Thiết kế phân xưởng sản xuất Axetaldehit - pdf 27

Download miễn phí Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất Axetaldehit

MỞ ĐẦU 5
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ AXETALDEHIT 5
PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ AXETALDEHIT 6
CHƯƠNG I : TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU 6
I. Axetylen. 6
1. Tính chất của axetylen 6
1.1. Tính chất vật lý . 6
1.2. Tính chất hoá học . 7
2. Các phương pháp tổng hợp axetylen. 10
2.1. Sản xuất axetylen đi từ cacbua canxi. 10
2.2. Sản xuất axetylen từ hydro cacbon. 11
II. Nước.[1,6] 12
1. Tính chất vật lý 12
2. Tính chất hoá học. 12
III. Etylen 13
1. Tính chất của etylen 13
1.1. Tính chất vật lý 13
1.2. Tính chất hoá học. 13
2. Các phương pháp sản xuất etylen. 15
IV. Metanol .[3,16] 15
1. Tính chất của metanol. 15
1.1. Tính chất vật lý. 15
1.2. Tính chất hoá học. 16
2. Các phương pháp sản xuất metanol. 16
V. Etanol. 17
1. Tính chất của etanol. 17
1.1. Tính chất vật lý . 17
1.2. Tính chất hoá học. 17
2. Các phương pháp sản xuất etanol. 18
VI. Khí tổng hợp.[4,6,7] 19
VII. Oxy.[1,6] 20
1. Tính chất của oxy. 20
a) Tính chất vật lý 20
b) Tính chất hoá học 20
2. Phương pháp sản xuất oxy. 20
CHƯƠNG 2 : TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM THU. 21
I. Tính chất của axetaldehyt 21
I.1. Tính chất vật lý của axetaldehit.[2,3,16] 21
I.2. Tính chất hoá học của axetaldehit. 24
1. Phản ứng cộng. 24
2. Phản ứng oxy hoá. 28
3. Phản ứng khử. 29
4. Phản ứng polime hoá. 29
5. Phản ứng phân huỷ. 29
6. Phản ứng với hợp chất PCl5 tạo hợp chất CH3CHCl2: 29
I.3. ứng dụng của axetadehit.[2,16] 30
II. Tính chất của axit axetic:[2,3,16] 31
1.Giới thiệu: 31
2. Tính chất vật lí của axit axetic: 31
3. Tính chất hoá học của axit axetic : 32
4. Ứng dụng : 35
CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT AXETALDEHIT 36
I. Quá trình sản xuất axetaldehit đi từ axetylen.[16] 36
1. Quá trình hydrat hoá axetylen trong pha lỏng. 36
1.1. Các quá trình sản xuất axetaldehit trong pha lỏng. 37
a) Quá trình oxy hoá pha lỏng của Hoechst.[16] 37
b) Quá trình của Chisso.[20] 38
c) Quá trình sản xuất thông qua Vinyl ête.[16] 38
d) Quá trình sản xuất thông qua ethylidene diaxetat.[14] 38
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng trong pha lỏng.[16] 38
1.3. Công nghệ sản xuất axetaldehit trong pha lỏng. 40
2. Quá trình sản xuất axetaldehit bằng axetylen tiến hành trong pha khí.[16] 42
3. Hydrat hoá gián tiếp axetylen để điều chế axetaldehit. 43
II. Quá trình sản xuất axetaldehit đi từ rượu etylic.[16] 44
1. Quá trình sản xuất axetaldehit từ quá trình đề hydro hoá rượu etylic.[16] 44
2. Quá trình sản xuất axetaldehit bằng cách oxy hoá rượu etylic.[16,20] 44
III. Quá trình sản xuất axetaldehit đi từ Etylen.[16,20] 46
1. Quá trình oxy hoá trực tiếp etylen. 46
2. Các phương pháp sản xuất axetaldehit từ etylen.[16,20] 52
2.1. Các loại xúc tác thường dùng. 52
2.2. Công nghệ sản xuất một cấp.[16,20] 53
2.3. Công nghệ sản xuất hai cấp.[16,20] 54
2.4. So sánh hai công nghệ. 56
2.5. Vật liệu xây dựng. 56
2.6. Nước thải. 57
2.7. Phương pháp sản xuất mới:[21] 57
IV. Quá trình sản xuất axetaldehit đi từ nguồn C1. 58
1. Sản xuất axetaldehit trực tiếp từ khí tổng hợp.[16,20] 58
2. Sản xuất axetaldehit từ metanol, metyl axetat hay anhydric axetic.[16] 60
V. Quá trình sản xuất axetaldehit đi từ các hydrocacbon. 60
1. Sản xuất axetaldehyt từ butan[16] 60
2. Sản xuất axetaldehyt từ etan:[22] 61
VI. Quá trình sản xuất axetaldehyt đi từ axit axetic:[23] 62
VII. So sánh các phương pháp sản xuất axetaldehit. 65
PHẦN II : TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 67
I. Tính cân bằng vật chất.[9,10,11,12] 67
1. Xác định thời gian làm việc của phân xưởng: 67
2. Cân bằng vật chất đối với tháp hydrat hoá : 68
3. Cân bằng vật chất đối với tháp hấp thụ : 70
4. Cân bằng vật chất đối với tháp chưng : 71
5. Cân bằng vật chất đối với tháp tinh luyện : 72
II. Tính cân bằng nhiệt lượng:[9,10,11,12] 73
1. Nhiệt lượng do các chất mang vào: 73
2. Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nguyên liệu tới nhiệt độ phản ứng: 74
3. Nhiệt lượng do các phản ứng toả ra: 75
4. Nhiệt lượng do các chất mang ra: 76
5. Tính nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh. 77
6. Tính nhiệt lượng do nước của dung dịch xúc tác mang ra. 77
PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CHÍNH.[4,8,9,10,11,12] 78
I. Tính lượng xúc tác đi qua thiết bị. 78
II. Tính kích thước thiết bị chính. 80
1. Tính đuờng kính và chiều cao thân thiết bị. 80
2. Tính độ dày thân thiết bị. 81
3. Tính đáy và nắp thiết bị. 85
4. Tính đường kính và kích thước ống dẫn. 88
5. Chọn bích cho đáy và nắp thiết bị. 91
PHẦN IV: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG. 92
I. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy.[13] 92
1. Địa điểm xây dựng nhà máy. 92
2. Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy. 92
3. Đặc điểm sản xuất của nhà máy. 92
II. Yêu cầu về khu đất xây dựng. 93
III. Mặt bằng nhà máy. 93
IV. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 96
1. Nhiêm vụ trong thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 96
2. Các yêu cầu trong thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 97
V. Nguyên tắc trong thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 98
PHẦN V : TÍNH TOÁN KINH TẾ. 101
I. Mục đích và nhiệm vụ tính toán kinh tế.[14] 101
II. Tính toán kinh tế. 101
1. Nhu cầu về điện năng tiêu thụ. 101
2. Tính vốn đầu tư xây dựng. 103
3. Vốn đầu tư cho thiết bị máy móc Vtb. 103
4. Lương công nhân và nhân viên toàn phân xưởng. 104
5. Tính khấu hao. 105
6. Tính giá thành sản phẩm. 105
7. Thu hồi sản phẩm phụ. 107
PHẦN VI: AN TOÀN TRONG LAO ĐỘNG. 108
1. Giáo dục người lao động về an toàn lao động. 108
2. Trang bị bảo hộ lao động. 108
3. Các biện pháp an toàn lao động. 108
4. Công tác vệ sinh lao động. 109
PHẦN VII : TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG PHÂN XƯỞNG. 110
I. Mục đích và ý nghĩa. 110
II. Các ký hiệu dùng trong tự động hoá. 110
III. Các dạng tự động hoá. 111
1. Tự động kiểm tra và tự động bảo vệ. 111
2. Dạng tự động điều khiển. 112
3. Dạng tự động điều chỉnh. 112
IV. Cấu tạo của một số thiết bị tự động. 114
1. Bộ cảm biến áp suất: 114
2. Bộ cảm ứng nhiệt độ. 114
3. Bộ cảm biến lưu lượng. 115
Kết luận 116

Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn

Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

a trạng thái hoá trị 2 thông qua sự sắp xếp với ion Cl-. Mặt khác, trong trường hợp có sự oxy hoá của ion CuCl thì trạng thái hoá trị thấp của Pd là bền, những giá trị cho khả năng oxy hoá được chỉ ra là hợp lý.
Pdmet + 4 Cl- PdCl42- + 2 e- E0 = 0,987
2 Cu++ + 4Cl- + 2 e - 2 CuCl- E0 = - 0,153
2 Cu++ + Pdmet + 8Cl- 2 Cu+ + Pd++
Cơ chế
Cơ chế quá trình oxy hoá của Pd kim loại bởi CuCl2 không có những nghiên cứu về động học đã được đưa ra trước đó và không có một cơ chế chi tiết có thể bền. Tuy nhiên các dịch chuyển trong phản ứng oxy hoá ion Cl- đóng vai trò như là chất mang electron trung gian theo con đường tạo phức. Quá trình oxy hoá Pd bởi CuCl2 có thể mô tả bằng 2 bước sau:
hay Aguilo’ssumes
CuCl+ + Pd0 [ Cu ... Cl ... Pd ] + Cu0 + PdCl+
CuCl2 + Cu0 2 CuCl
Hay
CuCl+ + Pd0 [ Cu ... Cl ... Pd ] + Cu0 + Pd+
CuCl+ + Pd+ [ Cu ... Cl ... Pd ]++ CuCl + Pd++
Trong các phản ứng, các ion Cl- dịch chuyển ngược đối với các electron đóng vai trò của ion Cl- trong quá trình oxy hoá của Pd0 bởi CuCl2 được đưa ra không những bởi lý thuyết động học mà còn bởi động học của quá trình.
Tóm lại, cơ chế và tốc độ của quá trình có thể viết gọn như sau:
Tốc độ
Cl
CH2
Cl Pd [ HOCH2 CH2 −PdCl2]-
CH2
OH
OH
H3C C PdCl2 CH3CHO + Pd + H+ + 2 Cl-
H
Cơ chế
Tốc độ phản ứng bị giảm bởi sự tạo thành axit trong quá trình khử PdCl2, do đó để ngăn chặn sự hình thành axit thì phải dùng thêm axit đệm có muối đồng.
2. Các phương pháp sản xuất axetaldehit từ etylen.[16,20]
2.1. Các loại xúc tác thường dùng.
a) Phương pháp có xúc tác trên chất mang
Sự oxy hoá olefin sử dụng PdCl2 được thực hiện lần đầu tiên bằng cách thổi hỗn hợp của etylen, oxy, hơi nước qua muối của kim loại kiềm và muối của Cu2+ hay muối sắt mang trên một chất mang. Phản ứng có thời gian ngắn và hiệu quả cao ngay ở áp suất khí quyển. Axetaldehit hình thành được rửa ngay bằng nước để tách các khí không phản ứng, các khí sau đó được tuần hoàn lại. Tuy nhiên do sự trở ngại trong việc lấy nhiệt của phản ứng, ăn mòn và sự không tương thích của xúc tác nên quá trình ít được sử dụng.
b) Sản xuất dựa trên dung dịch xúc tác dung môi là nước.
Có 3 phương án sản xuất được sử dụng dùng xúc tác là dung dịch nước của PdCl2
Trong quá trình một giai đoạn: Hỗn hợp của etylen và oxy phản ứng với dung dịch xúc tác chứa PdCl2 và CuCl2. Sản phẩm được tách khỏi khí không phản ứng bằng cách rửa bằng nước. Khí không phản ứng tuần hoàn trở lại.
Trong quá trình hai giai đoạn: Cũng sử dụng xúc tác là CuCl2 và PdCl2. Xúc tác phản ứng với etylen và với oxy trong 2 thiết bị riêng biệt. Dung dịch xúc tác bị khử xen kẽ với oxy hoá. Tại thời điểm mà sự oxy hoá của xúc tác thay đổi thì không khí được sử dụng thay cho oxy tinh khiết làm chất xúc tác cho quá trình oxy hoá.
Một quá trình 2 giai đoạn khác dùng xúc tác là PdCl2, Fe(II) sunfat và H2SO4. Sắt (II) sunfat được hình thành trong quá trình oxy hoá etylen. ở giai đoạn đầu tiên được oxy hoá lại bằng oxy với sự có mặt của NOX và HNO3 .
Phương án này có lợi về kinh tế hơn so với 2 phương án đầu tiên và nó đã được áp dụng trong công nghiệp. Tuy chúng không khắc phục được hoàn toàn nhược điểm của xúc tác dị thể nhưng bù lại là phản ứng diễn ra ở nhiệt độ thường. Công nghệ một giai đoạn thực hiện bởi Farbwerke Hoechst, còn công nghệ hai giai đoạn được thực hiện do hãng Conrtium Fyrxeclektro Chemische Industrie.
c) Sản xuất dựa trên xúc tác là dung dịch rượu.
Hiện nay quá trình oxy etylen sử dụng xúc tác PdCl2 trong dung môi là rượu tạo thành liên kết với hợp chất cacbonyl. Do đó với dung môi được chuẩn bị etylen glycol thì etylen tạo thành metyl dioxolance, chất oxy hoá cũng được sử dụng.
C2H4 + 2 CuCl2 + HOCH2 - CH2OH PdCl2
O CH2
CH3 CH + 2 CuCl + 2 HCl
O CH2
ưu điểm chính của phương pháp này là độ hoà tan cao của muối trong glicol và tốc độ phản ứng cao. Tuy nhiên quá trình này vẫn ít được sử dụng.
2.2. Công nghệ sản xuất một cấp.[16,20]
Sơ đồ công nghệ (hình 3):
khí thải
H
2
O
Sản phẩm
Axetaldehit
Thô(10
%)
O
2
(99,5
%)
C
2
H
4
(99,8
%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
8
11
10
Hình 3: sơ đồ công nghệ một cấp sản xuất axetaldehyt từ etylen
1. Thiết bị phản ứng
5. Thùng chứa axetaldehyt thô
9. Tháp tinh luyện
2. Thiết bị phân tách
6. Máy nén khí tuần hoàn
10. Tháp làm lạnh sản phẩm
3. Thiết bị làm lạnh
7. Chưng cất phần ngọn
11. Tháp tái sinh
4. Thiết bị rửa khí
8. Thiết bị ngưng tụ
Thuyết minh dây chuyền:
Hỗn hợp etylen (99,8%) và oxy (99,5%) được cho vào phía dưới của thiết bị phản ứng (1), tại đó nó được tiếp xúc với xúc tác. Chất xúc tác được tuần hoàn qua thiết bị phân tách (2) và trộn lẫn hoàn toàn với hỗn hợp không khí. Điều kiện phản ứng là ở 130 oC và áp suất là 400 kPa. Hàm lượng oxy vào cho phép < 9% để tránh tạo hỗn hợp nổ. Đường kính trên đỉnh thiết bị phải lớn hơn ở đáy thiết bị. Hỗn hợp axetaldehit và hơi nước cùng với các khí không phản ứng ra khỏi thiết bị phân tách (2). Từ hỗn hợp này sản phẩm của phản ứng được phân tách bởi thiết bị làm lạnh (3) rồi được rửa bằng nước ở thiết bị rửa khí. Các khí không phản ứng được cho quay trở lại thiết bị phản ứng chính. Một lượng nhỏ khí được tách ra khỏi thiết bị hồi lưu khí như là khí thải để ngăn chặn sự tồn đọng của các khí trơ. Các khí trơ này là do các khí bẩn chứa trong nguyên liệu khí ( nitơ , các hydrocacbon trơ ) hay là khí sản phẩm phụ tạo thành như cacbon đi oxyt. Phần hơi của xúc tác được gia nhiệt đến 160 oC để phân huỷ các sản phẩm phụ tích luỹ trên xúc tác.
Axetaldehit thô ở dạng dung dịch 10% chứa ở thùng (5) thu được từ quá trình rửa các sản phẩm của phản ứng, được chưng cất qua 2 bước ở tháp chưng cất phần ngọn (7).
Bước 1: Quá trình chưng cất với nước ở thiết bị (7), tại đây các khí nhẹ có nhiệt độ sôi thấp hơn axetaldehit như clorua metan, clorua etan và cacbon đi oxyt được tách ra ở đỉnh trong khi nước và các sản phẩm phụ có nhiệt độ sôi cao hơn như axit axetic, crotonaldehit hay crotoaxetaldehit được tách ra cùng với axetaldehit ở đáy tháp.
Bước 2: Toàn bộ các sản phẩm lấy ra ở đáy tháp (7) được dẫn vào tháp tinh luyện (9). Tại đây axetaldehit được tinh khiết bằng chưng cất phân đoạn.
2.3. Công nghệ sản xuất hai cấp.[16,20]
Sơ đồ công nghệ (hình 4):
6. Tháp chưng cất thô
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
C
2
H
4
(95-100%)
khí thải
khí thải
Nước thải
Hơi nước
Phần cất
Axetaldehit
thô (60-90%)
Phần ngọn
Hình 4: Công nghệ hai cấp sản xuất axetaldehyt từ etylen
1. Thiết bị phản ứng
7. Thùng chứa nước
13. Thiết bị gia nhiệt
2. Tháp đốt
8. Thùng chứa axetaldehyt thô
14. Tháp tinh luyện
3. Bơm xúc tác
9. Tháp rửa khí thải
15. Thiết bị làm lạnh
4. Thiết bị oxi hoá
10. Tháp rửa khí
16. Bơm
5. Thiết bị phân ly khí thải
11. thiết bị chưng cất phần ngọn
17. Thiết bị tái sinh
12. Thiết bị ngưng tụ
Thuyết minh dây chuyền:
Thiết bị phản ứng (1) và thiết bị oxy hóa (4) là các thiết bị dạng hình ống để sử dụng cho cả hai mục đích là phản ứng xảy ra và cả quá trình oxy hoá. Các khí hầu như phản ứng hoàn toàn khi có mặt chất xúc tác. Phản ứng chuyển hoá etylen diễn ra trong thiết bị phản ứng (1) tiến ...

Yêu cầu Download

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Thiết kế phân xưởng sản xuất Axetaldehit - pdf 27

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Học thêm