Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Материальный баланс стадии синтеза



Введение.

Анилин - простейший из ароматических аминов - был впервые выделен Унфердорбеном в 1826 г. путем перегонки индиго и назван кристаллином из-за способности давать кристаллические соли с серной и фосфорной кисло­тами. В 1834 г. Рунге обнаружил его в продуктах сухой перегонки каменно­угольной смолы и назвал кианолом от греческого «кианос» — лазурный и латинского «олеум» — масло, поскольку анилин давал голубое окрашивание с раствором хлорной извести. В 1840 г. Фритче выделил анилин путем обработки индиго горячей концентрированной щелочью с последующим нагрева­нием полученной массы и дал ему название анилин от испанского названия индиго — «анил».

Получение анилина синтетическим путем осуществил в 1842 г. выдающийся русский химик-органик Н. Н. Зинин, восстановивший нитробензол сульфидом аммония. Зинин выделил чистый анилин и назвал его бензидамом.

Анилин является одним из важнейших промежуточных продуктов в анилинокрасочной промышленности. Он применяется так же для получения вспомогательных веществ для резиновой промышленности и в синтезах лекарственных веществ. Кроме того, анилин имеет промышленное значение для получения полимерных материалов путем поликонденсации с формальдегидом.

Вначале XX в. было обнаружено, что анилин ускоряет вулканизацию каучука, и с этого времени потребность в анилине стала неуклонно возрастать. После второй мировой войны значительно возрастает доля анилина, расходуемого на производство химикатов для резины, прежде всего ускорителей вулканизации резины: каптакса, альтакса, дифенилгуанидина.

Из других областей применения анилина следует упомянуть фармацевтическую промышленность, где анилин применяется для получения сульфамидных препаратов и синтетических заменителей сахара.

В химии фотоматериалов анилин используется для получения гидрохинона, хотя в настоящее время разработан новый способ его получения — окислением n-диизопропилбензола и фенола.

Анилин имеет некоторое значение как ингибитор коррозии. Особенно хорошо он зарекомендовал себя для защиты металлов в среде влажного четыреххлористого углерода. Фосфаты анилина при добавлении к растворам сильных электролитов замедляют коррозию углеродистых сталей.

Аддукты анилина с трифторидом бора, а также продукты конденсации анилина с альдегидами могут быть использованы в качестве катализаторов и отвердителей эпоксидных полимеров. Различные соли и реактивы на основе анилина используются в качестве добавок к топливам и смазочным маслам в процессах очистки топлива. Ряд продуктов и смесей на основе анилина используется в качестве ракетного топлива.



Небольшие количества анилина применяются в текстильной, бумажной и металлургической промышленности, при получении поверхностно-активных веществ, в качестве катализаторов, стабилизаторов, ингибиторов полимеризации, репеллентов. В перечисленных отраслях потребление анилина невелико, но в некоторых случаях наблюдается его динамичный рост. Анилин находит некоторое применение в лабораторной практике как растворитель и реагент. В настоящее время ~85 % производимого анилина потребляет производство полиизоцианатов.

Физические свойства.

Свойства   Формула веществ
C6H5NO2 H2 C6H5NH2
Молекулярная масса
Tкип. , °C 210,9 -252,7 184,4
Tплав. , °C 5,76 -259,17 -5,89
Плотность, г/см3 1,199 0,08988 1,02173
         

 

Физические свойства.

Анили́н (фениламин) — органическое соединение с формулой C6H5NH2, простейший ароматический амин. Представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом, немного тяжелее воды и плохо в ней растворим, хорошо растворяется в органических растворителях. На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит. Горит ярким коптящим пламенем. Молекулярная масса 93, 12. Температура затвердевания минус 5, 96 °С. Показатель преломления nD при 15°С равен 1,5887, при 20 °С равен 1,5863. При низких температурах анилин в растворах углеводородов дает голубовато-фиолетовую фосфоресценцию. Анилин частично растворяется в воде (3,3 % при 20 °С; 4,5 % при 60 °С; 6,4 % при 90 °С). Добавление в воду минеральных солей, как правило, уменьшает растворимость анилина в воде. Однако бромиды лития и цезия практически не изменяют растворимость, а добавка иодида цезия даже повышает растворимость анилина в воде. Анилин хорошо растворяется и смешивается в любых соотношениях с этанолом, метанолом, диэтиловым эфиром, ацетоном, бензолом, толуолом, три- и тетрахлорметаном (четыреххлористым углеродом), хлороформом, пиридином, этилацетатом и др. С водой анилин образует расслаивающуюся азеотропную смесь (Tкип = 98,5 °С при атмосферном давлении), содержащую 18 % анилина.



Анилин быстро темнеет при хранении, особенно под влиянием кислорода воздуха и света, и становится более вязким.

Химические свойства.

Анилин — основание, гораздо более слабое, чем аммиак и жирные амины. Растворы анилина в воде не окрашивают ни лакмус, ни фенолфталеин. Он не образует солей с такими слабыми кислотами, как угольная, синильная или сероводород.

Анилин вступает в различные реакции как с участием атомов азота аминогруппы, так и с участием водородных атомов ароматического ядра. Некоторые реакции конденсации приводят к замещению по аминогруппе, а при конденсации в ядро - к образованию гетероциклических соединений.

Реакции с неорганическими веществами.

С сильными неорганическими кислотами (соляная, серная, фосфорная) анилин образует соли. Продукты присоединения и двойные соли образуются при нагревании анилина с галогенидами ртути. Аналогичные крис­таллические соединения образуются с галогенидами меди, маг­ния, кальция, цинка, кадмия, титана, кремния, олова, свинца, висмута, сурьмы, кобальта, никеля, платины, палладия и др., с сульфатом и нитратом серебра. Большинство этих двойных солей весьма гигроскопичны, гидролизуются в воде и легко разлагаются при нагревании.

N-Алкилирование анилина.

N-Алкилирование анилина проходит по общей схеме алкилирования аминов:

С6Н5NH2 > С6Н5NHR > С6Н5NR2 > С6Н5+NR3

На промежуточных этапах реакции образуются вторичные и третичные амины, а на завершающем — соли полностью замещенного четвертичного аммония. Наибольшие трудности связаны с получением вторичных аминов; в обычных условиях они неизбежно образуются в смеси с первичными и третичными аминами. Разделение таких смесей, как правило, затруднительно, т. к. их компоненты имеют близкие температуры кипения. В качестве алкилирующих агентов применяются алифатические спирты (в присутствии кислот), алкилгалогениды, простые эфиры, алкиловые эфиры серной кислоты и ароматических сульфокислот, непредельные соединения.

Ацилирование анилина.

Анилин взаимодействует с кислотами, ангидридами и хлорангидридами, а также со сложными эфирами, образуя анилиды. В присутствии хлороксида фосфора он спокойно реагирует с уксусной, пропионовой, масляной, бензойной кислотами и их хлорпроизводными.

N-Ацилирование анилина — часто используемая реакция. Ее применяют как для временной защиты аминогруппы при сульфировании, нитровании или галогенировании анилина, так и для получения соединений, обладающих определенными практически важными свойствами. В первом случае чаще всего в качестве ацилирующих реагентов применяют муравьиную или уксусную кислоту и их ангидриды, во втором — самые разнообразные карбоновые кислоты и их производные — чаще всего хлорангидриды.

Реакции конденсации с анилином.

Анилин довольно легко реагирует с ароматическими альдегидами, образуя анилы (шиффовы основания). Сложнее протекают реакции с алифатическими альдегидами. При взаимодействии с пропионовым альдегидом образуется как простой анил, так и димер. При реакции анилина с формальдегидом обычно получаются вязкие смолистые продукты (аминные смолы). Анилин реагирует со многими нитросоединениями ароматического ряда. Реакции эти достаточно медленные, хотя они ускоряются в присутствии кислот Льюиса, железа и его солей.

Реакции циклизации анилина.

Некоторые реакции анилина приводят к образованию различных гетероциклических соединений. При взаимодействии анилина с ненасыщенными кетонами образуются замещенные пиридоны и пиперидоны.

Диазотирование анилина

Анилин подобно большинству других первичных ароматических аминов легко диазотируется азотистой кислотой с образованием соответствующей соли диазония. Последняя при сочетании с многочисленными реагентами дает большое число красителей, выпускаемых в промышленных масштабах. Соль диазония может реагировать с самим анили­ном, образуя диазоаминобензол.

Окисление анилина

Анилин легко окисляется, поэтому при хранении обычно темнеет. При контролируемом окислении анилина в кислой среде образуется п-бензохинон. В качестве окислителя применяют Na2Cr2O7 или MnO2 (пиролюзит) в серной кислоте. При окислении анилина хромовой кислотой получается черный краситель «анилиновый черный». При окислении гидропероксидом трифторацетила анилин с хорошим выходом образует нитробензол.

Реакции электрофильного замещения

Для ароматического кольца анилина, имеющего повышенную электронную плотность, характерны реакции электрофильного замещения: сульфирование, нитрование, галогенирование. Из галогенпроизводных анилина широко применяются хлорпроизводные. Бромпроизводные имеют меньшее значение, что в первую очередь связано со значительно более высокой стоимостью брома и его дефицитом. Иодпроизводные практически не используются. Сульфированием анилина получают ценный промежуточный продукт — сульфаниловую кислоту, используемую в синтезе красителей и лекарственных веществ. Непосредственное нитрование анилина обычно сопровождается столь сильным окислением, что этот процесс в промышленных условиях осуществить очень трудно

Гидрирование анилина

При гидрировании анилина образуется циклогексиламин. Гидрирование ведут водородом в присутствии катализатора (никеля Ренея) при давлении 9,5 МПа и температуре 30–150 °С, В верхнем пределе указанного интервала температур образуется также дициклогексиламин с выходом до 25 %.

Литературный обзор.

Способы получения анилина.

1. Восстановление нитробензола чугунной стружкой в кислой среде (метод Бешана).

Этот промышленный метод получения анилина существует с 1856 г. За последние два десятилетия он в значительной сте­пени потерял свое промышленное значение из-за вытеснения его методом газофазного восстановления нитробензола водоро­дом, однако он по-прежнему используется для получения мало­тоннажных аминов, например ксилидинов. Новых производств анилина по этому методу не строят, но все же в ряде стран еще эксплуатируются цехи получения анилина по методу Бешана. Процесс восстановления протекает в присутствии электро­лита, который усиливает коррозию стали и увеличивает обра­зование гидроксида двухвалентного железа. Наиболее актив­ными электролитами являются хлориды аммония и железа [14].

Восстановление нитросоединений чугунной стружкой следует рассматривать как процесс, в котором участвуют два разных восстановителя — металлическое железо и гидроксид двухвалентного железа:

C6H5NO2 + 3Fe + 4H2O → C6H5NH2 + 3Fe(OH)2

C6H5NO2 + 6Fe + 4H2O → C6H5NH2 + 3Fe(OH)3

Электролит в данном случае необходим для того, чтобы приве­сти железо в более реакционноспособное состояние путем уси­ления влажной коррозии. Реакция экзотермична; тепловой эф­фект равен 547 кДж/моль. Для восстановления нитробензола в анилин в промышленных масштабах были разработаны два способа: периодический и непрерывный [11].

2. Аммонолиз фенола

Получение фенола кумольным способом не связано с образованием значительного количества сточных вод, и суммарное количество отходов при получении анилина этим путем сводится к минимуму.Реакция аминирования фенола слабо экзотермична:

C6H5OH + NH3→ C6H5NH2 + H2O

Энергия активации этой реакции около 117 кДж/моль. Она со­провождается побочными реакциями образования дифенил­амина: [14]

C6H5OH + C6H5NH2 ↔ (C6H5)2NH + H2O

2C6H5NH2 ↔ (C6H5)2NH + NH3

Аминирование фенола чаще всего проводят на кислотных катализаторах; обычно это оксиды алюминия, кремния, титана или циркония, алюмосиликаты, а также фосфорная кислота [11].

Смеси, содержащие фенол, являются очень коррозионными при высоких температурах. Поэтому аминирование фенола проводят при относительно низких температурах. Кроме того, при низких температурах продлевается время работы катализатора и уменьшается диссоциация аммиака. Смеси фенола и анилина разделяют при пониженном давлении в колоннах из нержавеющей стали [2].

3. Получение анилина из толуола

В начале 1970-х гг. фирма «American Cyanamid» (США) разработала оригинальную технологию получения анилина аммонолизом бензойной кислоты. В промышленности бензойную кислоту получают путем жидкофазного окисления толуола в присутствии солей кобальта [10].

2С6Н5СН3 + 3O2 → 2С6Н5СООН + Н2О

При действии на бензойную кислоту водным раствором аммиака в присутствии оксида меди(II) при 215–220 °С и 3,5–4,2 МПа образуется анилин. Выход анилина составляет 37 %.

Процесс аммонолиза бензойной кислоты состоит из двух стадий:

1) взаимодействие оксида меди(II), бензойной кислоты и аммиака с образованием анилина;

2) регенерация оксида меди(II), т. е. окисление оксида меди(I) кислородом воздуха.

Превращение бензойной кислоты в анилин проходит через стадию образования промежуточного соединения - амида бензойной кислоты (C6H5CONH2; бензамид). В результате внутримолекулярной перегруппировки (реакция Гофмана) образуется анилин и оксид углерода, который окисляется в диоксид [11].

С6Н5СООН + NH3 + 2CuO → С6Н5NH2 + Cu2O + СO2 + Н2О

2Cu2O + O2 → 4CuO.

4. Получение анилина из хлорбензола

Этот метод синтеза анилина не получил широкого распро­странения в промышленности. Лишь одной фирме — Dow Che­mical (США)—удалось эксплуатировать промышленный про­цесс в течение ряда лет, что в основном объясняется наличием у этой фирмы дешевого хлора. В 1966 г. промышленное произ­водство анилина по этому методу фирмой было закрыто.

Образование анилина из хлорбензола идет по реакции:

C6H5Cl + 2NH3 → C6H5NH2 + NH4Cl

Это взаимодействие протекает гладко при температуре около 200 °С и б—10 МПа лишь в присутствии соединении меди. Особенно эффективным катализатором являются соли однова­лентной меди. Скорость реакции прямо пропорциональна концентрации хлорбензола и катализатора и не зависит от кон­центрации аммиака [14].

5. Замещение сульфогруппы аминогруппой

Сульфогруппу в бензолсульфокислоте можно заменить аминогруппой. В качестве реагента необходимо взять амид щелочного металла, т. к. с аммиаком эта реакция не идет. В условиях сплавления бензолсульфокислоты и амида натрия получается анилин, но выход продукта небольшой [11].

C6H5SO3Na + NH2Na → С6Н5NH2 + Na2SO3  
     
     

6. Аммонолиз бензола

Неоднократно предпринимались попытки получить анилин прямым аммонолизом бензола. В качестве катализаторов пред­лагались оксиды алюминия, железа, никеля и меди при 600— 700 °С, а также система металлический никель + оксид нике­ля при 350 °С и 30—40 МПа. Эта реакция эндотерми­ческая [14]:

C6H6 + NH3→ C6H5NH3 + H2

7. Восстановление нитробензола

Это самый распространенный метод получения анилина. В качестве восстановителей могут быть использованы самые разнообразные неорганические и органические вещества. Применение в технике нашли соединения, наиболее доступные по цене и удобные для практического использования: металлы (железо, цинк, олово), соли (хлорид олова, сульфиды щелочных металлов, гидросульфиты), сероводород. Кроме того, восстановление можно вести каталитическим или электрохимическим методом. В лабораторной, а в последние годы — и в заводской практике все большее значение приобретает восстановление нитробензола смешанными гидридами металлов: алюмогидридом лития, боргидридом натрия [11].

 

Каталитическое восстановление нитробензола

В настоящее время этот способ восстановления нитробензола с целью получения анилина в промышленности является основным, т. к. отличается высокой скоростью, чистотой получаемых продуктов, простотой технологии, возможностью автоматизации технологического процесса.

Направление реакции и степень восстановления нитросоединения часто зависят от условий процесса и природы применяемых катализаторов. Роль катализатора в процессах каталитического восстановления заключается в активации реагентов — восстанавливаемого соединения и молекулярного водорода.

Активность катализаторов, применяемых в реакциях гидрирования нитросоединений, зависит от их химического состава и физического состояния. Чаще всего применяются металлические катализаторы, особенно металлы VIII группы периодической системы — платина, палладий, родий, никель, кобальт, а также сплавы никеля и хрома, никеля и меди и др. Показано, что активность катализатора увеличивается, если он содержит примеси некоторых веществ — загрязнения или же специальные добавки — так называемые активаторы. Большое значение имеет также степень измельчения катализатора. Максимальное раздробление достигается осаждением каталитически активного вещества на так называемый носитель [11].

Каталитическое восстановление нитробензола проводят в паровой или жидкой фазе.

Получение анилина восстановлением нитробензола водородом в жидкой фазе

Восстановление нитробензола в жидкой фазе проходит при более низкой температуре, чем в газовой. На платиновых и палладиевых катализаторах и на скелетном никеле эта реакция идет при 50—60 °С и атмосферном давлении. Для практических целей обычно применяют температуру 100°С и давление 2—2, 5 МПа. На катализаторе «никель на кизельгуре» процесс ведут при 165—175 °С и 0, 5—1 МПа, а образующуюся воду и часть анилина отгоняют из реакционной массы за счет выде­ляющегося тепла. В этих условиях образуются значительные количества циклогексиламина и принимаются специальные меры для предотвращения гидрирования ароматического ядра [10].

Скелетный никель, промотированный платиной, изучали в водно-спиртовых растворах. Исследование влияния ко­личества платины, нанесенной на никель, показало, что даже самые малые порции промотора значительно ускоряют процесс. Восстановление нитробензола на таком промотированном ката­лизаторе в 80—90%-ном этаноле лимитируется стадией активирования нитробензола, а в более разбавленных растворах — активированием водорода [7].

Предложен скелетный катализатор, полученный из сплава, промотированного одним из следующих металлов: молибден, ванадий, титан, рутений, рений, платина, палладий, цирконий, висмут, ниобий. При этом, например, на никель-рутениевом катализаторе при 20 °С в этаноле 100%-ный выход ани­лина достигается в 5 раз быстрее, чем на непромотированном скелетном никеле. Такой промотированный катализатор стаби­лен, а получаемый на нем анилин имеет высокую чистоту [10].

Получение анилина восстановлением нитробензола водородом в газовой фазе

Моя курсовая работа посвящена именно этому способу производства анилина. Далее будут представлены преимущества данного метода, технологическая схема получения анилина, а также выбран основной аппарат.

Большую часть выпускаемого во всем мире анилина получают газофазным каталитическим восстановлением нитробензола водородом. Этот метод был освоен в промышленном масштабе в СССР и за рубежом в конце 50-х годов, и с тех пор производственные мощности по газофазному восстановлению нитробензола неуклонно увеличиваются. Метод газофазного восстановления нитробензола водородом пришел на смену методу восстановления нитробензола чугунной стружкой в кислой среде (метод Бешана) и доказал неоспоримые экономические преимущества по сравнению с последним. Так, себестоимость анилина, получаемого восстановлением водородом, на 18—20 % ниже себестоимости анилина, получаемого методом Бешана. Капитальные затраты на создание одинаковой производственной мощности в первом случае почти на 35—40 % ниже [14]. Существенными преимуществами газофазного метода восстановления являются его непрерывность, возможность достижения более высокой, чем в методе Бешана, производительности труда, низкие капитальные затраты, более низкие энергетические затраты, так как выделяющееся тепло утилизируется для получения водяного пара и сокращается количество отходов.

Для восстановления нитробензола в анилин в газовой фазе чаще всего применяют никелевые, сульфидные никелевые и мед­ные катализаторы на носителях. Наиболее подходящим катализатором для восстановления нитробензола в анилин является медь, так как её действие распространяется только на нитрогруппу, не затрагивая ароматического ядра. В присутствии медного катализатора превращение нитробензола в анилин начинается при температуре 230°C, в интервале температур 300-400°C реакция проходит быстро. При избытке водорода выход анилина достигает 98% [12]. В исходном нитробензоле всегда присутствуют примеси серы; ее особенно много в нитро­бензоле, получаемом из коксохимического бензола. Органи­ческие соединения серы значительно снижают активность всех гетерогенных катализаторов (за исключением сульфидов).

Для восстановления нитробензола в газовой фазе исполь­зуют реакторы самых разнообразных конструкций. В зависи­мости от состояния слоя катализатора их можно разделить на две основные группы: со стационарным и с псевдоожиженным слоем. В зависимости от теплового режима реакторы подразделяют на адиабатические и с изотермической баней. В качестве хладоагента можно использовать воду (под давле­нием), нитрит-нитратный солевой расплав, кипящий органи­ческий теплоноситель (ВОТ) и т. п. Эксплуатируются и комбинированные схемы, например, последовательно соединенные реактор с псевдоожиженным слоем и адиабатический реактор [14].

В условиях парофазного процесса анилин испаряется, смешивается с избытком водорода и пропускается через контактный аппарат, заполненный твёрдым катализатором. Процесс восстановления идёт на поверхности катализатора до полного превращения нитросоединения в анилин. Реакционное тепло отводится либо избытком водорода, либо высококипящим органическим носителем. Реакционные газы охлаждаются, анилин конденсируется, а избыток водорода возвращается в цикл. Преимущество метода, в том, что катализатор не увлекается реакционными газами [11].

Реакция восстановления нитробензола проводится при 270 и 1,5 ат. Продукты реакции охлаждаются в конденсаторе, в результате чего пары анилина, воды и непрореагировавшего нитробензола конденсируются. После отделения в сепараторе от водорода жидкие продукты перетекают в разделитель, где образуются два слоя. В анилиновом слое содержится около 0,5% непрореагировавшего нитробензола и 4,1 – 6,5% воды, в водном слое 3,5 – 4,3% анилина. Сырой анилин (анилиновый слой) дважды подвергают дистилляции [1].

 

Материальный баланс стадии синтеза.

Материальный баланс отражает соотношение количеств реагирующих веществ, вводимых в процесс, полупродуктов и продуктов производства, а также отходов и потерь. Он рассчитывается на основании закона сохранения массы веществ и уравнений химических реакций. Материальный баланс служит основой составления теплового (энергетического баланса). Материальный баланс – вещественное выражение закона сохранения массы вещества, согласно которому во всякой замкнутой системе масса веществ, вступающих во взаимодействие равна массе веществ, образовавшихся в результате данного взаимодействия.

 

Основная реакция:

C6H5NO2 + 3H2 → C6H5NH2 + 2H2O

(A) (B) (C) (D)

(анилин)

Побочная реакция:

C6H5NO2 + 6H2 → C6H11NH2 + 2H2O

(A1) (B1) (E) (D1)

(нитробензол) (циклогексиламин)

 

Исходные данные:

Производительность реактора (П), т/г
Число дней работы реактора в году (п)
Технологический выход продукта (г), %
Молярное соотношение исходных реагентов A:B 1:10
Степень превращения (XA XB), %
Селективность основной реакции (Ф), %
Состав исходного реагента A, %-масс. C6H5NO2 98,7
Примесь C6H6 1,3
Состав исходного реагента B, %-масс. H2 99,8
Примесь N2 0,2

 

Уравнение материального баланса для основной и побочной реакций:

GA + GA1 + GB + GB1 + G C6H6 + G N2 = GE + GD + GD1 + GC6H6 +GN2 + GA2 + GB2 + Gпотерь

Расчёт производительности в кмоль/час:

GC = ПС·1000 / MrС·n·24 = 220·1000 / 93·24·280 = 0,352 кмоль/час

MrC6H5NH2 = 6·12+5·1+14+2·1 = 93

Приход.

1)Количество C6H5NO2 требующееся для получения 0,352 кмоль/час анилина:

GA = vA /vC · GC = 1/1·0.352 = 0,352 кмоль/час

1.1с учётом технологического выхода :

GAꞋ = GA/f = 0,352/0,97 = 0,363 кмоль/час

1.2с учётом селективности:

GAꞋꞋ = GAꞋ/Ф = 0,363/0,82 = 0,443 кмоль/час

1.3с учётом степени превращения:

GAꞋꞋꞋ = GAꞋꞋ/XA = 0,443/0,87 = 0,509 кмоль/час

2)Количество C6H5NO2, пошедшее на побочную реакцию:

GA1 = GAꞋꞋ - GAꞋ = 0,443 – 0,363 = 0,08 кмоль/час

3)Количество непрореагировавшего C6H5NO2:

GA2 = GAꞋꞋꞋ - GAꞋꞋ = 0,509 – 0,443 = 0,066 кмоль/час

4)Количество технического C6H5NO2:

GA3 = GAꞋꞋꞋ·MrA / 0,87 = 0,509·123 / 0,87 = 71,942 кг/час

В том числе C6H6 : G C6H6 = GA3·13 / 100 = 71,942·13/100 = 9,355 кг/час

или 9,335 / 78 = 0,120 кмоль/час

Mr C6H5NO2 = 6·12+5·1+14+16·2 = 123

Mr C6H6 = 12·6+1·6 = 78

5)Количество водорода по заданному мольному соотношению:

GB = GAꞋꞋꞋ·10 = 0,509·10 = 5,09 кмоль/час

6)Количество водорода пошедшего на целевую реакцию:

GBꞋ = vB / vA·GAꞋ = 3/1·0,363 = 1,089 кмоль/час

 

7)Количество водорода пошедшего на побочную реакцию:

GB1 = vB1 / vA1·GA1 = 6/1·0,08 = 0,48 кмоль/час

8)Количество непрореагировавшего водорода:

GB2 = GB-(GBꞋ+GB1) = 5,09-(1,089+0,48) = 3,521 кмоль/час

9)Количество технического водорода:

GB3 = GB·MrH2 / 0,52 = 5,09·2 / 0,52 = 19,577 кг/час

В том числе GN2: GN2 = GB3·0,48 = 19,577·0,48 = 9,397 кг/час

или 9,397/28 = 0,336 кмоль/час

MrN2 = 14·2 = 28

Расход.

10) По целевой реакции образовалось 0,363 кмоль/час анилина.

Технологические потери составят:

0,363-0,352 = 0,011 кмолль/час

11) Количество воды образовавшееся в целевой реакции:

GD = vD / vC·GC = 2/1·0,363 = 0,726 кмоль/час

12)Побочно образовалось циклогексиламина:

GE = vE / vA1·GA1 = 1/1·0,08 = 0,08 кмоль/час

13) Побочно образовалось воды:

GD1 = vD1 / vE·GE = 2/1·0,08 = 0,16 кмоль/час

 

Итого общее количество воды:

GD2 = GD+GD1 = 0,726+0,16 = 0,886 кмоль/час

 

Результаты расчётов сведены в таблицу:

Приход.

Наименование веществ кмоль/час %,мольн. кг/час %масс. м3/час %объём.
Нитробензол технический в том числе: C6H5NO2 C6H6 -     0,509 0,120 -     8,41 1,98 71,942     62,607 9,335   68,41 10,20   0,052 0,010   0,043 0,008
Водород технический в том числе: H2 N2 -     5,09 0,336 -     84,06 5,55 19,577     10,18 9,397   11,12 10,27   113,111 7,517   93,721 6,228
Итого: 6,055 91,519 120,690

 

Расход.

Наименование веществ кмоль/час %,мольн. кг/час %масс. м3 %объём
Анилин 0,352 6,55 32,736 35,77 0,032 0,036
Циклогексиламин 0,08 1,49 7,92 8,65 9,669 10,989
Вода 0,886 16,49 15,948 17,43 0,016 0,018
Азот 0,336 6,25 9,397 10,27 7,517 8,543
C6H6 0,120 2,23 9,335 10,20 0,010 0,011
C6H5NO2 непрор. 0,066 1,24 8,118 8,87 0,007 0,008
H2 непрор. 3,521 65,54 7,042 7,69 78,244 80,927
Технологические потери анилина 0,011 0,21 1,023 1,12 0,008 0,009
Итого 5,372 91,519 87,986

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!