Производство синильной и акриловой кислот - Химия реферат

Главная

Химия
Производство синильной и акриловой кислот

Технологическая схема производства синильной кислоты, ее применение в химической и горнодобывающей промышленности. Методы синтеза нитрила акриловой кислоты: взаимодействие ацетилена и синильной кислоты; дегидратация этиленциангидрина; основные параметры.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Производство синильной и акриловой кислот
1. Схема методов синтеза нитрила акриловой кислоты
2. Производство синильной кислоты. Основные параметры производства
3. Производство нитрила акриловой кислоты из ацетилена и синильной кислоты. Основные параметры производства
4. Производство нитрила акриловой кислоты из этиленциангидрина. Основные параметры производства
1. СХЕМА МЕТОДОВ СИНТЕЗА НИТРИЛА АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
Нитрил акриловой кислоты СН 2 =СН--С =N -- бесцветная жидкость своеобразного запаха. Температура кипения 77,3°С; температура замерзания -- 83°С, удельный вес (при 20°С) 0,806. Наличие двойной связи в сочетании с полярной циангруппой в молекуле акрилонитрила обусловливает большую реакционную способность и склонность его к полимеризации и сополимеризации.
Акрилонитрил применяется в качестве сырья для получения бутадиен-нитрильных каучуков, путем совместной полимеризации с бутадиеном; для получения полиакрилнитрильного волокна (нитрона). Сополимеризацией акрилонитрила с хлористым винилом получают материал для синтетических волокон -- акрилона, дайнела. Акрилонитрил применяется в производстве пластмасс в качестве пластификатора и вещества, повышающего их термостойкость. Обработка акрилонитрилом некоторых природных волокон, например, хлопка, делает их более прочными и более устойчивыми против гниения. Нитрил акриловой кислоты получают одним из следующих методов:
1) взаимодействием ацетилена с синильной кислотой,
2) дегидратацией этиленциангидрина.
Первый метод становится особенно рентабельным при использовании в качестве исходного вещества природного газа или метана, полученного при нефтепереработке. Подвергая метан термическому крекингу или электрокрекингу, получают ацетилен.
Взаимодействием метана, аммиака и воздуха синтезируют синильную кислоту. Синтез аммиака в этом случае также осуществляется за счет газов, получающихся при термическом крекинге метана. Таким образом, этот метод базируется на комплексном использовании дешевого сырья.
Получение акрилонитрила по второму методу базируется на этилене, ресурсы которого ограничены, и протекает через большее количество стадий, чем при первом методе, что видно из прилагаемой схемы промышленных синтезов этого продукта (Схема 1). Стоимость этилена выше, чем стоимость природного газа.


Схема 1. Схема методов синтеза нитрила акриловой кислоты
Синильная кислота HCN -- бесцветная жидкость, пахнущая горьким миндалем; температура кипения--25,7°С, температура плавления-- 14,9°С, удельный вес 0,697 (при 18°С); ее константа электролитической диссоциации К 20 =4,8 • 10 -10 . Синильная кислота и ее электрически диссоциирующие в водных растворах соли сильно ядовиты.
Применяется синильная кислота для синтезов акрилонитрила этилен-циангидрина ацетонцпангидрина. Некоторые соли этой кислоты применяются для извлечения золота из руды, в гальванопластике, для борьбы с вредителями сельского хозяйства и пр. Синильную кислоту получают:
1. Путем извлечения из коксового газа водным раствором железного купороса, с помощью болотной руды или раствором моноэтаноламина. Выделение цианидов из коксового газа необходимо также с целью уменьшения коррозии аппаратуры и устранения сильно ядовитых примесей, поэтому этот процесс получения HCN можно рассматривать как утилизацию отходов коксохимического производства.
2. Методом Андрусова -- взаимодействием метана, аммиака и кислорода, являющимся наиболее современным и перспективным методом производства.
Процесс производства осуществляется при этом по следующей схеме: воздух, природный газ (или метан) после очистки в фильтрах 9 и 10 от пыли, загрязняющей катализатор, смешиваются в смесителе 8 с аммиаком. Образовавшаяся смесь с содержанием 11 -- 12% аммиака, пройдя подогреватель 7, поступает в контактный аппарат 1, с горизонтально расположенными сетками из платино-родиевого сплава, служащими катализатором.
CH 4 +NH 3 +1,50 2 > HCN+3H 2 0 + 114,9 ккал/г-моль
обычно сопровождается побочными реакциями:
1) неполного сгорания метана 2СН 4 +О 2 > 2CO + 4H 2 ;
2) взаимодействия метана с водой, образующейся в результате основной реакции, а также поступающей с исходными газами
3) окисления аммиака до элементарного азота по уравнению
сопровождающаяся выделением значительного количества тепла;
Соблюдение оптимальной скорости газов в контактном аппарате и быстрое их охлаждение уменьшает протекание побочных реакций, поэтому реакционные газы из контактного аппарата 1 поступают в котел-утилизатор 11, в котором тепло реакций используется для получения пара из воды, поступающей в межтрубное пространство (схема 2). Охлажденные контактные газы направляются в абсорбер 2, орошаемый охлажденным водным раствором нентаэритрита и борной кислоты во избежание полимеризации синильной кислоты иепрореагировавшим аммиаком. Отходящие из абсорбера 2 газы после соответствующей очистки (на схеме не указано) сбрасываются в атмосферу. Раствор синильной кислоты, стекающий из абсорбера 2 в сборник 12, после нагревания в теплообменнике 13, поступает в работающий при разрежении около 250 мм рт. ст. десорбер 4. Выделяющиеся из него пары синильной кислоты охлаждаются в холодильнике 3; для улавливания следов аммиака с целью избежания последующей полимеризации синильной кислоты пары ее промываются кислотой в колонне 17, проходят ловушку брызг 6 и через вакуум-насос выводятся из системы на переработку или подвергаются конденсации для получения товарной почти 100% HCN.
Вытекающая из десорбера 4 жидкость собирается в сборнике 14, из которого центробежным насосом, через теплообменник 13, подается в отгонную колонну 5. Отгоняющийся аммиак и пары воды охлаждаются частично в нижней секции кипятильника 15, затем проходят холодильник 3. Образовавшаяся при этом аммиачная вода стекает в сборник 16, водный раствор аммиака поступает в отгонную аммиачную колонну 5. При давлении 3,5 атм. аммиак из этой колонны отгоняется и вместе с газообразным аммиаком, выделившимся как газовая фаза из сборника 16, возвращается в цикл через смеситель 8.
Регенерированный раствор пентаэритрита и борной кислоты из колонны 5, работающей при 1,7 атм., через теплообменники 13 холодильник 3 поступает на орошение абсорбера 2. Вода из отгонной колонны 5, работающей при давлении 1,7 атм. выводится из системы.
Газовая смесь, поступающая в контактный аппарат содержит:
Катализатор -- платино-родиевые сетки, содержащие 6--10% родия.
Температура в контактном аппарате 980--1000°С
Давление в контактном аппарате 0,4--0,7 атм.
Реакционные газы после контактного аппарата содержат:
- водорода--7,0%, углекислого газа и окиси
Абсорбция аммиака из реакционных газов производится водным раствором, содержащим пентаэритрита 8,3%, борной кислоты 2,5% (вес)
Температура в отгонной колонне 132°С
Температура в отгонной (аммиачной) колонне 149°С
Из поступающего в контактный аппарат аммиака превращается в синильную кислоту 67%
Диссоциирует на водород и азот 18% не реагирует 15%
Схема 2. Технологическая схема производства синильной кислоты
На схеме 2, обозначено: 1-контактный аппарат, 2--абсорбер, 3 -- холодильник, 4 -- десорбер, 5 -- отгонная колонна, 6 -- ловушка, 7 -- подогреватель, 8 -- смеситель, 9, 10 -- фильтры, 11 -- котел-утилизатор, 12, 14, 16 -- сборники, 13 -- теплообменник, 15 -- кипятильник, 17 -- промывная колонна.
синильный акриловый кислота этиленциангидрид
3. ПРОИЗВОДСТВО НИТРИЛА АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ АЦЕТИЛЕНА И СИНИЛЬНОЙ КИСЛОТЫ
Из ацетилена и синильной кислоты акрилонитрил можно синтезировать в паровой или в жидкой фазах. Парофазный процесс проводится при 550°С с катализатором, состоящим из пористого носителя, пропитанного цианидами металлов. При проведении процесса в жидкой фазе, по описываемой схеме (схема 3), катализатором является водный раствор хлористой меди, хлористого калия, хлористого натрия и цианистого калия. Синтез протекает при 80--90°С и давлении около 2 атм. Ацетилен берется со значительным избытком, при этом в реакцию вступает около 10% ацетилена, а синильная кислота реагирует практически полностью.
Катализатор заливается в бак 14 и смешивается в нем с синильной кислотой. Полученная при этом жидкость центробежным насосом подается в низ реактора 1. В него же подается газодувкой ацетилен, предварительно смешанный с азотом и нагретый в подогревателе 13. Реактор-- полый аппарат, заполненный на 2/3 высоты катализаторным раствором. Верхняя расширенная часть реактора является каплеотбойником, где отделяются капли жидкости от газового потока и стекают в низ реактора.
Основная реакция, протекающая в реакторе,
СН 3 --СРЩ+РСТ > СНз--СН (ОН) --СТж
- дальнейшей конденсацией винил-ацетилена;
- гидрохлорированием винилацетилена вследствие наличия соляной кислоты в катализаторе;
- образованием 1--цианбута-диона--1,3;
- образованием смолообразных соединений вследствие дальнейшего взаимодействия продуктов приведенных реакций.
При температуре в реакторе 80--90°С образующийся акрилонитрил обращается в пар и вместе с продуктами побочных реакций и избыточным ацетиленом в виде парогазовой фазы уходит в холодильник 2. Газовая фаза, отделившись в газосепараторе 15, поступает в поглотительную башню 16, орошаемую водой, в которой растворяется акрилонитрил, и через адсорбер 3 с активированным углем для поглощения винилацетилена возвращается газодувкой в цикл. Часть газов из адсорбера 3 идет на очистку, где ацетилен поглощается водой под давлением, инерты сбрасываются в атмосферу. При последующем дросселировании воды из нее выделяется ацетилен, который возвращается для производства акрилонитрила.
Жидкая фаза из газосепаратора 15 и водный раствор акрилонитрила из башни 16 через теплообменник 18 и подогреватель 4 подается центробежным насосом в отпарную колонну 5. В колонне острым паром и теплом, поступающим через кипятильник 19, отгоняется в колонну 6 смесь акрилонитрила, воды и легколетучих соединений. Кубовая жидкость колонны 5 охлаждается в теплообменнике 18, холодильнике 17 и поступает на орошение поглотительной башни 16. Отходящие из колонны 6 пары конденсируются в конденсаторе 7. Несконденсировавшиеся пары винилацетилена отделяются в газосепараторе 15, конденсат возвращается в колонну в виде флегмы. Кубовая жидкость колонны 6 охлаждается в холодильнике 21. В разделительном сосуде 22 отделяется водный слой, который откачивается на орошение поглотительной башни 16. Верхний слой поступает в сборник акрилонитрила-сырца 23, откуда центробежным насосом через подогреватель 12 направляется в ректификационную колонну 11, обогреваемую паром с помощью кипятильника 24. Для избегания полимеризации в сборник 23 добавляют стабилизатор--раствор катализатора процесса получения акрилонитрила.
В дефлегматоре 10 происходит частичная конденсация паров, поднимающихся из колонны 11. Несконденсировавшиеся пары ацетальдегида, синильной кислоты с небольшой примесью других веществ поглощаются в аппаратуре, не показанной па схеме. Товарный нитрил акриловой кислоты охлаждается в холодильнике 25 и стекает в сборник 26, кубовая жидкость из колонны 11 перекачивается в дистилляционный аппарат 9, отгоняющиеся в нем пары акрилонитрила конденсируются в дефлегматоре 8. Конденсат частично возвращается в дистилляционный аппарат как флегма, частично поступает в сборник 23, кубовая жидкость колонны 9 выводится иногда для выделения из высококипящих продуктов остатков нитрила акриловой кислоты.
Отношение С 2 Н 2 HCN (в молях) 10:I
Катализатор (средний состав), %: СиС1 2 -- 40, КС1 -- 16, KCN -- 3,5, NaCl -- 7,8, HCl-1,0, Н 2 0-31,7.
Время работы катализатора до регенерации 1 -- 2 мес.
Применяется также катализатор, состоящий из водного раствора, хлористой меди и хлористого аммония в молярном отношении, равном 0,6--1,5
Содержание ацетилена в циркуляционном газе, % объемных 94--95
Концентрация акрилонитрила в растворе, вытекающем из поглотительной башни 16 2%
Температура в разделительной колонне 6 70--72°С
Содержание акрилонитрила в сырце в сборнике 23 около 80%
Остаточное давление в колонне 11 140 мм рт. ст.
Остаточное давление в аппарате 9 120--150 мм рт. ст.
Концентрация акрилонитрила в товарном продукте не менее 99,5%
Выход акрилонитрила на израсходованные цианистый водород 85%, ацетилен 75%
Схема 3. Технологическая схема производства нитрила акриловой кислоты из ацетилена синильной кислоты
На схеме 3, обозначены: 1-реактор; 17, 21, 25 -- холодильник, 3 -- адсорбер; 4, 12, 13 -- подогреватели, 5 -- отпарная колонна, 6,11 -- колонны, 7 -- конденсатор, 8, 10 -- дефлегматоры, 9 -- дистилляционный аппарат; 14-бак, 15 -- газосепаратор, 16 -- поглотительная колонна, 18 -- теплообменник, 19, 20, 24 -- кипятильники, 22 -- разделительный сосуд, 23 -- сборник.
4. ПРОИЗВОДСТВО НИТРИЛА АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ЭТИЛЕНЦИАНГИДРИНА
Акрилонитрил по описываемой схеме (Схема 4) получается из этиленциангидрина в жидкой фазе.
Процесс получения товарного продукта протекает в три стадии:
Дегидратация этпленциангидрина проводится в насадочной алюминиевой колонне с рубашкой и змеевиками внутри для обогрева маслом. Этиленциангидрин из емкости 18 центробежным насосом подается в напорный бак 1, из которого самотеком сливается в дегидрататор 21. В дегидрататоре протекает основная реакция получения акрилонитрила:
CH 2 OH-CH 2 -CN > CH 2 =CH-CN+H 2 0 и
CH 2 =CH-CN + 2Н 2 0 >CH 2 OH-CH 2 -COOH+NH 3 ;
CH 2 OH-CH 2 -CN+H 2 0 > CH 2 OH-CH 2 -CONH 2 ;
CH 2 =CH-CN+NH 3 >CH 2 NH 2 -CH 2 -CN;
4) образования в, в 1 --дициандиэтилового эфира
Из кипятильника 19 выводится продукт побочных реакций--смола, которая обрабатывается горячей водой в смолорастворителе 20 и сбрасывается в канализацию грязевых вод. Пары акрилонитрила, воды и примесей уходят сверху дегидрататора 21. Конденсат, образующийся в конденсаторе 3, охлаждается в холодильнике 11 и поступает в сборник 12, из которого самотеком возвращается в дегидрататор. Пары, прошедшие через конденсатор 3, конденсируются в конденсаторе 4, охлаждаемым рассолом. Жидкая фаза, после охлаждения в холодильнике 2, разделяется в разделительном сосуде 13. Верхний слой акрилонитрил-сырец--частично поступает в дегидрататор, а в основном -- в промывную колонну 23. Нижний слой из разделительного сосуда 13, состоящий из воды с содержанием около 7% акрилонитрила, направляется в сборник 15.
Промывка акрилонитрила-сырца в колонне 23 производится 10-- 15%-ным раствором серной кислоты для удаления амино, амидосоединений и аммиака. Необходимый для промывки раствор серной кислоты подается в колонну сверху из напорного бака 5, в который он поступает из емкости 22. Отработанная серная кислота из колонны 23 идет на извлечение из нее акрилонитрила. Промытый акрилонитрил поступает в нижнюю часть колонны 24, где нейтрализуется 2--3%-ным раствором углекислого натрия. Этот раствор приготовляется в сборнике 16, центробежным насосом подается в напорный бак 6, откуда и расходуется на нейтрализацию. Нейтрализованный акрилонитрил стекает в куб 25 ректификационной колонны 26.
Паровая фаза из этой колонны конденсируется в конденсаторе 7. Конденсат разделяется в разделительном сосуде 14. Нижний водный слой собирается в сборнике 31, из которого, поступает в сборник 22 дли приготовления раствора сорной кислоты. Верхний слой идет в колону 26 в виде флегмы и поступает на питание колонны обезвоживания 17. Отгоняющаяся в ней азеотропная смесь акрилонитрила и воды конденсируется в конденсаторе 8 и идет во флорентинский сосуд 14. Обезвоженный акрилонитрил из нижней части колонны 17, обогреваемой через выносной куб 27, сливается в куб 29 продукционной колонны ЗО. Паркі акрилонитрила конденсируются в дефлегматоре 9. Часть получен його конденсата поступает в колонну в виде флегмы; остальная часть собирается в сборник 32, в него же поступает конденсат из конденсатора 10. В сборнике 32 акрилонитрил стабилизируется гидрохиноном, добавляемым в количестве 0,1%, и выпускается в виде товарного продукта Кубовые остатки из кубов 25 и 29, состоящие в основном из этиленциангидрина, засасываются в монтежю 28 и сжатым воздухом передавливаются в сборник 12.
Температура в дегидрататоре 90-130°С
Температура и кипятильнике 19 160--210°С
Концентрация раствора серной кислоты, применяемой для промывки 10--15%
Концентрация раствора соды для нейтрализации 2--3%
Температура в колонне обезвоживания: верха 68--74°С, куба 72-80°С
Температура ректификационной колонны 30, верха 76--80°С, куба 80-95°С
Схема 4. Технологическая схема производства нитрилакриловой кислоты через этиленциангидрина
Обозначение на схеме 4: 1,5,6 - напорные баки, 2 - холодильники, 3,4,7,8,10 - конденсаторы, 9 - дефлегматор, 11- холодильник, 12,15,16,31,32 - сборники, 13,14 - разделительные сосуды, 17 - колонна обезвоживания, 18,22 - емкость, 19 - кипятильник, 20 - смолорастворитель, 21 - дегидратор, 23 - промывная колонна, 24 - колона нейтрализации, 26,30 - ректификационные колонны, 25,29 - кубы ректификационных колонн, 27 - выносный куб, 28 - монтежю.
1. IV Международный нефтяной конгресс, т. V, Химическая переработка нефти и газа, Гостоптехиздат, 1956.
2. Фейгин А.Л., Нефтехимическая промышленность капиталистических стран, ЦНИИТЭНЕФТЬ, 1957.
3. Юкельсон И.И., Технология основного органического синтеза, ГХИ, 1958.
Ангидриды карбоновых кислот представляют собой продукты отщепления молекулы воды от двух молекул кислоты. Кетены - внутренние ангидриды монокарбоновых кислот. Способы получение и реакции нитрилов. Цианамид представляет собой амид синильной кислоты. лекция [152,8 K], добавлен 03.02.2009
Основные свойства и способы получения синтетического аммиака из природного газа. Использование аммиака для производства азотной кислоты и азотсодержащих солей, мочевины, синильной кислоты. Работа реакторов идеального вытеснения и полного смешения. курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.11.2012
Технология производства уксусной кислоты из метанола и оксида углерода. Материальный баланс реактора и стадии синтеза уксусной кислоты. Получение уксусной кислоты окислением ацетальдегида, н-бутана, н-бутенов, парафинов С4-С8. Применение уксусной кислоты. курсовая работа [207,3 K], добавлен 22.12.2010
Радиационная прививочная полимеризация. Химическое инициирование. Молекулярная и надмолекулярная структура полилактида. Сополимеризация полилактида и акриловой кислоты. Определение молекулярной массы. Определение привеса и статической обменной емкости. курсовая работа [386,2 K], добавлен 13.11.2014
Области применения акрилонитрила для синтетических высокополимерных веществ, основные виды используемого сырья. Физико-химические основы процесса производства нитрила акриловой кислоты. Расчет материального и теплового баланса, параметров реактора. курсовая работа [369,2 K], добавлен 02.01.2015
Технологические свойства азотной кислоты, общая схема азотнокислотного производства. Физико-химические основы и принципиальная схема процесса прямого синтеза концентрированной азотной кислоты, расходные коэффициенты в процессах производства и сырье. реферат [2,3 M], добавлен 08.04.2012
Структурная, химическая формула серной кислоты. Сырьё и основные стадии получения серной кислоты. Схемы производства серной кислоты. Реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе. Получение серной кислоты из железного купороса. презентация [759,6 K], добавлен 27.04.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Производство синильной и акриловой кислот реферат. Химия.
Реферат: "Легенда о великом инквизиторе" Ф.М.Достоевского
Контрольная работа по теме Метод и методика экономического анализа
Дипломная работа по теме Когнитивная технология обучения студентов по предмету 'Архитектура'
Курсовая работа по теме Характеристика организации как объекта управления (на примере ОАО 'Волгоградский керамический завод')
Курсовая работа: Роль Центрального Банка в проведении денежно-кредитной политики. Скачать бесплатно и без регистрации
Былина Собственного Сочинения
Сочинение Нравственные Ценности 9 Класс
Реферат по теме Человек и техника
Мини Сочинение Моя Семья На Английском
Доклад: Волков, Фёдор Григорьевич
Реферат: Понятие доказательств и их классификация
Роль Философии В Моей Жизни Сочинение
Реферат по теме Теория эволюции Ч. Дарвина
Реферат: Отон 2
Нравственный Выбор Сочинение Бедная Лиза
Реферат: Мотивация профессионального выбора на этапе первичного профконсультирования
Дипломная работа по теме Динамика идеальной жидкости
Реферат: Пётр I
Реферат по теме Естественно-научное образование гуманитариев
Реферат: Понятие прибыли и принципы ее формирования в торговле
Місце національної економіки в системі світового господарства - Международные отношения и мировая экономика курсовая работа
Формирование и деятельность антигитлеровской коалиции: состав, формы взаимодействия, причины и последствия разногласий - История и исторические личности реферат
Психологическое сопровождение детей с задержкой психического развития в общеобразовательной школе - Педагогика реферат