161

Исходные данные для расчета

Методические рекомендации по выполнению расчетов.

Процесс производства винилацетата из ацетилена из ук-

сусной кислоты, состоит из следующих стадий:

-смешение и нагрев свежего и оборотного потоков сырья;

-синтез винилацетата;

-отделение ацетилена от жидких продуктов и возврат его

впроцесс;

-выделение из жидких продуктов уксусной кислоты и возврат её в процесс;

43

www.mitht.ru/e-library

- ректификационное разделение целевого и побочных продуктов (ацетона, ацетальдегида, кротонового альдегида и др.).

Структурная блок–схема процесса может быть сведена к четырем блокам: смешение, синтез, разделение жидкой и газо-

вой фаз и ректификация. При расчетах не учитывать образо-

вавшиеся при синтезе и ректификации полимеры, а также ка-

тализатор в ингибиторы.

По блоку – смешение – составляют уравнения по ацети-

лену и уксусной кислоте. По блоку – синтез – составляют «ба-

зисные» уравнения по превращению ацетилена и уксусной ки-

слоты в винилацетат. По третьему блоку – разделение - состав-

ляют уравнение распределения непрореагировавшего ацетиле-

на между рециклом и «отдувкой», а также уравнение по отду-

ваемому газу, в котором кроме ацетилена содержатся метан,

поступающий со свежим потоком ацетилена, и диоксид угле-

рода, образовавшийся по реакции (2).

По четвёртому блоку – ректификация – составляют урав-

нения по ацетальдегиду, кротоновому альдегиду, ацетону и во-

де. В последнем учитывают воду, введенную с уксусной ки-

слотой.

Рекомендуемая литература

Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988. – 592 с. Тимофеев B.C., Серафимов Л.А. Принципы технологии основ-

44

www.mitht.ru/e-library

ного органического и нефтехимического синтеза. – М.:Высш.

шк., 2003. – 536 с.

Задание 13. Производство монохлорбензола хлорированием бензола

При хлорировании бензола в присутствии катализатора происходит замещение водорода в бензольном кольце на хлор.

В зависимости от условий образуются различные хлорзаме-

щенные производные бензола: монохлорбензол, дихлорбензол,

трихлорбензол и другие полихлориды. Для подавления реак-

ций образования полихлоридов бензола процесс хлорирования проводят в избытке бензола при температуре 75–80°С в при-

сутствии катализатора (FeCl3). Хлор полностью вступает в ре-

акцию с бензолом и количество его молей будет равно количе-

ству молей образовавшегося хлористого водорода. При степе-

ни конверсии бензола 30–50%, в основном, образуются моно– и дихлорбензол, а количество полихлоридов не превышает 3- 4%:

Непрореагировавший бензол очищается и возвращается в

процесс. Выхлопные газы содержат хлористый водород (реак-

ции (1) и (2) ) и газообразные примеси, поступающие с хлором.

45

www.mitht.ru/e-library

Хлористый водород в дальнейшем используют для получения соляной кислоты.

Жидкие продукты хлорирования непрерывно отводят на ректификацию, которую осуществляют в двух колоннах. В

первой колонне отгоняют бензол, который после очистки сме-

шивают со свежим бензолом. Во второй отгоняют товарный монохлорбензол–ректификат и фракцию дихлорбензола.

Исходные данные для расчета

46

www.mitht.ru/e-library

Методические рекомендации по выполнению расчета

При составлении структурной блок–схемы процесса ре-

комендуется принять четыре блока: смешение, синтез; конден-

сация и сепарация; ректификация и очистка бензола.

По первому блоку составляют уравнения по свежему бен-

золу и поступающему на синтез хлору (с учётом потерь).

По третьему блоку составляют уравнение по выхлопным газам.

По четвёртому блоку «базисные» уравнения по дихлор-

бензолу и непрореагировавшему бензолу. Образование поли-

хлоридов не учитывают.

Рекомендуемая литература

Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988. – 592 с. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. –

М.: Химия, 1968. – 846 с.

Задание 14. Производство 1,2-дихлорэтана

1,2-дихлорэтан (ДХЭ) является важным продуктом ос-

новного органического синтеза. Он широко используется для производства полимеров и может быть получен прямым хло-

47

www.mitht.ru/e-library

рированием этилена как в газовой, так и жидкой фазах в при-

сутствии катализатора или окислительным хлорированием этилена в газовой фазе на катализаторе Дикона. В основе по-

следнего процесса лежит реакция, которая может быть описана уравнением:

H2C=CH2 + 2НС1 + 0,5O2 = ClH2С–CH2Cl + H2O. (1)

Одновременно с основной реакцией (1) протекает ряд по-

бочных реакций, например, образование хлораля (трихлораце-

тальдегида) и различных полихлоридов. С целью упрощения расчета обычно рассматривают только реакцию образования хлораля:

Процесс проводят при температуре 210–260°С. Выходя-

щие из реактора газы содержат пары ДХЭ, полихлориды, хло-

раль, реакционную воду, хлористый водород и инертные газы.

Реакционные газы поступают в закалочную колонну, в которой происходит охлаждение парогазовой смеси и удаление из неё не прореагировавшего хлористого водорода и инертных газов.

При этом пары конденсируются в конденсаторе. Хлористый водород с инертными газами поступает в абсорбер, орошаемый водой для улавливания НСl. Конденсат поступает во флорен-

тийский сосуд, где происходит разделение водной и органиче-

ской фаз. Водный слой направляется на очистку от ДХЭ в ко-

лонну гетероазеотропной ректификации, а органическая фаза направляется в промывную колонну, в которой с помощью

48

www.mitht.ru/e-library

раствора щёлочи удаляется (отмывается) хлораль в виде гидра-

та глиоксалевой (глиоксиловой) кислоты:

C2НОCl3 + 3NaOH = 3NaCl + (НО)2СНCООН. (3)

Затем ДХЭ поступает на очистку от полихлоридов.

При расчете материального баланса считать, что раство-

римость воды в ДХЭ – 0,16 % (по массе).

Исходные данные для расчета

Методические рекомендации по выполнению расчета

Расчёт проводится для кислородного варианта процесса.

Структурная блок–схема производства 1,2–дихлорэтана может быть представлена в виде четырех блоков: 1- синтез; 2-

49

www.mitht.ru/e-library

закалка, конденсация, абсорбция; 3- разделение органической и водной фаз; 4- промывка. Для первого блока составляют «ба-

зисное» уравнение по дихлорэтану и уравнение по хлоралю.

По полученным продуктам рассчитывают количества введен-

ного этилена и кислорода. Для упрощения расчётов их конвер-

сия принимается равной 100 %. По второму блоку составляют уравнение, определяющее количество поглощенного водой хлористого водорода. Для третьего блока составляют уравне-

ние по реакционной воде. По четвертому блоку составляют два уравнения. Одно – определяющее количество водного раствора щелочи, поступающего в промывную колонну, а второе – ко-

личество раствора, выходящего из неё. Считать, что этот рас-

твор содержит гидрат глиоксалевой кислоты, хлорид натрия,

гидроксид натрия и воду.

Рекомендуемая литература

Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1975. – 734 с. Тимофеев B.C., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.:Высш.

шк., 2003. – 536 с.

50

www.mitht.ru/e-library

Задание 15. Производство дивинила (бутадиена-1, 3)

Дивинил (бутадиен-1, 3) является основным мономером для получения синтетических каучуков. Одним из промыш-

ленных способов получения дивинила является одностадийное

Процесс проводят на алюмохромовом катализаторе при температуре 580–600°С и пониженном давлении 0,015–0,020

МПа. В этих условиях равновесный выход дивинила ~13–15%.

Одновременно с основной реакцией (1) протекает ряд побоч-

ных реакций, среди которых наибольшее значение имеют ре-

акции распада (2), (4), (5) и гидрирования (3):

Кроме того, часть н-бутана подвергается дегидрированию до н-бутиленов:

51

www.mitht.ru/e-library

Конверсия н-бутана ~20% при селективности 50–55%.

Непрореагировавший н-бутан и образовавшиеся н-бутилены

возвращают в процесс.

Исходные данные для расчета

Методические рекомендации по выполнению расчета

Производство бутадиена-1.3 складывается из ряда после-

довательных стадий: подготовка сырья (смешение исходного

н-бутана с оборотными н-бутаном и н-бутиленами), дегидриро-

вание, закалка, разделение продуктов реакции методами аб-

сорбции, ректификации и экстракции с выделением целевого продукта, непрореагировавшего н-бутана и образовавшихся н-

бутиленов.

52

www.mitht.ru/e-library