Đang tải... (xem toàn văn)
Lêi c¶m ¬n §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xuÊt phenol Môc lôc Trang Lêi c¶m ¬n 5 më ®Çu 6 PhÇn I Tæng quan lý thuyÕt 8 Ch¬ng I TÝnh chÊt cña nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm 8 I TÝnh chÊt cña nguyªn l[.]
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol Mục lục Trang Lời cảm ơn .5 mở đầu .6 PhÇn I : Tỉng quan lý thut Ch¬ng I TÝnh chất nguyên liệu sản phẩm: I TÝnh chÊt cđa nguyªn liƯu: .8 I.1 TÝnh chÊt cña SO2: I.1.1 TÝnh chÊt VËt Lý: .8 I.1.2 TÝnh chÊt ho¸ häc: I.2 TÝnh chÊt cña H2SO4: .8 I.2.1 TÝnh chÊt VËt Lý: .8 I.2.2 TÝnh chÊt ho¸ häc: I.3 TÝnh chÊt cña NaOH: I.3.1 TÝnh chÊt VËt Lý: .9 I.3.2 TÝnh chÊt ho¸ häc: 10 I.4 TÝnh chÊt cña bezen: 10 I.4.1 TÝnh chÊt vËt lý: 10 I.4.2 TÝnh chÊt ho¸ häc: 11 II TÝnh chÊt cña s¶n phÈm: .12 II.1 TÝnh chÊt Phenol: 12 II.1.1 TÝnh chÊt vËt lý: 12 II.1.2 TÝnh chÊt ho¸ häc: 12 II.1.2.1 TÝnh axit cña phenol: 13 II.2 øng dơng cđa Phenol: 16 III TÝnh chÊt cña Na2SO3: 17 III.1 TÝnh chÊt vËt lý: 17 Ch¬ng II: phơng pháp sản xuất phenol 18 Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol I Sản xuất Phenol phơng ph¸p clo ho¸ benzen: 18 I.1 Thủ phân clo hoá Benzen Kiềm: 18 I.1.1 Cơ sở phơng pháp: 18 I.1.2 Sơ đồ dây chun c«ng nghƯ: 19 21 I.2 Thđy ph©n clo benzen b»ng níc: 22 I.2.1 C¬ së cđa ph¬ng ph¸p: 22 C¸c phản ứng trình 22 II Sản xuất Phenol phơng pháp oxi hoá Cumen: 23 II.1 Cơ sở phơng pháp: 23 II.2 Dây chuyền sản xuất: 24 II.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ: .24 II.2.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất : .26 III Sản xuất Phenol phơng pháp oxy hoá toluen: 27 III.1 Cơ sở phơng pháp: .27 III.2 Sơ đồ quy trình sản xuất: 29 III.2.1 Sơ đồ công nghƯ s¶n xt : 29 III.2.2.Thuyết minh dây chuyền sản xuất : .31 IV Sản xuất Phenol phơng pháp Dehidro hoá hỗn hợp CyCloHecxanol CyCloHecxanone: 31 V Phơng pháp sản xuất Phenol qua Benzen Sulfoaxit: 32 V.1 C¬ së cđa phơng pháp: 32 V.1.1 Phản ứng sulfo hoá: .32 V.1.2 Giai đoạn nung chảy: .37 V.2 Giai đoạn axit hoá (phân hủy Phenolat): 41 VI Thuyết minh dây chuyền sản xuất Phenol: .41 VI.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất phenol phơng pháp nung chảy kiềm: 41 Ng« Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol VI.2 Thut minh d©y chun: 43 Phần II: Tính toán 45 I Các số liệu đầu vào qúa trình sản xuÊt: .45 II TÝnh c©n b»ng vËt chÊt: .46 II.1 Tính cân vật chất cho qúa trình sulfo hãa: 46 II.2 TÝnh c©n b»ng cho qúa trình trung hoà: 50 * Các phản ứng xảy qúa trình trung hòa là: 50 II.3 Tính cân cho qúa trình nung chảy kiềm: 52 II.4 Qúa trình dập tắt: 56 II.5 Qóa tr×nh läc: .57 II.6 Tính toán cân cho qúa trình axit hóa: 57 Theo ph¶n øng (17) ta cã: 58 Lỵng SO2 cần có là: (kg/h) 59 II.7 Qúa trình lắng: .60 II.8 Qóa tr×nh chng cÊt: .60 III TÝnh cân nhiệt lợng qúa trình sản xuất: 61 III.1 Cân nhiệt lợng qúa trình sunpho hóa: 61 III.2 Tính cân nhiệt lợng cho qúa trình nóng chảy kiềm: 68 III.3 Nhiệt lợng phản ứng tỏa ra: 73 IV TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh: 75 IV.1.Tính chiều cao đờng kính thiết bị chính: .75 IV.2 Tính toán khí thiÕt bÞ chÝnh: 76 IV.2.1 Tính chiều dày thân tháp: 76 IV.2.2 Tính đờng kính ống dẫn sản phẩm nguyên liệu: 78 IV.2.3 Chọn bích nối thiết bÞ: 79 IV.2.4 Cấu tạo chóp ống chảy chuyền: 79 Phần iii: Tính toán kinh tế 84 I Vốn đầu t cho phân xởng: 84 Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol I.1 Vốn đầu t cố định: 84 II.2 Vốn đầu t lu động: .84 I.3 Vốn đầu t ban đầu: 85 II Hoạch toán chi phí khác: 85 III Chi phÝ chung cho ph©n xëng: 86 IV Giá thành lợi nhuận: .86 IV.1 X¸c định giá bán: .86 IV.2 Lỵi nhn .87 V Xác định hiệu kinh tế thời gian thu hồi vốn: 89 Phần IV: An toàn lao dộng 90 KÕt luËn .92 Tµi liƯu tham kh¶o .93 Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn TS Hoàng Xuân Tiến ngời đà tận tình hớng dẫn giúp đỡ ân cần tận tình bảo thầy đà giúp em hiểu đợc vấn đề cần thiết hoàn thành đồ án thời gian qui định Tuy nhiên với khối lợng công việc lớn, hoàn thành thời gian có hạn nên em tránh khỏi sai sót vớng mắc định Vậy em kính mong thầy giáo, cô giáo bảo cho em Một lần cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo cô giáo môn Công nghệ Hữu - Hoá Dầu đà tạo điều kiƯn gióp ®ì em thêi gian võa qua Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Ngô Thị Nghĩa Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol mở đầu Phenol hay gọi axít Cacbonxylic hay đợc gọi hydroxy benzen Có công thức hoá học C6H5OH Phenol đợc phát vào năm 1834 F.RUNGE Nó chất ban đầu dÃy đồng đẳng hợp chất có nhóm hydroxyl (OH) liên kết trực tiếp vào vòng thơm Phenol tồn nh cấu tử tự phần sản phẩm tự nhiên vô Ví dụ nh: Nó thành phần Lignin từ thoát từ trình thuỷ phân Phenol giống sản phẩm trao đổi chất thoát lợng thông thờng 40g/l ngời Với lợng lớn trình cốc hoá than đá, trình cacbon hoá gỗ than nâu, than biến tính Cao trình Crăcking dầu mỏ nhiệt độ thấp Ban đầu Phenol đợc chiết từ nhựa than đá Và sau tiêu thụ tăng cao để đáp ứng nhu cầu ngời ta đà tiến hành trình tổng hợp để tạo Phenol Phơng pháp tổng hợp trình sunfua hoá Benzen clo hoá Benzen Ngày trình gần nh đợc thay trình đại hơn, chủ yếu trình oxy hoá cumen Trong công nghiệp hoá dầu Phenol đợc coi nguyên liệu quan trọng cho nhiều trình trung gian nh tạo sản phẩm cuối công nghiệp hoá dầu Ngoài đợc ứng dụng rộng rÃi nhiều lĩnh vực khác Trong công nghiệp chất dẻo Phenol nguyên liệu dùng để điều chế nhựa Phenol_ formandehit Điều chế polystyren dùng làm nguyên liệu cách điện sản phẩm tiêu dùng khác: C6H5OH CH2 = CH [ CH2 - CH -]n C6H5 C6H5 Trong công nghiệp tơ hóa học, từ Phenol tổng hợp tơ Phenol axit, tơ nylon, Capron, Trong công nghiệp: Điều chế chất diệt cỏ Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol Ngoài ra, Phenol nguyên liệu để s¶n xt phÈm nhm, thc nỉ Do cã tÝnh chÊt diệt khuẩn, nên Phenol đợc dùng trực tiếp nh chất sát trùng, tẩy uế Điều chế chất diệt mốc, chất hoạt động bề mặt Do từ lâu giới việc nghiên cứu để sản xuất có chất lợng cao, giá thành hạ đà đợc nhiều nớc quan tâm Việt Nam công nghiệp sản xuất Phenol cha phát triĨn, ngn cung cÊp Phenol chđ u tõ chng cÊt than đá, nhng không thỏa mÃn nhu cầu nớc phần lớn lợng Phenol phải nhập từ nớc Vì vấn đề nghiên cứu phơng pháp sản xuất Phenol cã mét ý nghÜa hÕt søc quan träng vÒ kinh tế lẫn vấn đề kỹ thuật Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol Phần I : Tỉng quan lý thut Ch¬ng I TÝnh chÊt nguyên liệu sản phẩm: I Tính chất nguyªn liƯu: I.1 TÝnh chÊt cđa SO2: I.1.1 TÝnh chÊt Vật Lý: Là chất khí không màu, có mùi khó chịu đặc biệt, có tính chất tẩy mầu mạnh, điều kiện tiêu chuẩn lít nặng 2,9266 g, tỷ trọng 2,2638 (Đối với không khí) SO2 dễ tan nớc tạo thành axit H2SO3, tan đợc rợu, ete, tan long n·o víi tû lƯ 300 : theo thể tích (tạo thành dung dịch lỏng) không cháy không trì cháy I.1.2 Tính chất hoá học: SO2 oxit axít, tính chất hoá học chủ yếu khử mạnh oxi hoá yếu Khi tan nớc SO2 phản ứng với nớc theo sơ đồ sau: SO2(k) + aq SO2.aq → H2SO3 → H+ + HSO3- → 2H+ + SO3Axit Sunfrơ H2SO3 Sunfit SO3- tạo thành muối kết tinh tèt SO2(k) + H2O + Na2O3 NaHSO3 + NaOH → → 2NaHSO3 + CO2 Na2O3 + H2O I.2 TÝnh chÊt cđa H2SO4: I.2.1 TÝnh chÊt VËt Lý: H2SO4 lµ chất lỏng sánh nh dầu, không màu tỷ trọng riêng 1,859 ë oC vµ d= 1,37 g/cm3 ë 15oC Các phần tử liên kết với liên kết hiđrô, làm hoá rắn thành tinh thể nóng chảy 10,49oC Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol Tuy nhiên axit lỏng chậm đông dới 0oC Ơ 30oC đến 40oC bắt đầu bốc khói đun tiếp tạo SO3 bắt đầu soi 290oC Và nhiệt độ nâng nhanh ngừng giải phóng SO Hydrat lại chứa 98,3 % H2SO4 sôi 338oC H2SO4 thảy 0,003 mmHg H 2SO4 Thơng mại(oleum) hỗn hợp chứa lợng thay đổi H2SO4 H2S2O7 I.2.2 Tính chất hoá học: H2SO4 có tính chất hoá học chủ yếu sau: Là axit mạnh, oxi hoá, Sunfathoa, hiđrat hóa Trong dung dich nớc H2SO4 axit mạnh nấc đầu tiên, nấc thứ điện ly yếu hơn: H2SO4 → H+ + HSO4- HSO4- → H+ + SO4- Axit H2SO4 nồng độ lớn 65%, nguội không tác dụng víi s¾t Víi mét sè phi kim nh P, S, C bị H2SO4 oxi hoá axit tơng ứng H2SO4 + S → 3SO2 + H2O TÝnh chÊt Sunfua hoá hợp chất hữu vòng thơm H 2SO4 thĨ hiƯn ë ph¶n øng ArH + H2SO4 → ArSO3H + H3O+ + HSO4 Do làm việc với H2SO4 đặc cần phải cẩn thân, bị dây vào da phải rửa lợng nớc lớn I.3 TÝnh chÊt cña NaOH: I.3.1 TÝnh chÊt VËt Lý: Là khối tinh thẻ không màu,trọng lợng riêng 2,02 Hấp thụ nhanh CO2 H2O không khí chảy rữa biến thành Na2CO3 có Tc = 327,3 + 0,9 , Ts 1388oC, dƠ tan níc, tan nhiỊu Rợu không tan ete Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol hạ nhiệt độ dung dịch nớc đậm đặc xuống 8oC tinh thể hyđrat NaOH.0,5H2O, hệ đơn tà tách áp suất nớc NaOH ngần 0,16 mmHg, chứng tỏ hàm khô tốt cho không khí ẩm chạy qua ống chứa NaOH I.3.2 Tính chất hoá học: NaOH có tính bazơ mạnh, dễ dàng phản ứng với axit tạo muối: NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O Các kim loại lìng tÝnh nh Zn, Al, Sn t¸c dơng víi NaOH nhiệt độ phòng: NaOH + Al + H2O NaAlO3 + 3/2 H2 Trong m«i trêng Èm ít, NaOH dƠ ph¶n øng víi CO2 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O NaOH + CO2 → NaHCO3 I.4 TÝnh chÊt bezen: I.4.1 Tính chất vật lý: Benzen hợp chất vòng thơm có công thức phân tử C6H6, chất lỏng không màu, có mùi dặc trng, nhẹ níc Kh«ng tan níc, tan nhiỊu dung m«i hữu Đồng thời dung môi cho nhiều chất, Benzen đợc đặc trng thông số sau Tnc = 5,533oC, Ts = 80,099oC Khối lợng riêng = 0,309 g/cm3 Tỷ trọng d= 0,87901 Năng suất toả nhiệt toàn phần: 41932 j/g Ngô Thị Nghĩa 10 Lớp 02V – 01 Hãa DÇu ... Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol Chơng II: phơng pháp sản xuất phenol Phơng pháp sản xuất Phenol đợc tách từ nhựa than đá Tuy nhiên hiệu suất phơng pháp thấp (0,05 kg Phenol/ 1... chuyền sản xuất Phenol: .41 VI.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất phenol phơng pháp nung chảy kiềm: 41 Ngô Thị Nghĩa Lớp 02V 01 Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol. .. Hóa Dầu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất phenol II.2 ứng dụng Phenol: Phenol sản phẩm trung gian có vai trò quan trọng nghành công nghiệp hoá học Trong công nghiệp chất dẻo, Phenol