Реферат

Реферат на тему Хлорирование метана

Работа добавлена на сайт bukvasha.ru: 2015-07-02

Бесплатно
Узнать стоимость работы
Рассчитаем за 1 минуту, онлайн


Министерство Образования и Науки РФ

Казанский Государственный Технологический Университет

Кафедра Общей Химической Технологии

Реферат

по курсу: Технология химических производств

на тему:

Хлорирование метана

Казань 2008

Содержание

Хлорирование метана

Технологические и технико-экономические показатели

Реклама

Список литературы

Хлорирование метана

Процесс совместного получения хлорметанов можно осуществлять в реакторе со стационарным или псевдоожиженным слоем катализатора. Вторая технология более перспективна, она включает следующие стадии: хлорирование в псевдоожиженном слое катализатора; пылеулавливание и отпаривание газов кислотного характера; абсорбция хлороводорода; нейтрализация и осушка рециркулирующего реакционного газа; компримироваиие рециркулирующих газов; ректификация хлорметанов с выделением товарных продуктов.

Хлор и метан подают в реактор в соотношении от 1: 2 до 3,88: 1 в зависимости от того, какое хлорпроизводное желательно получить. Например, при соотношении С12: СН4-1: 2 образуется продукт, содержащий [п% (мол)]: СН3С1 - 62; СН2С12 - 30; СНС13 - 7; СС14 - 1; при соотношении С12: СН4 = 3,88: 1 образуется продукт, содержащий только 4% (мол) СНС13 и 96% (мол) СС14.

Метан и хлор поступают в реактор 1 с псевдоожиженным слоем катализатора. Реактор выполнен из хромоникелевоп стали.

Хлорирование ведут; при 350 °С и атмосферном давлении, время контакта 0,1-20 с. Реакционная смесь проходит систему пылеулавливания (циклон 2) и поступает на нейтрализацию в колонну 3, где отпариваются кислые газы. После этой колонны продукты реакции промывают водой в скруббере 6; при этом получается товарная соляная кислота. Далее газы нейтрализуют раствором щелочи в скруббере 7 и осушают серной кислотой в скруббере 8.

Нейтрализованные газы, содержащие в основном метан и метилхлорид, компримируют и возвращают в реактор на хлорирование. Конденсат после отпаривания кислых газов поступает на ректификацию в колонны 10, 12 и 13, в которых последовательно выделяют метиленхлорид, хлороформ и тетрахлорид углерода.

Для удалении инертных примесей часть реакционного газа после компрессора 9 и скруббера 6 выводят в атмосферу (на схеме не показано). Расход основного сырья на 1 т готового продукта составляет 133 кг метана и 1784 кг хлора.

В процессе на 1 т хлороформа образуется 0,9 т метиленхлорида и 0,5 т тетрахлорида углерода. Кубовые остатки (в основном со стадии ректификации) в количестве 0,01 т на 1 т хлороформа направляют па установку термического обезвреживания. В процессе образуется соляная кислота (примерно 1 т па 1 т хлороформа), которую после очистки от хлорорганических примесей можно применять вместо синтетической. Отработанную серную кислоту (0,1 т на 1 т хлороформа) передают на производство сульфата натрия.

Задание:

Составить и описать технологическую схему процесса хлорирование метана

Составить материальный баланс процесса

Рассчитать технологические технико-экономические показатели

В основу расчета принять следующие реакции:

CH4+Cl2→CH3Cl+HCl

CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl

CH2Cl2+Cl2→CHCl2+HCl

CHCl3+Cl2→CCl4+HCl

Исходные данные:

Производительность установки по хлорсодержащим продуктам, т/сут

60

Состав сырья,% масс

природный газ с содержание метана

технический хлор с содержанием примесей


93

1.5

Состав продуктов,% моль

метан

хлористый метан

хлористый метилен

хлороформ

четыреххлористый углерод


32

18

25

20

5

Мольное соотношение хлор-метан

2.6

Потери метана,% масс

1.3

Материальный баланс. Схема потоков:


CH4; Cl2; природный газ; CH3Cl; CH2Cl2; CHCl3; CCl4; CH4;

примесь Cl2 Cl2; прир. газ; примесь Cl2; HCl


Приход

Расход


кг/ч

кмоль/ч

кг/ч

кмоль/ч

CH4

Cl2

CH3Cl

CH2Cl2

CHCl3

CCl4

HCl

прим. CH4

прим. Cl2

604,88

6969,9

0

0

0

0

0

45,53

106,14

37,81

98,306

0

0

0

0

0


191 + 7,76

3053,38

339

792,25

890,75

287

2013,5

45,53

106,14

11,94 + 0,485

43,07

6,72

9,33

7,46

1,87

55,24



Σ1 = 7726,45

Σ2 = 7726,31

Молярные массы веществ:

Mr (CH4) = 12+4=16 кг/кмоль

Mr (Cl2) = 35,45*2=70,9 кг/кмоль

Mr (CH3Cl) = 12+3+35,45=50,45 кг/кмоль

Mr (CH2Cl2) = 12+2+35,45*2=84,9 кг/кмоль

Mr (CHCl3) = 12+1+35,45*3=119,35 кг/кмоль

Mr (CCl4) = 12+35,45*4=153,8 кг/кмоль

Mr (HCl) = 1+35,45=36,45 кг/кмоль.

1. m (прод) = 60*1000/24=2500кг/ч

2. Найдем массовый процентный состав продуктов:

на 100 моль смеси:

32 моль CH4 m=32*16=512кг/ч

18 моль CH3Cl m = 18*50,45=908,1 кг/ч

25 моль CH2Cl2 m = 25*84,9=2122,5 кг/ч

20 моль CHCl3 m = 20*119,35=2387 кг/ч

5 моль CCl4 m = 5* 153,8=769 кг/ч

всего: 6698,6 кг/ч

Wмас (СН4) = 512/6698,6*100% = 7,64%

Wмас (СН3Cl) = 908,1/6698,6*100% = 13,56%

Wмас (CH2Cl2) = 2122,5/6698,6*100% = 31,69%

Wмас (CHCl3) = 2387/6698,6*100% = 35,63%

Wмас (CCl4) = 769/6698,6*100% = 11,48%

Состав продуктов:

mост (СН4) =2500*0,0764=191кг/ч

m (СН3Cl) =2500*0,1356=339кг/ч

m (CH2Cl2) =2500*0,3169=792,25кг/ч

m (CHCl3) =2500*0,3563=890,75кг/ч

m (CCl4) =2500*0,1148=287кг/ч

Wост (СН4) =191/16=11,94кмоль/час

W (СН3Cl) = 339/50,45=6,72кмоль/час

W (CH2Cl2) = 792,25/84,9=9,33кмоль/час

W (CHCl3) = 890,75/119,35=7,46кмоль/час

W (CCl4) = 287/153,8=1,87кмоль/час

Прореагировало хлороформа: Wпр (CHCl3) = W (CCl4) = 1.87 кмоль/ч

Образовалось хлороформа: Wо (CHCl3) = Wпр + W = 1.87 + 7.46 = 9.33 кмоль/ч.

Прореагировало хлористого метилена: Wпр (CH2Cl2) = Wо (CHCl3) = 9.33 кмоль/ч.

Образовалось хлористого метилена: Wо (CH2Cl2) = Wпр + W = 18.66 кмоль/ч

Прореагировало хлористого метила: Wо (CH2Cl2) = Wо (CH2Cl2) = 18.66 кмоль/ч.

Образовалось хлористого метила: Wо (CH2Cl2) = Wпр + W = 18.66 + 6.72 = 25.38 кмоль/ч.

Прореагировало метана: Wпр (СН4) = 25.38 кмоль/ч

Всего подано на реакцию: W (СН4) = Wпр + Wо = 25.38 + 11.94 = 37.32

mо (СН4) = 37.32 * 16 = 597.12

Всего подано метана с учетом потерь: mвсего (СН4) - 100%,

597.12 - 98.7%

mвсего (СН4) = 597.12 * 100/ 98.7 = 604.88 кг/ч

W (СН4) = 604.88/16 = 37.81 кмоь/ч

mп (СН4) = 604.88 - 597.12 = 7.76 кг/ч

W (СН4) = 7.76,16 = 0.485 кмоь/ч

Количество превращенного кислорода и образовавшегося HCl:

1 р - я:

W1 (Cl2) = W1 (HCl) = Wо (СН3Cl) = 25.38 кмоль/ч

2 р - я:

W2 (Cl2) = W2 (HCl) = Wо (CH2Cl2) = 18.66 кмоль/ч, 3 р - я:

W3 (Cl2) = W3 (HCl) = Wо (CHCl3) = 9.33 кмоль, 4 р - я:

W4 (Cl2) = W4 (HCl) = W (CCl4) = 1.87 кмоь/ч

Wо (Cl2) = W3 (HCl) = 55.24 кмоль/ч

m о (Cl2) =55.24 * 70.9 = 3916.52 кг/ч

m о (HCl) = 55.24 * 36.45 = 2013.5 кг/ч

Хлор с учетом избытка:

Wвсего (Cl2) = 2.6 * Wвсего (СН4) = 98.306 кмоль/ч

mвсего (Cl2) = 98.306 * 70.9 = 6969.9 кг/ч

Избыток:

mизб (Cl2) = mвсего (Cl2) - mо2) = 6969.9 - 3916.52 = 3053.38 кг/ч

Wизб (Cl2) = 3053.38/70.9 = 43.07 кмоль/ч

Подано природного газа (примесь метана):

604.88 - 93%

х - 7%

х = m (пр. газ) = 604.88 * 7/93 = 45.53 кг/ч

Подано примесей хлора:

6969.9 - 98.5%

х - 1.5%

х = mприм (Cl2) = 6969.9 * 1.5/98.5 = 106.14

Технологические и технико-экономические показатели

Пропускная способность установки:

m (CH4) + m (Cl2) + m (прим Cl2) + (прим CH4) = 7726,45 кг/ч

Конверсия или степень превращения метана:

= M (CH4) подано - M (CH4) непрореагировало / M (CH4) подано * 100%

= 604,88 - 198,76/604,88* 100% = 67%

Теоретические расходные коэффициенты:

по СН4:

sтСН4 = Mr (CH4) / Mr (CH3Cl) = 16/50,45 = 0,317 кг/кг;

sтСН4 = Mr (CH4) / Mr (CH2Cl2) = 16/84,9 = 0,188 кг/кг;

sтСН4 = Mr (CH4) / Mr (CHCl3) = 16/119,35 = 0,134 кг/кг;

sтСН4 = Mr (CH4) / Mr (CCl4) = 16/153,8 = 0,104 кг/кг;

по Cl2:

sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (CH3Cl) = 70,9/50,45 = 1,405 кг/кг.

sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (CH2Cl2) = 70,9/84,9 = 0,835 кг/кг.

sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (CHCl3) = 70,9/119,35 = 0,594 кг/кг.

sт Cl2 = Mr (Cl2) / Mr (CCl4) = 70,9/153,8 = 0,461 кг/кг.

Фактические расходные коэффициенты:

по СН4:

sфСН4 = m (CH4) / m (CH3Cl) = 604,88/339 = 1,78 кг/кг;

sфСН4 = m (CH4) / m (CH2Cl2) = 604,88/792,25 = 0,764 кг/кг;

sфСН4 = m (CH4) / m (CHCl3) = 604,88/890,75 = 0,679 кг/кг;

sфСН4 = m (CH4) / m (CCl4) = 604,88/287 = 2,108 кг/кг;

по Cl2:

sфCl2= m (Cl2) / m (CH3Cl) = 6969,9/339 = 20.56 кг/кг.

sфCl2= m (Cl2) / m (CH2Cl2) = 6969,9/792,25 = 8,798 кг/кг.

sфCl2= m (Cl2) / m (CHCl3) = 6969,9/890,75 = 7,825 кг/кг.

sфCl2= m (Cl2) / m (CCl4) = 6969,9/287 = 24,285 кг/кг.

Выход на поданное сырье:

Фактический выход CCl4:

QФ = m (CCl4) = 287 кг;

Теоретический выход CCl4:

Mr (СН4) ¾ Mr (CCl4), 16 ¾ 153,8,m (СН4) ¾ QТ; 604,88 ¾ QТ;

QТ = (604,88 * 153,8) / 16 = 5814,409 кг;

Выход CCl4:

bCCl4 = QФ / QТ * 100% = 287 кг / 5814,409 кг * 100% = 4,936%.

Список литературы

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М., "Химия", 2005, 736 с.

2. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. М.: "Химия", 2008, 846 с.

3. Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П. Мухленова. Л.: Химия, 2008, 300 с.


1. Реферат Злочин Класифікація злочину у кримінальному законодавстві
2. Реферат на тему Великая Октябрьская Революция 1917 года
3. Контрольная работа Регулирование труда сезонных и временных работников
4. Реферат Власть и ее виды, основания и механизмы
5. Реферат на тему The Old Stone Age Essay Research Paper
6. Доклад на тему Журналы Крылова конца XVIII века
7. Реферат на тему Nella Larsen
8. Диплом Экологическая оценка современного состояния Гурзуфского парка-памятника садово-паркового искусст
9. Реферат на тему Government Intervention And Its Disadvantages Essay Research
10. Биография Чехов Антон