Производство салициловой кислоты

Задача 57 вариант 1

Производство салициловой кислоты

Расплавленный фенол и раствор едкого натра загружают в автоклав. При температуре 160ºС образуется фенолят натрия:

[pic 1]

После испарения воды температуру снижают до 100ºС и подают СО2 под давлением 0,4 МПа. Реакция протекает при 180 ºС:

[pic 2]

Снижая давление, из реактора отгоняют фенол, затем заливают воду:

[pic 3]

Водный раствор салицилата натрия обрабатывают серной кислотой. В результате реакции выпадает кристаллическая салициловая кислота:

[pic 4]

Кристаллы отделяют от раствора сульфата натрия, промывают водой и сушат.

Исходные данные

Загрузка фенола, 5 т/сут

Конверсия фенола,  100%

Мольное соотношение:

фенол : NаОН    1 : 1,01

CO2 : C6H5ONa  1,5 : 1

Конверсия NаО-С6Н4-СООNa в реакции (3),  98%

Соотношение NaO-С6Н4-СООNa : Н2О, 1 : 2 моль

Концентрация серной кислоты,   60% мас.

Соотношение НО-С6Н4-СООNa : Н2SО4, 1 : 1,05моль

[pic 5]

Рисунок 1 - Функциональная схема производства салициловой кислоты

[pic 6]

Рисунок 2 - Операторная схема производства салициловой кислоты

[pic 7]

Рисунок 3 - Технологическая схема производства салициловой кислоты: 1 – автоклав; 2, 3 – реактор; 4 – промывной аппарат; 5 – сушильный аппарат.

2. Расчет материального баланса

1. Пропускная способность  по фенолу  – 5,0т/сут = 5000/24 = 208,33 кг/ч

 2. Найдем массу превращенного фенола:

[pic 8]

3. Масса поданного [pic 9]:

[pic 10]

4.По реакции №1 найдем массы остальных компонентов:

208,33        [pic 11]–  94                            

  х кг            [pic 12] –  40    

х =[pic 13] - масса превращенного[pic 14]

208,33        [pic 15]–  94                            

  х кг            [pic 16] –  116    

х =[pic 17] - масса полученного[pic 18]

208,33        [pic 19]–  94                            

  х кг            [pic 20] –  18    

х =[pic 21] - масса полученного[pic 22]

5. Масса непревращенного [pic 23]:

[pic 24]

6. Масса поданного [pic 25]:

[pic 26]

7. Найдем массы остальных компонентов по реакции №2:

257,09        [pic 27]–  232                          

  х кг            [pic 28] –  44    

х =[pic 29] - масса превращенного[pic 30]

257,09        [pic 31]–  232                          

  х кг            [pic 32] –  182  

х =[pic 33] - масса полученного[pic 34]

257,09        [pic 35]–  232                          

  х кг            [pic 36] –  94  

х =[pic 37] - масса полученного во 2 реакции[pic 38]

Масса непревращенного [pic 39]:

[pic 40]

8.Найдем массу превращенного [pic 41]:

[pic 42]

[pic 43]

9. Найдем массы остальных компонентов по реакции №3:

197,65        [pic 44]–  182                          

  х кг            [pic 45] –  18    

х =[pic 46] - масса превращенной[pic 47]

197,65        [pic 48]–  182                          

  х кг        [pic 49] –  160    

х =[pic 50] - масса полученного[pic 51]

197,65        [pic 52]–  182                          

  х кг        [pic 53] –  40    

х =[pic 54] - масса полученного[pic 55]

10. Найдем массу поданной [pic 56]:

[pic 57]

[pic 58]

11.  Найдем массу поданной [pic 59]:

[pic 60]

12. Найдем массы остальных компонентов по реакции №4:

173,76        [pic 61]–  320                          

  х кг            [pic 62] –  98