ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7
1.1 Технологии получения уксусной кислоты 9
1.1.1 Получение уксусной кислоты окислением ацетальдегида 9
1.1.2 Получение уксусной кислоты и уксусного ангидрида окислением ацетальдегида
1.1.3 Получение уксусной кислоты жидкофазным окислением н-бутана
1.2 Получение уксусной кислоты карбонилированием метанола 16
1.2.1 Физико-химические основы процесса карбонилирования метанола
1.2.2 Сравнение катализаторов получения уксусной кислоты карбонилированием метанола
1.2.3 Характеристика сырья и готовой продукции 27
1.3 Аналитический контроль процесса 30
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 32
2.1 Описание технологической схемы процесса получения уксус- 32
ной кислоты каронилированием метанола на родиевых катализаторах
2.2 Описание технологической схемы процесса получения уксусной кислоты карбонилированием метанола на иридиевых катализаторах 33
2.3 Усовершенствование процесса получения уксусной кислоты 35
3 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ 48
3.1 Материальный баланс процесса 48
3.2 Энергетический баланс процесса 53
4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 61
Одной из первой обнаруженной людьми кислот стала уксусная кислота. Открытие это было случайным - вследствие получения уксуса при скисании вина.
Уксусная кислота была одним из первых органических соединений, полученных из неорганических, немецким химиком Адольфом Кольбе в 1847 году. Получение проходило в несколько стадий, которые включали в себя хлорирование сероуглерода до тетрахлорметана, и последующий пиролиз тетрахлорметана до тетрахлорэтилена. Следующей стадией получали три-хлоруксусную кислоту хлорированием в воде, которая превращалась в уксусную кислоту методом электролитического восстановления.
На рубеже 19-20 веков большую часть уксусной кислоты получали из древесины методом перегонки. Лидером в выпуске кислоты в это время была Германия (более 10 тысяч тонн кислоты за 1910 год, треть этого количества расходовалось на производство красителя индиго) [1].
Уксусная кислота находит применение в пищевой промышленности, она является добавкой Е260, ее используют в кулинарии, при консервировании и как средство избавления от накипи. Однако количество, используемое в качестве уксуса, несоизмеримо мало с количеством применяемом в крупно-тоннажном химическом производстве.
Ее используют в качестве растворителя, в том числе для производства ацетилцеллюлозы и ацетона, в крашении, при получении фармацевтических препаратов, в книгопечатании, производстве душистых веществ. При проведении окисления органических веществ уксусную кислоту часто используют в качестве реакционной среды. Из примеров лабораторного синтеза - это окисление органических сульфидов пероксидом водорода, промышленного — окисление пара-ксилола кислородом воздуха в терефталевую кислоту [2].
Одним из промышленных способов получения уксусной кислоты является каталитическое карбонилирование метанола.
Целью дипломного проекта является - оптимизация процесса получения уксусной кислоты.
В связи с поставленной целью решаются следующие задачи:
1. Изучить способы получения уксусной кислоты;
2. Изучить физико-химические основы процесса (химизм, механизм, катализаторы) получения уксусной кислоты карбонилированием метанола;
3. Рассмотреть требования к сырью процесса и продуктам карбонилирования;
4. Привести описание технологической схемы процесса карбонилирования;
5. Подобрать вариант модернизации улучшения технологической схемы стадии получения метанола и диоксида углерода;
6. Произвести технологические расчеты материального и теплового баланса реактора карбонилирования;
7. Рассмотреть план аналитического контроля процесса;
8. Оценить безопасность и экологичность процесса.
Основными выводами и результатами выпускной квалификационной работы является:
1. Изучены способы получения уксусной кислоты. Наиболее экономически выгодным и применяемым является процесс получения уксусной кислоты карбонилированием метанола. Технология обладает высокой эффективностью как с точки зрения селективности по целевому продукту, так и по конверсиям за один проход;
2. Рассмотрены физико-химические основы процесса синтеза уксусной кислоты из метанола (химизм, механизм и катализаторы процесса), а также характеристики сырья и продуктов синтеза. Выбран наиболее эффективный катализатор для процесса карбонилирования - иридиевый катализатор. Данный катализатор имеет высокую стабильность при низких концентрациях воды, большую устойчивость к дефициту СО и высокой температуре. При такой технологии образуется мало иодорганических примесей;
3. Представлена технологическая схема карбонилирования метанола с родиевым и иридиевым катализатором, приведены их описания;
4. Подобран вариант модернизации улучшения технологической схемы стадии получения метанола и диоксида углерода. Производится модификация одной установки парового реформинга для увеличения производства монооксида углерода в потоке синтез-газа;
5. Произведен расчет материального баланса процессов с родиевым и иридиевым катализаторами. Найдено количество исходных реагентов, необходимое для обеспечения заданной производительности установки;
6. Рассчитан тепловой баланс процессов с родиевым и иридиевым катализаторами. Определено количество теплоносителя, необходимого для снятия избыточного тепла процесса;
7. Рассмотрены методы аналитического контроля производства, а также вопросы безопасности и экологичности процесса.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
