| |||||
МЕНЮ
| Производство красителя Кислотного алого|вода |70,0 |75,0 | | | | |Вода |210,0 |100,0 | | | | | |2300,0| | | | | |Итого |3822,6|100 |Итого |3822,6|100 | 3 Получение и выделение готового красителя. |Приход |Масса |Расход |Масса | | |кг |% | |кг |% | |Раствор диазоксилола |2910,3|100 |Суспензия готового |9835,9|100,0 | |состава: | | |красителя | | | |диазоксилол | |5,6 |состава: | | | |NaCl |163,0 |1,9 |паста готового | |8,1 | |Органические продукты |55,3 |1,6 |красителя |796,7 | | |разложения |46,6 | |NH4Cl | |0,6 | |HCl | |0,3 |NaCl |59,0 |13,3 | |вода |8,7 |90,6 |Р-соль |1308,2|0,2 | |Раствор смеси Р-соли и |2636,7|100,0 |Органические | |0,5 | |Шеффер соли | | |продукты разложения |19,7 | | |состава: |2910,3| |примеси |49,1 |0,3 | |смесь Р-соли и Шеффер | |7,3 |вода | |77,0 | |соли | | | |29,5 | | |аммиак |163,0 |6,2 | |7573,7| | |примеси |55,3 |2,1 | | | | |вода |46,6 |90,4 | | | | |Соль поваренная | |100,0 | | | | |Асидол |8,7 |100,0 | | | | |Вода |2636,7|100,0 | | | | | | | | | | | | |1200,0| | | | | | | | | | | | | |3,0 | | | | | | |1900,0| | | | | |Итого |9835,9|100 |Итого |9835,9|100 | 4 Фильтрация готового красителя. |Приход |Масса |Расход |Масса | | |кг |% | |кг |% | |Суспензия готового |9835,9 |100,0|Паста готового |2176,5|100,0| |красителя | | |красителя | | | |состава: | | |состава: | | | |паста готового |796,7 | |готовый краситель | | | |красителя | |8,1 |NH4Cl |731,3 |33,6 | |NH4Cl |59,0 | |NaCl |2,2 |0,1 | |NaCl |1308,2 |0,6 |Органические |243,8 |11,2 | |Р-соль |19,7 |13,3 |продукты разложения |2,2 |0,1 | |Органические продукты |49,1 |0,2 |примеси | | | |разложения | |0,5 |вода |2,2 |0,1 | |примеси |29,5 | |Фильтрат |1194,8|54,9 | |вода |7573,7 |0,3 |состава: | |100,0| | | |77,0 |готовый краситель |7659,4| | | | | |NH4Cl | | | | | | |NaCl | |0,2 | | | | |Р-соль |15,3 |0,7 | | | | |Органические |53,6 |13,2 | | | | |продукты разложения |1011,0|0,2 | | | | |примеси | |0,6 | | | | |вода |15,3 | | | | | | |46,0 |0,3 | | | | | | |84,0 | | | | | |23,0 | | | | | | |6495,2| | |Итого |9835,9 |100 |Итого |9835,9|100 | 6. Тепловой баланс стадии диазотирования Тепловой баланс процесса диазотирования ароматических аминов описывается уравнением: Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 +Q6 , где . Q1 - тепло, поступающее в аппарат с исходными веществами, кДж . Q2 - тепло, отводимое охлаждающим агентом или подводимое теплоносителем к аппарату, кДж . Q3 - тепловой эффект процесса, кДж . Q4 - тепло, уносимое продуктами реакции, кДж . Q5 - тепло, идущее на охлаждение или нагревание отдельных частей аппарата, кДж . Q6 - тепло, теряемое аппаратом в окружающую среду или получаемое из нее, кДж Расчет теплот Q1 и Q2 проводят по следующим формулам : Q1 = ( Gi н ( cp ( Tн ; Q4 = ( Gjк ( cp ( Tк , . Giн , Gjк - масса исходных веществ и продуктов реакции, кг ; . срн , срк - удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции, кДж / кг(К ; . Tн ,Tк - начальная и конечная температуры на данной стадии процесса, К. Массы исходных веществ и продуктов реакции берут из данных материального баланса. При отсутствии экспериментальных данных о удельных теплоемкостях, их величины могут быть приближенно вычислены по уравнению : [pic][pic]где . сра - атомные теплоемкости элементов, кДж/ кг(К ; . n - число одноименных атомов в молекуле ; . M - молекулярная масса соединения, кг/ кмоль. сР1 = (8 ( 7,53 + 13 ( 9,62 + 1 ( 11,3) / 121 = 1,63 кДж / кг(К сР2 = (8 ( 7,53 + 11 ( 9,62 + 2 ( 11,3 + 26,36) / 168,5 = 1,28 кДж / кг(К Удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции. | | |Удельная | |№ |Наименование |теплоемкость ср ,| | | | | | | |кДж/ кг(К | |1 |Метоксилидин |1,63 | |2 |Диазосоединение |1,28 | |3 |Нитрит натрия |1,03 | |4 |Соляная кислота |0,99 | |5 |Хлорид натрия |0,90 | |6 |Серная кислота |1,71 | |7 |Вода |4,18 | Тепловой эффект процесса диазотирования Q3 может быть выражен из следующего равенства : [pic] где G1 - масса загружаемого амина, кг ; с1 - содержание чистого вещества в исходном амине, масс. доли ; М1 - молекулярная масса амина, кг/ кмоль ;[pic] - выход в реакции диазотированния, вес. доли ; qP - теплота реакции диазотирования, ккал/ г-моль; ( - избыток нитрита натрия от теоретического количества, %. Теплота реакции диазотирования qP складывается из теплот реакций- элементов -нейтрализация амина RNH2 + HCl = RNH2(HCl + q1 -разложение нитрита натрия соляной кислотой NaNO2 + HCl = HNO2 + NaCl + 3,45 ккал/ г-моль -диазотирование RNH2 + HNO2 = R-N=N-OH + H2O + q3 -нейтрализация диазоаминов R-N=N-OH + HCl = RN2+Cl- + H2O + q4 Таким образом, удельная теплота реакции диазотирования qP = q3 + q4 + 3,45 - q1 , ккал/ г-моль Согласно справочным данным [1] q1 = 3,15 ккал/ г-моль ; q3 = 15,01 ккал/ г-моль ; q4 = 8,50 ккал/ г- моль. qP = 15,01 + 8,50 + 3,45 - 3,15 = 23,81 ккал/ г-моль. Количество тепла, необходимое для нагревания отдельных частей аппарата, находят по формуле : Q5 = GАП ( cР ап ( ( TК ап - TН ап ), где GАП - масса отдельных частей аппарата, кг GАП = 1350 кг ; сР ап - теплоемкость материала, из которого изготовлен аппарат, кДж/ кг(К сР Ti = 0,549 кДж/ кг(К ; TК ап , TН ап - средняя температура отдельных частей аппарата в конце и начале нагревания, К. Количество тепла, необходимое для компенсации тепловых потерь в окружающую среду, определяют как Q6 = 0,05 ( Q2 Количество теплоты Q2 необходимое для охлаждения или нагревания отдельных частей аппарата Q2 = K ( F ( (tср ( ( , где К - среднее значение коэффициента теплопередачи, кВт/ м2(К ; F - поверхность теплообмена аппарата, м2 ; [pic]- среднелогарифмическая разность температур, К ; ( - продолжительность стадии теплообмена, с. Таким образом поверхность теплообмена можнт быть представлена как [pic] Для расчета количества витков змеевика принимаем . диаметр витка змеевика dзм=2,040 м , . диаметр трубы змеевика dтр= 0,053 м, . расстояние между витками по вертикали h= 1,50 м. Длина одного витка змеевика как винтовой линии составит [pic] Поверхность теплообмена одного витка принимается равной [pic][pic] Число витков змеевика [pic]. Процесс диазотирования метоксилидина складывается из трех стадий : I - охлаждение раствора соляной кислоты до -2 (С ; II - охлаждение кислого раствора метоксилидина до -3 (С ; III - собственно диазотирование. Температурная диаграмма процесса диазотирования в таком случае выглядит следующим образом : [pic] 6.1 Определение количества теплоты Q2. отводимое хладагентом или подводимое теплоносителем, для каждой стадии I стадия. Q3 = 0, так как не протекает никаких химических превращений. Q1 + Q2 = Q4 + Q5 + Q6 Q2 = 1,05 ( Q4 + Q5 - Q1 ) Q4 = [92,00 ( 0,99 + (2200 + 244,5) ( 4,18 ] ( 271 = 2,79 ( 106 КДж Q5 = 1350 ( 0,549 ( (271 - 293) = -1,63 ( 104 Дж Q1 = [92,00 ( 0,99 + (2200 + 244,5( 4,18 ] ( 293 = 3,02 ( 106 КДж Q2 = 1,05 (2,79 ( 106 - 1,63(104 - 3,02 ( 106) = -2,60 ( 105 КДж II стадия. Q3 = [ 121,0 ( 4,19 ( 1000 ( 3,15 ] / 121 = 1,32 ( 104 КДж Q2 = 1,05 ( Q4 + Q5 - Q3 - Q1 ) Q4 = [121,00 ( 1,68 + 92,00 ( 0,99 + (2200 + 244,5+24,8) ( 4,18 ] ( 270 = 2,87 ( 106 КДж Q5 = 1350 ( 0,549 ( (270 - 271) = - 0,74( 103 КДж Q1 = 121,00 ( 1,63 ( 293 + 2,79 ( 106 = 2,85 ( 106 КДж Q2 = 1,05 (2,87 ( 106 -1,32 ( 104 - 0,74( 103 -2,85 ( 106) = -1,63 ( 104 КДж III стадия. Q5 = 0 Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q6 Q2 = 1,05 ( Q4 - Q1 - Q3 ) Q4 = [ 163,0 ( 1,28 + 14,7 ( 1,28 + 58,5 ( 0,9 + 15,3 ( 0,99 + 9,8 ( 1,71 + + (2200 + 244,54+24,8+ 177,1 + 37,8) ( 4,18 ] ( 274 = 3,15 ( 106 КДж Q1 = [121,00(1,68+92,00(0,99+76(1,03 + (2200+244,5+24,8+177,1)(4,18 ](270 = 3,09(106 КДж Q3 = [121(4,19((1000 ( 0,967 ( 23,81 + 34,5 ( 10) ] / 121 = 9,8 ( 104 КДж Q2 = 1,05 (3,15 ( 106 - 3,09(106 - 9,8 ( 104) = -3,9 ( 104 КДж 6.2 Расчет поверхности теплообмена I стадия. В качестве хладоагента используется рассол с начальной температурой -10(С и конечной температурой -5(С. Теплоемкость примем как для воды. [pic] Противоток: [pic] Прямоток: [pic] [pic][pic][pic] Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м2·К. Время охлаждения ( = 30 мин = 1800 с. Расход рассола [pic] Поверхность теплообмена: [pic] Число витков змеевика: [pic] II стадия. В качестве хладоагента используется рассол с начальной температурой -10(С и конечной температурой -5(С. [pic] Противоток: [pic] Прямоток: [pic] [pic][pic][pic] Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м2·К. Время охлаждения ( = 10 мин = 600 с. Расход рассола [pic] Поверхность теплообмена: [pic] Число витков змеевика: [pic] III стадия. В качестве хладоагента используется рассол с начальной температурой -10(С и конечной температурой -5(С. [pic] [pic] Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м2·К. Время охлаждения ( = 20 мин = 1200 с. Расход рассола [pic] Поверхность теплообмена: [pic] Число витков змеевика: [pic] виток. С учетом запаса поверхности теплообмена, принимаемого равным 30%, число витков змеевика составит: n = 2,31·(1+0,3) = 2,99 ( 3 витка. Суммарный расход рассола с запасом = 1,3((6,9+1,3+1,55) = 12,68 кг/с 7 Ежегодные нормы расхода основных видов сырья, вспомогательных материалов и промежуточных продуктов. |№ |нормы расхода основных видов |нормы расхода основных видов | | |сырья, вспомогательных материалов|сырья, вспомогательных материалов| | |и промежуточных продуктов. [кг] |и промежуточных продуктов на 1 | | | |тонну 100% красителя [кг] | |1 |Метоксилидин |158,0 | |2 |Р-соль |371,1 | |3 |Шеффер соль |65,3 | |4 |Нитрит натрия |90,0 | |5 |Кислота соляная |436,7 | |6 |Соль поваренная |1566,6 | |7 |Аммиак водный |91,4 | |8 |Кислота сульфаминовая техническая|17,0 | |9 |Асидол технический |3,8 | |10 |Ализариновое масло техническое |2,0 | |11 |Вода [м3/т] |36,3 | |12 |Пар [Гкал/т] |3,0 | |13 |Электроэнергия [КВтч/т] |112,0 | 8 Ежегодная норма образования отходов производства |№ |Наименование отходов, |Метод очистки или |Научно обоснованная | | |характеристика, |уничтожения |норма образования | | |состояния, аппарат или| |отходов производства | | |стадия образования. | |на 1 тонну 100% | | | | |красителя | |Газообразные отходы. | |Газообразные отходы отсутствуют. | |7.2 Жидкие отходы. | |1 |Фильтрат готового |Направляются в | | | |красителя (фильтр |производственную | | | |пресс №8037) |канализацию и через | | | |состава: |городской коллектор на| | | |NaCl--132000 мг/л |станцию биологической |9,2 м3 | | |Органические продукты |очистки. | | | |разложения -- |При выходе с завода | | | |6000 мг/л |разбавляются водой в | | | |NH4Cl – 7000 мг/л |37-40 раз. | | |7,3 Твердые отходы. | |Твердые отходы отсутствуют | 9 Нормы технологического режима |№ |Наименование стадий и|Наименование технологических показателей | | |потоков реагентов | | | | |Продолжит|Т (С|Давле|среда и рН |Количество | | | |ельность | |ние | |загружаемых | | | |[мин] | | | |реагентов | | | | | | | |[кг] |[ л ]| |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 | |9.1 Диазотирование метоксилидина (аппарат №8053) | |1 |Осмотр и очистка |5-10 |О.С.|Атм. | | | | | |аппарата | | | | | | | |2 |Загрузка воды |20-25 |О.С.|Атм. | | |2200-| | | | | | | | |2300.| |3 |Загрузка HCl в виде |10-15 |О.С.|Атм. | |92(1 | | | |раствора с масс долей| | | | |100% | | | |25% | | | | | | | |4 |Размешивание |10-15 |О.С.|Атм. | | | | |5 |Охлаждение |30-40 |-1,-|Атм. | | | | | | | |2 | | | | | |6 |Загрузка |20-25 |-1,-|Атм. | |121(2| | | |метоксилидина | |2 | | | | | | | | | | | |100% | | |7 |Размешивание |10-15 |-1,-|Атм. | | | | | | | |2 | | | | | |8 |Отбор пробы и анализ |25-30 |-1,-|Атм. | | | | | | | |2 | | | | | |9 |Охлаждение |5-10 |-2,-|Атм. | | | | | | | |3 | | | | | |10|Загрузка раствора |10-15 |-2,-|Атм. |Кислая на |69(2 |238(2| | |NaNO2 | |3 | |конго и |100% | | | | | | | |ясная на | | | | | | | | |йодкрахмаль| | | | | | | | |ную бумагу.| | | |11|Загрузка |5-10 |-2,-|Атм. | | |1,5 | | |ализаринового масла | |3 | | | |(0,1 | |12|Размешивание |20-30 | 0, |Атм. | | | | | | | |2 | | | | | |13|Снятие избытка NaNO2 |5-10 | 0, |Атм. | | |13,0(| | |(загрузка | |2 | | | |0,5 | | |сульфаминовой | | | | | | | | |кислоты) | | | | | | | |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|