t¸c dơng víi CH3COOH, kh«ng nh÷ng thÕ khi VA bÞ ng­ng tơ sÏ t¹o ra polyme trong thÕt bÞ ph¶n øng.
III.2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA tõ axetylen vµ axit axetic trong pha khÝ: [4,16]
§Ĩ kh¾c phơc nh÷ng nh­ỵc ®iĨm cđa ph­¬ng ph¸p tỉng hỵp VA trong pha láng ng­êi ta tiÕn hµnh tỉng hỵp VA trong pha khÝ. Qu¸ tr×nh tỉng hỵp VA trong pha khÝ ®­ỵc ph¸t triĨn n¨m 1921 bëi h·ng Consortium vµ ®­ỵc sư dơng trong c«ng nghiƯp n¨m 1928 bëi h·ng Wacker–Cheme, råi sau ®ã ®­ỵc h·ng Farb-Wacker Hoechst c¶i tiÕn thªm. Trong chiÕn tranh thÕ giíi thø 2 c«ng nghƯ cđa Hoechst ®· s¶n xuÊt ®­ỵc 25 triƯu pound/n¨m [10].
Ø Ph¶n øng chÝnh:
CH3COOH + CH º CH CH2 = CHOCOCH3
III.2.1- C¬ chÕ ph¶n øng:
Zn 2+(OCOCH3)-2 HC º CH [CH = CHOCOCH3]
Zn 2+(OCOCH3)2-
Zn2+(OCOCH3)2- + CH2 = CHOCOCH3
Zn+(OCOCH3)-
+ C2H2
+CH3COOH
C¬ chÕ ph¶n øng C2H2 víi CH3COOH trong pha khÝ cã xĩc t¸c axetat Zn trªn than ho¹t tÝnh bao gåm c¸c giai ®o¹n hÊp phơ ho¸ häc C2H2 víi ion Zn2+ t¹o thµnh phøc p trung gian. Sau ®ã lµ sù tÊn c«ng cđa ph©n tư C2H2 ®· ®­ỵc ho¹t ho¸ b»ng ion axetat vµ cuèi cïng lµ t¸c dơng víi CH3COOH t¹o ra VA, hoµn nguyªn l¹i xĩc t¸c.
Ø Ph¶n øng phơ:
§©y lµ qu¸ tr×nh xĩc t¸c dÞ thĨ, s¶n phÈm chÝnh lµ VA.
HC º CH CH2 = CHOCOCH3 CH3CH(OCOCH3)2
+HOOCCH3
+HOOCCH3
EDA
Nh­ng vÉn cã nh÷ng s¶n phÈm phơ, ®ã lµ VA tiÕp tơc kÕt hỵp víi CH3COOH t¹o thµnh EDA. Do vËy sÏ xuÊt hiƯn mét hƯ ph¶n øng song song- nèi tiÕp.
Giai ®o¹n ®Çu x¶y ra víi vËn tèc lín h¬n nhiỊu so víi giai ®o¹n thø hai, tuy nhiªn vÉn cÇn cã mét l­ỵng d­ C2H2 so víi CH3COOH ®Ĩ h¹n chÕ tèi ®a sù t¹o thµnh EDA.
Ø Ph¶n øng ph©n hđy CH3COOH t¹o thµnh axeton:
2CH3COOH CH3COCH3 + CO2 + H2O
Ø Ph¶n øng ph©n hủ VA t¹o thµnh axit axetic vµ etanal:
CH2 = CHOCOCH3 + H2O CH3COOH + CH3CHO
Ø Ph¶n øng ph©n hủ axetylen t¹o thµnh etanal:
HC º CH + H2O CH3CHO
Ø C¸c ph¶n øng t¹o thµnh polyme:
nCH º CH [- HC = CH -]n , PA
OCOCH3
nCH2 = CHOCOCH3 [- CH2 - CH -]n , PVA
Tuy nhiªn c¸c ph¶n øng nµy cã tèc ®é chËm vµ l­ỵng s¶n phÈm phơ t¹o thµnh kh«ng nhiỊu.
Nguyªn nh©n g©y ra nh÷ng ph¶n øng phơ lµ do l­ỵng xĩc t¸c dïng cho 1 lÝt C2H2 n»m ngoµi kho¶ng khèng chÕ cho phÐp hoỈc do tû lƯ t¸c nh©n vµ nhiƯt ®é kh«ng thÝch hỵp. Khi l­ỵng xĩc t¸c gam/lÝt C2H2 trong mét giê t¨ng hay gi¶m qu¸ giíi h¹n cho phÐp sÏ g©y ra nh÷ng ph¶n øng phơ trïng hỵp C2H2, VA t¹o thµnh c¸c polyme b¸m lªn bỊ mỈt xĩc t¸c, g©y ph©n hủ xĩc t¸c, lµm cho ho¹t tÝnh xĩc t¸c gi¶m.
III.2.2- C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng:
Ø Xĩc t¸c:
Xĩc t¸c dïng cho qu¸ tr×nh lµ axetat Zn trªn chÊt mang lµ than ho¹t tÝnh, silicagen, oxit nh«m,... hay dïng xĩc t¸c axetat cadimi vµ axetat canxi nh­ng hiƯu qđa kh«ng cao. Th­êng dïng lµ xĩc t¸c axetat Zn trªn chÊt mang lµ than ho¹t tÝnh. Xĩc t¸c ®­ỵc chuÈn bÞ b»ng ph­¬ng ph¸p ng©m tÈm: dïng dung dÞch axetat Zn tÈm vµo than ho¹t tÝnh d­íi ¸p suÊt ch©n kh«ng sao cho cø 100 phÇn träng l­ỵng th× cã 10% lµ axetat Zn vµ 90% lµ than ho¹t tÝnh. Sau ®ã sÊy kh« vµ ®em nung ë nhiƯt ®é ph¶n øng.
Than ho¹t tÝnh cã kÝch th­íc tõ 1 ¸ 3,5mm ®­ỵc ®iỊu chÕ b»ng than gç hay tõ sä dõa nung trong m«i tr­êng yÕm khÝ.
Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc ho¹t tÝnh cđa xĩc t¸c gi¶m dÇn. Nguyªn nh©n lµ do C2H2 vµ VA trïng hỵp t¹o nªn c¸c polyme bao phđ lªn bỊ mỈt xĩc t¸c, axetylen bÞ trïng hỵp to¶ ra nhiỊu nhiƯt g©y nãng cơc bé lµm cho xĩc t¸c bÞ ph©n hủ, axetat Zn bÞ bay h¬i trong qu¸ tr×nh ph¶n øng. Ngoµi ra do C2H2 nguyªn liƯu cã lÉn mét l­ỵng nhá c¸c chÊt nh­ H2S, PH3, AsH3 ...®©y lµ nh÷ng chÊt ®éc g©y ngé ®éc xĩc t¸c. V× vËy ph¶i khèng chÕ b»ng c¸ch n©ng dÇn nhiƯt ®é lªn 210 ¸ 2200C vµ lµm s¹ch nguyªn liƯu C2H2.
Ø NhiƯt ®é:
NhiƯt ®é thÝch hỵp víi lo¹i xĩc t¸c axetat Zn lµ 180 ¸ 2100C. ë nhiƯt ®é thÊp h¬n th× hiƯu suÊt thu ®­ỵc VA nhá vµ ë nhiƯt ®é cao qu¸ th× lµm cho xĩc t¸c gi¶m ho¹t tÝnh.
Ø VËn tèc thĨ tÝch:
VËn tèc thĨ tÝch cµng nhá (nghÜa lµ thêi gian tiÕp xĩc gi÷a hçn hỵp khÝ vµ xĩc t¸c cµng lín) th× møc ®é chuyĨn ho¸ cµng t¨ng. Nh­ng nÕu vËn tèc thĨ tÝch qu¸ nhá th× hiƯu suÊt VA l¹i gi¶m v× trong khÝ s¶n phÈm cã nhiỊu s¶n phÈm phơ. Víi vËn tèc thĨ tÝch th«ng th­êng møc ®é chuyĨn ho¸ ®¹t 60 ¸ 70%.
Ø Tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH:
Tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH tèt nhÊt cho hiƯu suÊt chuyĨn ho¸ thµnh VA cao nhÊt lµ 8 ¸ 10/ 1. Nh­ng trong thùc tÕ s¶n xuÊt ng­êi ta chØ cho d­ tõ 4 ¸ 5 lÇn, tøc lµ tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH tèt nhÊt lµ 4:1 ¸ 5:1, v× t¨ng l­ỵng C2H2 d­ nhiỊu h¬n n÷a th× hiƯu suÊt chuyĨn ho¸ t¨ng mµ l¹i ph¶i tuÇn hoµn mét l­ỵng lín C2H2.
Axetylen vµ axit axetic ph¶i kh« ®Ĩ tr¸nh ph¶n øng hy®rat ho¸. §ång thêi cÇn ph¶i lµm s¹ch C2H2 hÕt nh÷ng chÊt g©y ngé ®éc xĩc t¸c, nhÊt lµ C2H2 ®­ỵc s¶n xuÊt tõ cacbua canxi th­êng cã nhiỊu H2S, NH3, PH3, AsH3, ...
S¶n xuÊt VA theo ph­¬ng ph¸p pha h¬i nÕu khèng chÕ ®­ỵc c¸c ®iỊu kiƯn kü thuËt nghiªm ngỈt th× cã ®­ỵc hiƯu suÊt VA sÏ ®¹t 95 ¸ 98% tÝnh theo axit axetic vµ 92 ¸ 95% tÝnh theo axetylen.
III.2.3 - S¬ ®å c«ng nghƯ vµ nguyªn lý ho¹t ®éng: [9,10]
1 - S¬ ®å c«ng nghƯ: (H·ng Petroleum Refiner) (h×nh 5)
2 - Nguyªn lý ho¹t ®éng: (h×nh 5)
Axetylen míi ®­ỵc trén víi axetylen tuÇn hoµn tõ khÝ th¶i vµ cïng víi CH3COOH míi, CH3COOH tuÇn hoµn ®­ỵc ®­a vµo th¸p bèc h¬i (2) víi tû lƯ theo yªu cÇu. T¹i ®ã hçn hỵp CH3COOH vµ C2H2 ®­ỵc ®un bèc h¬i vµ ®­ỵc trén lÉn vµo nhau. NhiƯt ®é trong th¸p bèc h¬i (2) ®­ỵc duy tr× tõ 60 ¸ 800C víi ¸p suÊt 4 ¸ 5 Psi vµ ®­ỵc khèng chÕ nghiªm ngỈt ®Ĩ cã tû lƯ hçn hỵp theo yªu cÇu. NÕu khèng chÕ nhiƯt ®é 600C sÏ nhËn ®­ỵc hçn hỵp khÝ cã 23% träng l­ỵng axit axetic. §Ĩ cã thĨ ®iỊu chØnh nhiƯt ®é mét c¸ch dƠ dµng ng­êi ta ®un nãng b»ng h¬i n­íc.
Hçn hỵp khÝ ®­ỵc ®­a sang thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt (9), t¹i ®©y hçn hỵp khÝ ®­ỵc ®un nãng nhê khÝ s¶n phÈm, råi tiÕp tơc ®­ỵc ®­a sang thiÕt bÞ ®un nãng ph¶n øng (10) ®Ĩ hçn hỵp ®¹t tíi nhiƯt ®é 180 ¸ 2100C tuú thuéc vµo nhiƯt ®é lµm viƯc trong thiÕt bÞ ph¶n øng. Trong thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt cã thĨ dïng h¬i ¸p suÊt cao hoỈc dÇu ®Ĩ ®un nãng.
Hçn hỵp khÝ sau khi ®­ỵc ®un nãng tíi nhiƯt ®é yªu cÇu ®­a vµo thiÕt bÞ ph¶n øng (3). ThiÕt bÞ d¹ng èng chïm, trong c¸c èng chøa ®Çy xĩc t¸c, bªn ngoµi ®­ỵc ®un nãng b»ng dÇu hoỈc h¬i n­íc (trong khi vËn hµnh ®Ĩ tr¸nh sù qu¸ nhiƯt cơc bé ng­êi ta cã thĨ cho hçn hỵp khÝ tõ d­íi ®i lªn trªn, sau ®ã cho ®i ng­ỵc l¹i tõ trªn xuèng). Sau khi ph¶n øng t¹o s¶n phÈm, hçn hỵp khÝ s¶n phÈm ®­ỵc lµm nguéi t¹i thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt (9) v...