p3_k0n_ko0lv4ng3l
New Member
Download miễn phí Đề tài Tính toán căn bằng vật chất cho thiết bị phản ứng
MỞ ĐẦU 3
Phần I : Tổng quan lý thuyết 4
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 4
I – Axetylen 4
II. Axit axetic 10
II.1- Giới thiệu: [6] 10
II.2 - Tính chất vật lý: [4,6] 11
II.3 - Tính chất hóa học: [2,4] 14
II.4 - Ứng dụng: [6,7] 17
II.5 - Các phương pháp sản xuất axit axetic: [4,6,7,8] 18
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VINYL AXETAT 21
I- Giới thiệu chung: [4,9] 21
II-Tính chất vật ly : [4,9,10] 21
III-Tính chất hóa học: [4,9,10] 22
III.1 - Phản ứng cộng: 22
III.2 - Phản ứng oxy hóa: 25
III.3 - Phản ứng trùng hợp: 25
III.4 - Phản ứng đồng trùng hợp: 26
III.5 - Phản ứng thủy phân VA, PVA: 26
III.6 - Từ VA tạo ra các vinyl este khác: 27
IV- Tình hình sản xuất và sử dụng VA: 27
IV.1- Tình hình sản xuất VA: [4,7,10] 27
IV.2 - Tình hình sử dụng VA: [4,7] 28
V- Phân loại, tiêu chuẩn và bảo quản VA:[9] 29
V.1-Phân loại: 29
V.2- Tiêu chuẩn: 29
V.3- Bảo quản: 30
CH¦¥NG III:GiíI THIƯU C¸C PH¦¥NG PH¸P S¶N XUT VA 31
I- Giíi thiƯu chung: [9] 31
II-Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t Etylen vµ Axit axetic: [9,10] 31
II.1- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t C2H4 vµ CH3COOH trong pha lng: (h·ng ICI) [9,10] 32
II.2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t etylen vµ axit axetic trong pha khÝ (h·ng USI Chemicals): [9,10] 35
II.3- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t etylen vµ axit axetic trong pha khÝ: 38
( H·ng Hoechst – Bayer) [7] 38
III- Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t axetylen vµ axit axetic: [9] 42
III.1-C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t C2H2 vµ CH3COOH trong pha lng: [4,10] 42
III.2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t axetylen vµ axit axetic trong pha khÝ: [4,16] 45
IV- C¸c ph¬ng ph¸p s¶n xut VA kh¸c: 53
IV.1- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t etyliden diaxetat: [7,9,10] 53
IV. 2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA t metyl axetat, CO vµ H2: (Halcon) [7] 53
IV.3 - Ph¬ng ph¸p nhiƯt ph©n etylen glycol diaxetat: (Halcon) [7] 54
IV.5 - Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t CH2 = CHCl vµ CH3COONa: 55
IV.6 - Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t isopropyl axetat vµ CH3CHO: 55
IV.7 - Ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA t ClCH2 CH2Cl vµ CH3COOH: 55
V- La chn vµ thuyt minh d©y chuyỊn c«ng nghƯ: 56
VI - Kt lun tỉng quan: 57
PhÇn II: TÝNH TO¸N C¤NG NGHƯ 59
Ch¬ng I: TÝnh to¸n c¨n b»ng vt cht cho thit bÞ ph¶n ng. 59
I.1 TÝnh lỵng VA cÇn s¶n xut trong mt gi. 59
I.2 Quy ®ỉi thµnh phÇn nguyªn liƯu sang phÇn tr¨m khi lỵng 60
I.3 Lỵng vt cht ®i vµo thit bÞ ph¶n ng. 61
I.4. Lỵng vt cht ®i ra khi thit bÞ ph¶n ng 66
Ch¬ng II TÝnh to¸n thit bÞ chÝnh 80
III.1 BỊ mỈt trao ®ỉi nhiƯt cđa thit bÞ ph¶n ng 80
III.2 TÝnh ®ng kÝnh cđa thit bÞ ph¶n ng. 82
III.3 TÝnh s ng¨n thit bÞ ph¶n ng. 84
III.4-Tính đáy và nắp thiết bị phản ứng: 94
III.5-Tính chiều cao của thiết bị phản ứng: 95
III.6-Tính đường kính ống dẫn: 95
PHÇN III: THIT K X¢Y DNG 97
I.Chn ®Þa ®iĨm x©y dng: 97
II.Thit k mỈt b»ng nhµ m¸y: 98
PhÇn IV: An toµn lao ®ng 105
PhÇn V: TÝnh to¸n kinh t. 106
I.Mơc ®Ých vµ nhiƯm vơ cđa tÝnh to¸n kinh t: 106
II.Ni dung tÝnh to¸n kinh t: 106
KẾT LUẬN 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO 113
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
8 - NhËn xÐt:
Qu¸ tr×nh tỉng hỵp VA tõ C2H2 vµ CH3COOH trong pha láng cã u ®iĨm lµ vèn ®Çu t cho d©y chuyỊn thiÕt bÞ thÊp. Tuy nhiªn cã nhỵc ®iĨm lµ tiªu tèn nhiỊu xĩc t¸c HgO (lỵng VA t¹o thµnh b»ng lỵng níc tiªu tèn), xĩc t¸c rÊt ®éc vµ cã tÝnh ¨n mßn thiÕt bÞ, lỵng VA t¹o thµnh thÊp (theo lý thuyÕt lµ 75% tÝnh theo CH3COOH vµ 80% tÝnh theo C2H2). Lỵng etylen diaxetat t¹o thµnh t¬ng ®èi nhiỊu do VA bÞ ngng tơ trong thiÕt bÞ ph¶n øng vµ t¸c dơng víi CH3COOH, kh«ng nh÷ng thÕ khi VA bÞ ngng tơ sÏ t¹o ra polyme trong thÕt bÞ ph¶n øng.
III.2- C«ng nghƯ tỉng hỵp VA tõ axetylen vµ axit axetic trong pha khÝ: [4,16]
§Ĩ kh¾c phơc nh÷ng nhỵc ®iĨm cđa ph¬ng ph¸p tỉng hỵp VA trong pha láng ngêi ta tiÕn hµnh tỉng hỵp VA trong pha khÝ. Qu¸ tr×nh tỉng hỵp VA trong pha khÝ ®ỵc ph¸t triĨn n¨m 1921 bëi h·ng Consortium vµ ®ỵc sư dơng trong c«ng nghiƯp n¨m 1928 bëi h·ng Wacker–Cheme, råi sau ®ã ®ỵc h·ng Farb-Wacker Hoechst c¶i tiÕn thªm. Trong chiÕn tranh thÕ giíi thø 2 c«ng nghƯ cđa Hoechst ®· s¶n xuÊt ®ỵc 25 triƯu pound/n¨m [10].
Ø Ph¶n øng chÝnh:
CH3COOH + CH º CH CH2 = CHOCOCH3
III.2.1- C¬ chÕ ph¶n øng:
Zn 2+(OCOCH3)-2 HC º CH [CH = CHOCOCH3]
Zn 2+(OCOCH3)2-
Zn2+(OCOCH3)2- + CH2 = CHOCOCH3
Zn+(OCOCH3)-
+ C2H2
+CH3COOH
C¬ chÕ ph¶n øng C2H2 víi CH3COOH trong pha khÝ cã xĩc t¸c axetat Zn trªn than ho¹t tÝnh bao gåm c¸c giai ®o¹n hÊp phơ ho¸ häc C2H2 víi ion Zn2+ t¹o thµnh phøc p trung gian. Sau ®ã lµ sù tÊn c«ng cđa ph©n tư C2H2 ®· ®ỵc ho¹t ho¸ b»ng ion axetat vµ cuèi cïng lµ t¸c dơng víi CH3COOH t¹o ra VA, hoµn nguyªn l¹i xĩc t¸c.
Ø Ph¶n øng phơ:
§©y lµ qu¸ tr×nh xĩc t¸c dÞ thĨ, s¶n phÈm chÝnh lµ VA.
HC º CH CH2 = CHOCOCH3 CH3CH(OCOCH3)2
+HOOCCH3
+HOOCCH3
EDA
Nhng vÉn cã nh÷ng s¶n phÈm phơ, ®ã lµ VA tiÕp tơc kÕt hỵp víi CH3COOH t¹o thµnh EDA. Do vËy sÏ xuÊt hiƯn mét hƯ ph¶n øng song song- nèi tiÕp.
Giai ®o¹n ®Çu x¶y ra víi vËn tèc lín h¬n nhiỊu so víi giai ®o¹n thø hai, tuy nhiªn vÉn cÇn cã mét lỵng d C2H2 so víi CH3COOH ®Ĩ h¹n chÕ tèi ®a sù t¹o thµnh EDA.
Ø Ph¶n øng ph©n hđy CH3COOH t¹o thµnh axeton:
2CH3COOH CH3COCH3 + CO2 + H2O
Ø Ph¶n øng ph©n hủ VA t¹o thµnh axit axetic vµ etanal:
CH2 = CHOCOCH3 + H2O CH3COOH + CH3CHO
Ø Ph¶n øng ph©n hủ axetylen t¹o thµnh etanal:
HC º CH + H2O CH3CHO
Ø C¸c ph¶n øng t¹o thµnh polyme:
nCH º CH [- HC = CH -]n , PA
OCOCH3
nCH2 = CHOCOCH3 [- CH2 - CH -]n , PVA
Tuy nhiªn c¸c ph¶n øng nµy cã tèc ®é chËm vµ lỵng s¶n phÈm phơ t¹o thµnh kh«ng nhiỊu.
Nguyªn nh©n g©y ra nh÷ng ph¶n øng phơ lµ do lỵng xĩc t¸c dïng cho 1 lÝt C2H2 n»m ngoµi kho¶ng khèng chÕ cho phÐp hoỈc do tû lƯ t¸c nh©n vµ nhiƯt ®é kh«ng thÝch hỵp. Khi lỵng xĩc t¸c gam/lÝt C2H2 trong mét giê t¨ng hay gi¶m qu¸ giíi h¹n cho phÐp sÏ g©y ra nh÷ng ph¶n øng phơ trïng hỵp C2H2, VA t¹o thµnh c¸c polyme b¸m lªn bỊ mỈt xĩc t¸c, g©y ph©n hủ xĩc t¸c, lµm cho ho¹t tÝnh xĩc t¸c gi¶m.
III.2.2- C¸c yÕu tè ¶nh hëng:
Ø Xĩc t¸c:
Xĩc t¸c dïng cho qu¸ tr×nh lµ axetat Zn trªn chÊt mang lµ than ho¹t tÝnh, silicagen, oxit nh«m,... hay dïng xĩc t¸c axetat cadimi vµ axetat canxi nhng hiƯu qđa kh«ng cao. Thêng dïng lµ xĩc t¸c axetat Zn trªn chÊt mang lµ than ho¹t tÝnh. Xĩc t¸c ®ỵc chuÈn bÞ b»ng ph¬ng ph¸p ng©m tÈm: dïng dung dÞch axetat Zn tÈm vµo than ho¹t tÝnh díi ¸p suÊt ch©n kh«ng sao cho cø 100 phÇn träng lỵng th× cã 10% lµ axetat Zn vµ 90% lµ than ho¹t tÝnh. Sau ®ã sÊy kh« vµ ®em nung ë nhiƯt ®é ph¶n øng.
Than ho¹t tÝnh cã kÝch thíc tõ 1 ¸ 3,5mm ®ỵc ®iỊu chÕ b»ng than gç hay tõ sä dõa nung trong m«i trêng yÕm khÝ.
Trong qu¸ tr×nh lµm viƯc ho¹t tÝnh cđa xĩc t¸c gi¶m dÇn. Nguyªn nh©n lµ do C2H2 vµ VA trïng hỵp t¹o nªn c¸c polyme bao phđ lªn bỊ mỈt xĩc t¸c, axetylen bÞ trïng hỵp to¶ ra nhiỊu nhiƯt g©y nãng cơc bé lµm cho xĩc t¸c bÞ ph©n hủ, axetat Zn bÞ bay h¬i trong qu¸ tr×nh ph¶n øng. Ngoµi ra do C2H2 nguyªn liƯu cã lÉn mét lỵng nhá c¸c chÊt nh H2S, PH3, AsH3 ...®©y lµ nh÷ng chÊt ®éc g©y ngé ®éc xĩc t¸c. V× vËy ph¶i khèng chÕ b»ng c¸ch n©ng dÇn nhiƯt ®é lªn 210 ¸ 2200C vµ lµm s¹ch nguyªn liƯu C2 H2.
Ø NhiƯt ®é:
NhiƯt ®é thÝch hỵp víi lo¹i xĩc t¸c axetat Zn lµ 180 ¸ 2100C. ë nhiƯt ®é thÊp h¬n th× hiƯu suÊt thu ®ỵc VA nhá vµ ë nhiƯt ®é cao qu¸ th× lµm cho xĩc t¸c gi¶m ho¹t tÝnh.
Ø VËn tèc thĨ tÝch:
VËn tèc thĨ tÝch cµng nhá (nghÜa lµ thêi gian tiÕp xĩc gi÷a hçn hỵp khÝ vµ xĩc t¸c cµng lín) th× møc ®é chuyĨn ho¸ cµng t¨ng. Nhng nÕu vËn tèc thĨ tÝch qu¸ nhá th× hiƯu suÊt VA l¹i gi¶m v× trong khÝ s¶n phÈm cã nhiỊu s¶n phÈm phơ. Víi vËn tèc thĨ tÝch th«ng thêng møc ®é chuyĨn ho¸ ®¹t 60 ¸ 70%.
Ø Tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH:
Tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH tèt nhÊt cho hiƯu suÊt chuyĨn ho¸ thµnh VA cao nhÊt lµ 8 ¸ 10/ 1. Nhng trong thùc tÕ s¶n xuÊt ngêi ta chØ cho d tõ 4 ¸ 5 lÇn, tøc lµ tû lƯ sè mol C2H2/CH3COOH tèt nhÊt lµ 4:1 ¸ 5:1, v× t¨ng lỵng C2H2 d nhiỊu h¬n n÷a th× hiƯu suÊt chuyĨn ho¸ t¨ng mµ l¹i ph¶i tuÇn hoµn mét lỵng lín C2H2.
Axetylen vµ axit axetic ph¶i kh« ®Ĩ tr¸nh ph¶n øng hy®rat ho¸. §ång thêi cÇn ph¶i lµm s¹ch C2H2 hÕt nh÷ng chÊt g©y ngé ®éc xĩc t¸c, nhÊt lµ C2H2 ®ỵc s¶n xuÊt tõ cacbua canxi thêng cã nhiỊu H2S, NH3, PH3, AsH3, ...
S¶n xuÊt VA theo ph¬ng ph¸p pha h¬i nÕu khèng chÕ ®ỵc c¸c ®iỊu kiƯn kü thuËt nghiªm ngỈt th× cã ®ỵc hiƯu suÊt VA sÏ ®¹t 95 ¸ 98% tÝnh theo axit axetic vµ 92 ¸ 95% tÝnh theo axetylen.
III.2.3 - S¬ ®å c«ng nghƯ vµ nguyªn lý ho¹t ®éng: [9,10]
1 - S¬ ®å c«ng nghƯ: (H·ng Petroleum Refiner) (h×nh 5)
2 - Nguyªn lý ho¹t ®éng: (h×nh 5)
Axetylen míi ®ỵc trén víi axetylen tuÇn hoµn tõ khÝ th¶i vµ cïng víi CH3COOH míi, CH3COOH tuÇn hoµn ®ỵc ®a vµo th¸p bèc h¬i (2) víi tû lƯ theo yªu cÇu. T¹i ®ã hçn hỵp CH3COOH vµ C2H2 ®ỵc ®un bèc h¬i vµ ®ỵc trén lÉn vµo nhau. NhiƯt ®é trong th¸p bèc h¬i (2) ®ỵc duy tr× tõ 60 ¸ 800C víi ¸p suÊt 4 ¸ 5 Psi vµ ®ỵc khèng chÕ nghiªm ngỈt ®Ĩ cã tû lƯ hçn hỵp theo yªu cÇu. NÕu khèng chÕ nhiƯt ®é 600C sÏ nhËn ®ỵc hçn hỵp khÝ cã 23% träng lỵng axit axetic. §Ĩ cã thĨ ®iỊu chØnh nhiƯt ®é mét c¸ch dƠ dµng ngêi ta ®un nãng b»ng h¬i níc.
Hçn hỵp khÝ ®ỵc ®a sang thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt (9), t¹i ®©y hçn hỵp khÝ ®ỵc ®un nãng nhê khÝ s¶n phÈm, råi tiÕp tơc ®ỵc ®a sang thiÕt bÞ ®un nãng ph¶n øng (10) ®Ĩ hçn hỵp ®¹t tíi nhiƯt ®é 180 ¸ 2100C tuú thuéc vµo nhiƯt ®é lµm viƯc trong thiÕt bÞ ph¶n øng. Trong thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt cã thĨ dïng h¬i ¸p suÊt cao hoỈc dÇu ®Ĩ ®un nãng.
Hçn hỵp khÝ sau khi ®ỵc ®un nãng tíi nhiƯt ®é yªu cÇu ®a vµo thiÕt bÞ ph¶n øng (3). ThiÕt bÞ d¹ng èng chïm, trong c¸c èng chøa ®Çy xĩc t¸c, bªn ngoµi ®ỵc ®un nãng b»ng dÇu hoỈc h¬i níc (trong khi vËn hµnh ®Ĩ tr¸nh sù qu¸ nhiƯt cơc bé ngêi ta cã thĨ cho hçn hỵp khÝ tõ díi ®i lªn trªn, sau ®ã cho ®i ngỵc l¹i tõ trªn xuèng). Sau khi ph¶n øng t¹o s¶n phÈm, hçn hỵp khÝ s¶n phÈm ®ỵc lµm nguéi t¹i thiÕt bÞ trao ®ỉi nhiƯt (9) v...