Đồ Án Thiết kế phân xưởng sản xuất nitrobenzen với năng suất 45000 tấn / năm

Đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất nitrobenzen với năng suất 45000 tấn / năm


LỜI NÓI ĐẦU
% %
Từ trước đến nay trong hệ thống các ngành công nghiệp ,thì ngành công nghiệp hoá học chiếm một vị trí khá quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học, ngành công ngh9ệp hoá chất, đặt biệt là ngành tổng hợp hữu cơ ngày càng hoàn thiện về mặt kỹ thuật, các sản phẩm hoá học ngày càng cao về mặt số lượng, chất lượng cũng như về mặt thể loại, nhằm phục vụ cho nhu cầu cuộc sống và sinh hoạt của con người .
Nitrobenzen là hợp chất trung gian điễn hình, có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, chủ yếu để dùng làm các hợp chất như : anilin, benzidin, dintrobenzen, thuốc nhộm, làm xúc tiến quá trình lưu hoá cao su, .Ngoài ra còn dùng làm dung môi chọn lọc để tinh chế đầu mỏ, dùng trong y dược và dùng làm thuốc nổ ,
Nitrobenzen ngày nay được sản xuất theo nhiều phương pháp khác nhau. Tuy nhiên quá trình nitro hoá với tác nhân nitro hoá là hổn hợp axit sufuric và axit nitric là được phát hiện sớm nhất. Nitro hoá benzen được phát hiện đầu tiên vào năm 1834 và được đưa vào sản xuất với qui mô công nghiệp vào năm 1847 cho đến nay.
Nguyên liệu chủ yếu của quá trình là benzen, còn tác nhân nitro hóa thì có nhiều loại như: axit nitric, muối nitrat, hổn hợp axit, oxit nitơ, Nhưng trong công nghiệp ngày nay chủ yếu sử dụng tác nhân nitro hoá là hổn hợp axit nitric và axit sunfuric, sau đó dùng dung dịch natricacbonat để trung hoà hết lượng axit còn trong sản phẩm, cuối cùng là dung nước sạch để rửa lại.
Việc sản xuất nitrobenzen là có vị trí quang trọng. Cho nên việc nắm vững cơ chế quá trình, lựa chọn sơ đồ công nghệ, các điều kiện công nghệ, địa điểm xây dựng, cũng như tính hiệu quả kinh tế, . luôn là yêu cầu quang trọng và rất cần thiết của nhà thiết kế công nghệ, nhằm đưa ra sản phẩm tốt nhất và kinh tế nhất.
MỤC LỤC
% %
LỜI NÓI ĐẦU . 5

PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 6

Chương I :TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 6
A. Tính chất của nguyên liệu 6
I. Tính chất của benzen . 6

1. Tính chất vật lý của benzen 6

2. Tính chất hóa học của benzen 7
II. Tính chất của axit nitric 9
1. Tính chất vật lý của axit nitrric 9
2. Tính chất hóa học của axit nitrric 10
III. Tính chất của axit sulfuric . 11
1. Tính chất vật lý của axit sulfuric 11
2. Tính chất hóa học của axit sulfuric . 12
IV. Tính chất của Na2CO3 13
1. Tính chất vật lý của Na2CO3 . 13
2. Tính chất hóa học của Na2CO3 . 14
B. Tính chất của sản phẩm . 14

1. Tính chất vật lý của nitrobenzen . 14
2. Tính chất hóa học của nitrobenzen 15
3. Ứng dụng của nitrobenzen 16
Chương II : CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NITROBENZEN . 17
1. Nitro hóa benzen bằng axit HNO3 . 17
2. Nitro hóa benzen bằng hổn hợp axit HNO3 + H2SO4 . 17
3. Nitro hóa benzen bằng muối của HNO3 . 18
4. Nitro hóa benzen bằng khi có thêm HCH3COO hay alhydric- axetic. 18
5. Nitro hóa benzen bằng phương pháp thế các nhóm sulfo, amino, diazo bằng nhóm NO2 18
6. Nitro hóa benzen bằng oxit nitơ 19
7. Nitro hóa benzen bằng oxit nitơ có mặt H2SO4 20
8. Nitro hóa benzen bằng HNO3 với sự tách nước phản ứng 21
Chương III : LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH NITRO HOÁ . 22
I. Quá trình nitro hóa 22
II. Lý thuyết chung . 24
1. Bản chất tác nhân nitro hóa 24
2. Cơ chế phản ứng nitro hóa bằng hỗn hợp H2SO4 + HNO3 26
3. Động học phản ứng quá trình nitro hóa bằng hỗn hợp HNO3 + H2SO4.
29
4.Qúa trình phụ khi nitro hóa 30
5.Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitro hóa 31
III. Kỹ thuật tiến hành phản ứng nitro hóa . 34
1. Thiết bị nitro hóa 34
2. Chuẩn bị hỗn hợp nitro hóa . 37
3. Sản xuất những hợp chất nitro . 40
IV.Sản xuất nitrobenzen . 41
1. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen bằng phương pháp liên tục hai bậc 41
2. Sơ đồ nitro hóa benzen theo Katter . 43
3. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen của Nga . 43
4. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phương pháp liên tục . 44
5.Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phương pháp gián đoạn . 46
6.Lựa chọn công nghệ 48
PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ . 49
Chương I.Tính cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt lượng . 49
A. Tính cân bằng vật chất 49
I. Giai đoạn trộn hổn hợp axit . 50
1. Lượng vật chất đi vào thiết bị trộn . 50
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị trộn 52
II. Giai đoạn nitro hoá 53
1. Lượng vật chất đi vào thiết bị notro hoá 53
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị nitro hoá 53
III. Giai đoạn lắng 55
1. Lượng vật chất đi vào thiết bị lắng 55
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị lắng 55
IV. Giai đoạn trung hoà . 56
1. Lượng vật chất đi và trung hoà . 57
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị trung hoà 57
V. Giai đoạn rửa . 59
1. Lượng vật chất đi vào thiết bị rửa . 59
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị rửa 60
B. Tính cân bằng nhiệt lượng 61
1. Tính cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị nitro hoá . 61
2. Tính cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị làm lạnh . 64
Chương II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH . 67
1. Tính đường kính và chiều cao thiết bị nitro hoá . 67
2. Tính bề dày thân thiết bị nitro hoá . 67
3. Tính bề dày của đáy và nắp thiết bị nitro hoá . 70
4. Tính chọn bích để nối thân thiết bị và vỏ bọc ngoài . 70
5. Tính chọn chân đỡ cho thiết bị nitro hoá 71
6. Tính chọn bơm trong dây chuyền sản xuất . 73
7. Tính chọn máy nén . 73
PHẦN III . THIẾT KẾ XÂY DỰNG 74
I.Xác định địa điểm xây dựng . 74
1. Nhiệm vụ và yêu cầu 74
2. Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng . 74
3. Chọn địa điểm xây dựng 76
4. Tổng mặt bằng nhà máy . 76
5. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ bản trong xây dựng nhà máy 77
II. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy . 78
1. Nhiệm vụ 78
2. Các yêu cầu khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy . 78
3. Những giải pháp khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy . 79
4. Mặt bằng nhà máy . 82
PHẦN IV . TÍNH TOÁN KINH TẾ 83
I. Mục đích 83
II. Nội dung tính toán 83
1. Tính chi phí vốn cố định . 83
2. Tính chi phí vốn lưu động . 84
3. Tính khấu hao 86
4. Tính giá thành sản phẩm . 87
5. Tính lợi nhuận của nhà máy trong một năm 87
6. Tính thời gian thu hồi vốn . 87
PHẦN V. AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG . 88
I. An toàn lao động . 88
1. Yêu cầu về phòng cháy chữa cháy . 88
2. Trang bị phòng hộ lao động 89
II. Vệ sinh môi trường 89
1. Xử lý khí thải 89
2. Xử lý nước thải . 90
PHẦN VI. TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG CÔNG NGHỆ . 91
1. Mục đích và ý nghĩa . 91
2. Một số dạng tự động 92
3. Cấu tạo của một số thiết bị tự động . 93
KẾT LUẬN . 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO 97