Производство этилового спирта - Курсовая работа

МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Институт тонких химических технологий Выполнил: студент группы ХЕБО-13-14В мировой химической промышленности производство этилового спирта занимает одно из первых мест. Этиловый спирт широко применяется в различных отраслях промышленности. Его используют в медицине в качестве растворителя для лекарственных средств, для обеззараживания, как пеногаситель в системах подачи кислорода, для лечения отравления метиловым спиртом.В промышленности для получения этилового спирта в качестве исходного сырья используют растительные продукты, в составе которых есть крахмал или сахар, и этилен. Основными источниками этилена являются промышленные газы нефтеперерабатывающего производства, которые образуются при переработке нефтяного сырья, газы, получаемые дегидрированием газообразных парафинов, коксовый газ.Этиловый спирт представляет собой бесцветную прозрачную легкоподвижную жидкость с характерным запахом.Горит светлым голубоватым пламенем, образуя диоксид углерода и воду.Данный способ получения этанола состоит из четырех стадий: 1. абсорбция этилена серной кислотой с образованием сернокислотных эфиров Взаимодействие серной кислоты с этиленом происходит в 2 стадии. На первой стадии идет растворение этилена в кислоте. На второй стадии идет образование алкилсульфатов, которые в дальнейшем подвергаются гидролизу. Кроме данных основных реакций, также протекают побочные: Помимо образования диэтилового эфира также идет реакция полимеризации этилена.В промышленности преимущественно используют парофазный каталитический процесс, который осуществляется по циклической схеме.Из уравнения реакции, термодинамических данных и, учитывая, что реакция протекает также и с уменьшением числа молей, увеличение давления благоприятно скажется на равновесном выходе этилового спирта.Для обеспечения высокой скорости и селективности процесса используют катализатор. В качестве него применяют фосфорную кислоту, нанесенную на пористый носитель (силикагель или таблетированный синтетический алюмосиликат). Механизм процесса прямой гидратации этилена на данном катализаторе описывается следующими стадиями: 1.Катализатор определяет температурный режим процесса. Свежий катализатор готовят пропиткой носителя 60 - 65% фосфорной кислотой с последующей сушкой при 100°С. Основная реакция гидратация этилена - экзотермическая, протекает с уменьшением объема и, следовательно, понижение температуры и повышение давления будет способствовать увеличению равновесного выхода этилового спирта. В тоже время, применение высокого давления (при выбранном температурном режиме) ограничено содержанием водяного пара в реакционной смеси, т.к. процесс проводят при температуре ниже критической (точка росы 374°С) и возможна конденсация водяных паров в реакторе. Последнее приводит к снижению активности катализатора вследствие поглощения паров воды фосфорной кислотой с ее последующим разбавлением.Свежий и оборотный этилен сжимают в компрессорах 1,2 до 0,8 Мпа, смешиваются с водяным паром, подогреваются в теплообменнике 4 теплом отходящей от реактора смеси и перегреваются в трубчатой печи 3 до 275°С, после чего подаются в реактор-гидрататор 5. Перед входом в реактор в поток вбрызгивается фосфорная кислота для подпитки катализатора, что продлевает срок его службы. Реактор представляет собой полую колонну высотой 10м и диаметром 1,5м, работающую в режиме идеального вытеснения. Реакционные газы содержат пары унесенной фосфорной кислоты, которая нейтрализуется гидроксидом натрия, а образующиеся соли выделяются в солеотделителе 6. В холодильнике 7 происходит конденсация продуктов реакции, а в сепараторе 8 разделяются жидкие и газовые потоки.Таблица №2: Условно постоянная информация для расчета Показатель Обозначение Значение Единицы измерения Концентрация этилена в этиленэтановой фракции 98,6 % (по объему)Составим систему уравнений: по 1 блоку: по контуру (2 и 3 блоки): по 4 блоку: баланс по инерту: Таблица №3: Соответствие переменных потокам Составим матрицу для расчета на ЭВМПриход: этилен: этан: вода: Расход: этанол в ректификате: вода в ректификате: составляем пропорцию: - масса всего ректификата диэтиловый эфир: ацетальдегид: отдувка: этан: этилен: водород: Таблица №5: Материальный баланс Наименование m, кг % Наименование m, кг % этилен 770,2027 60,984 этанол 1000 79,179 этан 11,7171 0,92775 диэтиловый эфир 25,400278 2,01118 вода 481,17438 38,099 ацетальдегид 20,137172 1,59445 вода 75,268817 5,9597 отдувка: этан 11,7171 0,92775 этилен 129,4789 10,2521 водород 0,915326 0,072475 невязка-0,143153-0,01133 Приход: в потоке 011: этилен этан, где масса этилена равна 770,2072 кг, масса этана равна 11,7171 кг.

Оглавление

Введение

1. Исходное сырье

2. Характеристика целевого продукта

2.1 Физические свойства

2.2 Химические свойства

3. Сернокислотная гидратация этилена

4. Прямая гидратация этилена

4.1 Термодинамика процесса

4.2 Кинетика процесса

4.3 Физико-химическое обоснование выбора основных технологических параметров процесса

5. Технологическая схема процесса

6. Структурная блок-схема

7. Балансовая математическая модель

8. Материальный баланс ХТС

Список литературы