Обоснование технологической схемы и аппаратурного оформления производства нитробензола. Материальный баланс водной промывки. Разбавление отработанной кислоты и экстракция нитробензола и азотной кислоты из отработанной кислоты. Расчет аппарата промывки.
Аннотация к работе
Объем производства нитробензола в мире составляет примерно 2 млн. т. в год. Традиционным является способ, заключающийся в непрерывном изотермическом нитровании нитрующей смесью, содержащей примерно 45 % азотной кислоты, и температуре 60-70°С. Нитробензол используется как полупродукт в анилинокрасочной продукции, Фармацевтической, парфюмерной промышленности. В нефтяной промышленности нитробензол используется как растворитель для очистки смазочных масел. Непрерывное изотермическое нитрование производят нитрующей смесью, содержащей примерно 45% азотной кислоты и температуре 60-70°С.В основу технологической схемы данного курсового проекта положен регламент производства нитробензола на ОАО «Промсинтез». Процесс производства нитробензола является непрерывным и состоит из следующих стадий:-приготовление кислотной смеси; На фазе нитрования бензол нитруется до нитробензола с дозировкой кислотной смеси и отработанной кислоты из буферного нитратора для поддержания необходимого модуля. На фазе нитрования используется следующее оборудование:-основной нитратор, где происходит нитрование 90% бензола; Процесс нитрования идет 50 минут, поэтому в производстве берется 2 аппарата (основной и буферный) для увеличения времени нитрования, так как времени пребывания нитромассы в одном аппарате недостаточно для полного нитрования.На производстве нитробензола используется сырье, представленное в таблице 2 1. 1.Бензол, каменноугольный Бензол, нефтяной ГОСТ 8448-78 ГОСТ 9572-93 Для нитрации, высшей очистки, очищенный, высшего сортаБензол - бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость, температура плавления 5,530С, температура кипения 80,10С, температура вспышки минус 110С, плотность 0,879 г/см3 при температуре 200С, коэффициент преломления 1,5011 при температуре 200С,плотность пара по воздуху 2,77, поверхностное натяжение 28,87 Дж/м2. Теплота образования 82,90 КДЖ/моль, теплота сгорания 3,3 МДЖ/моль, теплота плавления 9,85 КДЖ/моль, теплоемкость 1,63 Дж, теплопроводность 0,132 Вт, теплота испарения 30,77 КДЖ/моль. Практически не растворяется в воде, хорошо растворяется в эфирах, углеводородах, хуже в метаноле, с водой образует азеотроп (температура кипения 69,80С ,91% бензола). По физико-химическим показателям бензол каменноугольный должен удовлетворять требованиям и нормам ГОСТ8448-78,указанным в таблице2.1.1 Внешний вид Прозрачная жидкость, не содержащая взвешенных и осевших на дно посторонних примесей, в том числе воды, не темнее цвета раствора 0,003г К2Cr2О7 в 1 дм3 водыМеланж кислотный - смесь азотной и серной кислот с плотностью 1560 кг/м3 . Меланж обладает всеми свойствами концентрированной азотной кислоты, дымит на воздухе, выделяя оксиды азота, образующие с влагой воздуха туман. Сильный окислитель, неограниченно растворяется в воде. По физико-химическим показателям меланж кислотный должен удовлетворять требованиям и нормам ГОСТ 1500-78,указанным в таблице2.1.2Концентрированная азотная кислота представляет собой дымящуюся жидкость желтого цвета с сильным едким запахом. На свету и при нагревании процесс разложения ускоряется, образующиеся оксиды окрашивают кислоту в желтый цвет, с влагой воздуха оксиды образуют туман. Многие органические вещества при взаимодействии с азотной кислотой разрушаются и воспламеняются. Скипидар, спирт, уксусный ангидрид, уксусная кислота, ацетон при смешении с азотной кислотой могут взрываться. Применение титана и сплавов на его основе для изготовления оборудования, трубопроводов и запорной арматуры не рекомендуется, так как в определенных условиях (массовая доля азотной кислоты более 80% и оксидов азота 2,8-28%) возможно образование пирофорных соединений, способных взрываться при механическом воздействии (ударе, трении).Серная кислота - тяжелая маслянистая жидкость, в чистом виде - бесцветная, техническая - окрашена в темный цвет. Неограниченно растворяется в воде, выделяя при этом большое количество тепла, образует моно-, ди-и тетрагидраты, растворяет SO3 , образуя олеум. Серная кислота реагирует с металлами, оксидами металлов, гидратами оксидов металлов, образуя сернокислые соли, сильный окислитель. С органическими веществами, такими как сахар, крахмал, дерево, вата, ткань, концентрированная серная кислота реагирует с обугливанием, отщепляя от них воду. По физико-химическим показателям серная кислота техническая должна удовлетворять требованиям и нормам ГОСТ 2184-77,указанным в таблице2.1.4Кислотная смесь представляет собой смесь серной и азотной кислот. Свойства кислотной смеси определяются свойствами серной и азотной кислот. Однако при дегазации пары аммиака способны создавать в помещении взрывоопасные концентрации. Газообразный аммиак, выделяющийся из водного аммиака при нормальных условиях - газ с резким запахом, взрывоопасен, токсичен и горюч. В зависимости от назначения водный аммиак выпускается двух марок:-для различных отраслей промышленностиЛегко растворим в этаноле, эфире. Растворим в бензоле, трудно растворим в воде (0,19%). Нитробензол широко применяется в производстве анилина, промежуточ
План
Содержание
Введение
1.Обоснование технологической схемы и аппаратурного оформления производства нитробензола
2.Описание технологического процесса
2.1. Исходное сырье и материалы
2.1.1.Бензол
2.1.2.Меланж кислотный
2.1.3.Кислота азотная концентрированная
2.1.4.Кислота серная техническая
2.1.5. Кислотная смесь
2.1.6. Аммиак водный
2.2. Свойства, характеристики и применения готового продукта
2.3.Описание стадий производства
2.3.1.Приготовление раствора аммиака
2.3.2.Приготовление кислотной смеси
2.3.3.Нитрование бензола
2.3.4.Разбавление отработанной кислоты и экстракция нитробензола и азотной кислоты из отработанной кислоты
2.3.5.Кислая промывка нитробензола
2.3.6.Аммиачная и водная промывка нитробензола
2.3.7.Исправление брака
2.3.8.Отстой и хранение нитробензола
2.3.9.Упаковка, маркирование, хранение и транспортировка
2.3.10.Порядок сбора и утилизации производственных отходов
6.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов
6.2 Требования к использованию средств защиты
6.3. Основные мероприятия по технике безопасности
6.4. Требования безопасности в аварийных ситуациях
6.5 Основные правила противопожарной безопасности
6.6 Оказания медицинской помощи при травмировании, отравлении и внезапном заболевании
Библиографический список
Введение
Из ароматических нитросоединений производные нитробензола выпускаются в промышленности в наибольшем масштабе. Объем производства нитробензола в мире составляет примерно 2 млн. т. в год.
Существует несколько способов получения нитробензола. Традиционным является способ, заключающийся в непрерывном изотермическом нитровании нитрующей смесью, содержащей примерно 45 % азотной кислоты, и температуре 60-70°С. Другим способом является парофазное нитрование бензола с применением эффективных катализаторов. Нитробензол используется как полупродукт в анилинокрасочной продукции, Фармацевтической, парфюмерной промышленности. Нитробензол используется во многих отраслях промышленности как растворитель. В нефтяной промышленности нитробензол используется как растворитель для очистки смазочных масел.
Небольшое количество нитробензола идет для приготовления хлоратных взрывчатых веществ, где он играет роль горючего и флегматизатора. Так же используется в качестве полировальных составов для металлов.
Нитробензол выпускают под марками А и Б.
Нитробензол марки Б получают методом нитрования бензола смесью концентрированной азотной кислоты с купоросным маслом в емкостном нитраторе.
Непрерывное изотермическое нитрование производят нитрующей смесью, содержащей примерно 45% азотной кислоты и температуре 60-70°С.
Замечено, что протеканию реакции окисления способствует наличие в нитрующей смеси окислов азота. Возможно, что образование кислородосодержащих соединений протекает с промежуточным нитрозированием углерода: C6H6 2NO2>C6H5NO HNO3
C6H5NO 2NO>C6H5-N=N-ONO2
C6H5-N=N-ONO2 H2O>C6H5OH HNO3 N2
C6H5OH HNO3>C6H4(ON)NO2 H2O
На протекание окислительных процессов в значительной мере влияет температура нитрования: повышение температуры ускоряет образование гидроксисоединений. Из последовательных реакций в основном протекает образование динитробензола. Наличие динитробензола в нитробензоле создает опасность взрыва.
Второй побочной реакцией является образование динитробензола: C6H6 2HNO3>C6H4(NO2)2 2H2O
Для уменьшения образования динитробензола необходимо не превышать установленного фактора нитрующей активности, поддерживать концентрацию азотной кислоты в отработанной кислоте менее 1%, не хранить долго отработанную кислоту при температуре выше 30°С и не превышать температуру нитрования сверх установленного регламента. Получение нитробензола является экзотермичной реакцией. Кроме того, при нитровании выделяется вода, которая разбавляет серную кислоту. Интенсивное выделение тепла во многом определяет технологию процесса нитрования бензола и его невозможно проводить без обеспечения охлаждения реакционной смеси.
В связи с тем, что реакция идет на поверхности разделения фаз - необходимо интенсивное перемешивание. Температура реакции подбирается в зависимости от используемой нитрующей смеси. Безопасный интервал температуры должен быть не менее 10-20°С. При выборе нижней границы безопасного температурного интервала необходимо учитывать то, что вначале при быстром добавлении нитрующей смеси, возможно, быстрое закритическое повышение температуры. Поэтому скорость подачи нитрующего агента, вначале должна строго регламентироваться.