Phần II: Tính toán
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (594.15 KB, 81 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phân xởng sản xuất phenol
78000.10 3
= 9154,929 (kg/h)
355.24
Lợng phenol sản xuất trong một giờ
II. Tính cân bằng vật chất:
II.1. Tính cân bằng vật chất cho qúa trình sulfo hóa:
Các phản ứng xảy ra trong qúa trình sulfo hóa:
C6H6
+
H2SO4
C6H5SO3H
C6H5SO3H
+
H2SO4
C6H4(SO3H)2
C6H5SO3H
+
C6H6
+ H2 O
(1)
+ H2O (2)
C6H5 - SO2 - C6H5 + H2O
(3)
*. Lợng vật chất đi vào thiết bị:
Vậy lợng benzen tinh khiết cần để sản xuất đợc 9154,929 (kg/h) phenol trong
một giờ là:
9154,929.78
= 7596,643 (kg/h)
94
Với hiệu xuất của qúa trình tính theo benzen là 85,5% nên lợng benzen tinh
khiết cho qúa trình là :
7596,643.85,5
= 6495,129 (kg/h)
100
= 83,271 ( kmol/h)
Lợng benzen kỹ thuật gồm 96% và 4% là nớc.
6495,129.96
= 6235,324 (kg/h)
100
= 79,94 (kmol/h)
+ Lợng H2SO4 đa vào thiết bị.
Lợng H2SO4 tinh khiết đợc tính theo phản ứng (1) nh sau:
Ngô Thị Nghĩa
46
Lớp 02V 01 Hóa Dầu
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phân xởng sản xuất phenol
83,271.98 = 8160,558 (kg/h)
Nhng trong thực tế lợng H2SO4 đa vào d 1,06 mol so với tỷ lệ phản ứng. Do đó
lợng H2SO4 tinh khiết là 8160,558 .1,06 = 8650,192(kg/h)
Lợng axit H2SO4 kỹ thuật gồm 98% và 2% tạp chất:
8650,192.98
= 8477,188 (kg / h)
100
*. Lợng tạp chất vào thiết bị:
Lợng tạp chất có trong benzen
6235,324.0,04 = 249,413 (kg/h)
Lợng tạp chất có trong axit H2SO4
8477,188.0,02 = 249,413 249,413 (kg/h)
Nh vậy tổng lợng tạp chất có trong nguyên liệu là :
249,413 + 249,413 = 418,957 (kg/h)
*. Lợng vật chất ra khỏi thiết bị:
Sản phẩm chính của qúa trình sulfo hóa là benzen sulfo axit. Ngoài ra còn
có một số sản phẩm phụ chủ yếu khác nh Benzen disulfua axit, di phenyl, và
một ít nguyên liệu. Theo giả thuyết thì hiệu xuất của qúa trình sulfo hóa là
96%. Vậy lợng C6H6 đẫ chuyển hoá thành benzen sunpho axit là:
6495,129.0,96 = 6235,324 (kg/h)
Lợng H2SO4 cần có là:
6235,324 .98
= 7834,125 (kg/h)
78
Lợng C6H5SO3H thu đợc là :
6235,324.158
= 12630,528 (kg/h)
78
Ngô Thị Nghĩa
47
Lớp 02V 01 Hóa Dầu
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phân xởng sản xuất phenol
Lợng H2O thu đợc là :
6234,324.18
= 1438,690 (kg/h)
78
Từ phơng trình (1) và (2) ta có phơng trình tổng hợp sau:
C6H6
+
2 HO SO3H C6H4(SO3H)2
+ 2 H2O (4)
Phản ứng tạo Benzen disunpho axit xảy ra khó khăn hơn. Trên thực tế lợng
benzen tiêu tốn cho phản ứng này chiếm khoảng 1% nguyên liệu cho vào. Nên
lợng benzen tiêu tốn cho qúa trình này là :
6495,129.0,01 = 64,951 (kg/h)
Theo phản ứng (4) ta có thể tính đợc:
Lợng H2SO4 tiếu tốn cho qúa trình này là:
64,951.196
= 163,211 (kg/h)
78
Lợng C6H4(SO3H)2 tạo thành trong qúa trình này là:
64,951.238
= 198,184 (kg/h)
78
Lợng H2O tạo thành trong qúa trình này là:
64,951.36
= 29,977 (kg/h)
78
Từ phản ứng (1) và (3) ta có phản ứng (5):
2C6H6 + 2HO - SO3H
C6H5 - SO2 - C6H5 + 2H2O (5)
Trong thực tế lợng benzen tiêu tốn cho qúa trình này khoảng 1% lợng nguyên
liệu nên lợng benzen tiêu tốn cho qúa trình này là: 64,951(kg/h)
Theo phản ứng (5) ta có thể tính đợc:
Lợng H2SO4 tiếu tốn cho qúa trình này là:
Ngô Thị Nghĩa
48
Lớp 02V 01 Hóa Dầu
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phân xởng sản xuất phenol
64,951.98
= 40,803 (kg/h)
156
Lợng C6H5 - SO2 - C6H5 tạo thành cho qúa trình này là
64,951.218
= 90,715 (kg/h)
156
Lợng H2O tạo thành trong qúa trình này là:
64,951.36
= 14,989 (kg/h)
156
Nh vậy lợng benzen tinh khiết d trong qúa trình này là:
6495,129 - (6235,324 +64,951+ 64,951) = 129,903 (kg/h)
Vậy lợng benzen kỹ thuật còn d tơng ứng là:
129,903.96
= 124,707 (kg/h)
100
Lợng H2SO4 tinh khiết d trong qúa trình là:
8650,192 - (7834,125 + 163,211 + 40,803) = 612,053 (kg/h)
Vậy lợng H2SO4 kỹ thuật d tơng ứng là:
612,053.98
= 599,812 (kg/h)
100
Lợng nớc tạo thành trong qúa trình này là:
1438,690 + 29,977+ 14,989 = 1483,656 (kg/h)
Từ qúa trình tính toán ở trên cho qúa trình sulfo hóa ta thu đợc bảng cân
bằng vật chất sau:
Ngô Thị Nghĩa
49
Lớp 02V 01 Hóa Dầu
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phân xởng sản xuất phenol
Bảng 2: Bảng cân bằng vật chất cho qua trình sulfo hoá:
Lợng nguyên
Kg / h
Lợng sản phẩm ra
Kg / h
C6H6
6495,129
C6H5SO3H
12630,528
H2SO4
8650,192
C6H4(SO3H)2
198,184
Tạp chất
818,957
C6H5 - SO2 - C6H5
90,715
H2O
1483,656
C6H6 d
129,903
H2SO4 d
612,053
Tạp chất
481,578
Tổng lợng ra
15564,617
liệu vào
Tổng lợng vào
15564,278
II.2. Tính cân bằng cho qúa trình trung hoà:
Các sản phẩm ra khỏi qúa trình sulfo hóa sẽ vào thiết bị trung hòa gồm
có các sản phẩm sau: benzen sunpho axit, benzen disunpho axit, di phenyl,
sulfonat và một phần H2SO4 d, khoảng 10% lợng axit không phản ứng và
bằng: 0,1612,053 = 61,205 (kg/h)
*. Các phản ứng xảy ra trong qúa trình trung hòa là:
2 C6H5SO3H + Na2SO3 2 C6H5SO3Na
C6H4(SO3H)2 + Na2SO3 C6H4(SO3Na)2
H2SO4 + Na2SO3
+ H2O + SO2
+ H2O + SO2
Na2SO4 + H2O + SO2
(6)
(7)
(8)
Lợng H2SO4 dùng cho qúa trình trung hoà đợc tính nh sau.
Vì hiệu xuất của qúa trình trung hoà là 99% nên lợng C6H5SO3H đã đợc
chuyển hóa là: 12630,528.0,99= 12504.223 (kg/h)
Ngô Thị Nghĩa
50
Lớp 02V 01 Hóa Dầu
Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế phân xởng sản xuất phenol
Theo phản ứng (6) lợng Na2SO3 cần thiết cho phản ứng (6) là:
12504,223.126
= 4985,861 (kg/h)
316
Lợng C6H5SO3Na tạo thành:
12504,223.360
= 14245,317 (kg/h)
316
Lợng H2O tạo thành là:
12504,223.18
= 712,226 (kg/h)
316
Lợng SO2 tạo thành là:
12504,223.64
= 2532,51 (kg/h)
316
Do qúa trình chuyển hóa C6H4(SO3H)2 đạt hiệu xuất 95% do đó lợng
C6H4(SO3H)2 thu đợc là 188,275 (kg/h)
Theo phản ứng (7) ta tính đợc
Lợng Na2SO3 cần thiết là:
188,275.126
= 99,67 (kg/h)
238
Lợng C6H4(SO3Na)2 tạo thành là:
188,275.282
= 223,082 (kg/h)
238
Lợng H2O tạo thành là:
188,275.18
= 14,239 (kg/h)
238
188,275.64
= 50,629 (kg/h)
238
Lợng SO2 tạo thành là:
Theo phơng trình phản ứng (8) ta có
Lợng Na2SO3 cần thiết là :
Vậy lợng Na2SO4 thu đợc là:
Vậy lợng H2O thu đợc là:
Vậy lợng SO2 thu đợc là:
61,205.126
= 78,692 (kg/h)
98
61,205.142
= 88,685 (kg/h)
98
61,205.18
= 11,242 (kg/h)
98
61,205.64
= 39,971 (kg/h)
98
Tổng lợng Na2SO3 cần là: 4985,861 + 99,675 + 78,692 = 514,228 (kg/h)
Thực tế lợng Na2SO3 lấy d 20% nên lợng Na2SO3 cần dùng là:
Ngô Thị Nghĩa
51
Lớp 02V 01 Hóa Dầu
