Процесс алкилирования на примере получения этилбензола в присутствии катализатора хлорида алюминия - Курсовая работа

В промышленности для получения различных органических и неорганических веществ используются различные процессы: гидрирование, дегидрирование, гидратации, дегидратации, алкилирование, окисление, восстановление и т.д.Алкилированием называется процесс введения алкильных групп в молекулы органических веществ и некоторых неорганических веществ. Все алкилирующие агенты по типу связей, разрывающихся в них при алкилировании, делятся на следующие группы: - ненасыщенные соединения (олефины и ацетилен); Алкилирование олефинами в большинстве случаев протекает по ионному механизму через промежуточное образование ионов аргония и катализируется протонными и апротонными кислотами. Это означает, что удлинение и разветвление цепи атомов углерода значительно повышает реакционную способность олефина к алкилированию. В ряде случаев алкилирование олефинами протекает под влиянием инициаторов радикально-цепных реакций, освещения или высокой температуры.Исходные продукты (бензол и олефины) для процесса алкилирования необходимо очищать от разных примесей, в том числе и воды, так как при наличии влаги будет гидролизоваться А1С13 с образованием HCL. Реагент, а также катализаторный раствор подают в нижнюю часть реактора. Катализаторный раствор возвращается в реактор, а алкилаты направляются на разделение. Катализаторный раствор подают в оба реактора, реагенты - в верхнюю часть первого реактора. Реакционная масса из верхней части первого реактора поступает в сепаратор, из которого нижний (катализаторный) слой возвращается в реактор, а верхний - поступает в следующий реактор.На колонном агрегате, состоящем из ректификационной колонны 1, отгонной колонны 3 и флорентийского сосуда 2 происходит гетероазеотропная осушка исходного бензола. Из куба колонны 1 выводится обезвоженный бензол, часть которого поступает в аппарат 4 приготовления катализаторного раствора, остальная часть - в реактор 5. После конденсации и расслаивания во флорентийском сосуде 2 верхний слой (обводненный бензол) поступает в ректификационную колонну 1, а нижний слой (вода), содержащий бензол, направляется в отгонную колонну 3. Катализаторным раствором заполняется реактор, а затем в ходе процесса для подпитки подают катализаторный раствор, так как он частично выводится из реактора при регенерации. После барботажа из реактора выводят не прореагировавшую парогазовую смесь и направляют ее в конденсатор 6, где прежде всего конденсируется бензол, испарившийся в реакторе.Производительность стадии алкилирования по 100% этилбензолу составляет: или где 10000 - производительность в расчете на 100%-й этилбензол, т/год; Расход этилена с учетом селективности процесса составляет: или где 0,8 - селективность по этилбензолу в расчете на этилен; Рассчитываем состав этиленовой фракции: Метан: или Ацетилен: или Этилен : или Этан: или Пропилен: или Водород: или Азот: или Кислород: или Оксид углерода: кмоль/ч или кг/ч Молярное отношение бензол-этилен на входе в реактор равно 3:1, следовательно, расходуется бензола: или Массовая доля воды в бензоле после азеотропной осушки составляет 0,002%, следовательно, с бензолом поступает воды: или Расход хлорида алюминия составит: или где 10 - расход хлорида алюминия на 1 т образующегося этилбензола, кг; Для определения состава отходящих газов рассчитывают содержание в них хлорида водорода, этилена, бензола, оксида углерода.В качестве основного аппарата - алкилатора - принят вертикальный цилиндрический полый аппарат со сферическими днищами, выполненный из углеродистой стали. Внутренняя поверхность аппарата футерована кислотоупорной плиткой. Сферические днища крепятся к обечайке при помощи плоских приварных фланцев с уплотнительной поверхностью типа «выступ - впадина». Реактор заполнен смесью бензола с продуктами реакции и жидким алюминиевым комплексом (ЖАК). Исходное сырье (свежий и возвратный бензол, этиленовая фракция, возвратный диэтилбензол и ЖАК) попадают в нижнюю часть алкилатора через распределительный коллектор.Уравнение теплового баланса аппарата в общем виде: Ф1 Ф2 Ф3 Ф4 = Ф5 Ф6 Ф7 Ф8 Фпот, где Ф1,Ф2,Ф3,Ф5,Ф6,Ф7 тепловые потоки этиленовой фракции, жидкого бензола, диэтилбензола, отходящих газов, алкилата и паров бензола соответственно, КВТ; Для определения значений Ф1 и Ф5 рассчитывают средние молярные теплоемкости этиленовой фракции при температуре 20 273=293 К и отходящих газов при 90 273=363 К. Определяем тепловой поток диэтилбензола, значение молярной теплоемкости диэтилбензола находим по справочнику: Ф3 = КВТ Для определения теплового потока алкилата рассчитываем его среднюю молярную теплоемкость при температуре 363 К: См=152,07 0,64 186,56 0,247 396,06 0,061 464,46 0,012 559,86 0,002 321,36 0,034 415,94 0,002 94,48 0,001=184,465 Дж/(моль?К) Массовое количество циркулирующего бензола находится из условия равенства прихода и расхода теплоты: 3968,706 2684,36 n6=1396,563 39761,23 n6С точки зрения экологии рассматриваемого производства следует организовать взаимную нейтрализацию кислых и щелочных вод, но для этого необходимо, ч

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор

2. Технологическая часть

2.1 Физико-химические основы процесса получения этилбензола в присутствии хлорида

2.2 Технологическая схема процесса

2.3 Расчет материального баланса процесса производства этилбензола алкилированием в присутствии хлорида алюминия

2.4 Расчет основного аппарата

2.5 Расчет теплового баланса алкилатора

3. Экологическая часть

Заключение

Список использованных источников

В промышленности для получения различных органических и неорганических веществ используются различные процессы: гидрирование, дегидрирование, гидратации, дегидратации, алкилирование, окисление, восстановление и т.д.

В данной курсовой работе будет описан процесс алкилирования на примере получения этилбензола в присутствии катализатора хлорида алюминия, будут описаны физико-химические основы процесса и технологическая схема данного процесса. Также в ходе курсовой работы по исходным данным будут рассчитаны основные величины, необходимые для составления материального и теплового балансов процесса и произведен расчет основного аппарата - алкилатора.