Đồ Án Thiết kế phân xưởng sản xuất Nitrobenzen

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
Chương I :TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM.
A. Tính chất của nguyên liệu
I. Tính chất cua benzen
1. Tính chất vật lý của benzen
2. Tính chất hóa học của benzen
II. Tính chất của axit nitric
1. Tính chất vật lý của axit nitrric
2. Tính chất hóa học của axit nitrric
III. Tính chất của axit sulfuric
1. Tính chất vật lý của axit sulfuric
2. Tính chất hóa học của axit sulfuric
IV. Tính chất của Na2CO3
1. Tính chất vật lý của Na2CO3
2. Tính chất hóa học của Na2CO3
B. Tính chất của sản phẩm
1. Tính chất vật lý của nitrobenzen
2. Tính chất hóa học của nitrobenzen
3. Ứng dụng của nitrobenzen
Chương II : CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NITROBENZEN
1. Nitro hóa bằng axit HNO3
2. Nitro hóa bằng hổn hợp axit HNO3 + H2SO4
3. Nitro hóa bằng muối của HNO3
4. Nitro hóa bằng khi có thêm HCH3COO hay alhydric- axetic
5. Nitro hóa bằng phương pháp thế các nhóm sulfo, amino, diazo bằng nhóm NO2
6. Nitro hóa bằng oxit nitơ
7. Nitro hóa bằng oxit nitơ có mặt H2SO4
8. Nitro hóa bằng HNO3 với sự tách nước phản ứng
Chương III : LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH NITRO HOÁ
I. Quá trình nitro hóa
II. Lý thuyết chung
1. Bản chất tác nhân nitro hóa
2. Cơ chế phản ứng nitro hóa bằng hỗn hợp H2SO4 + HNO3
3. Động học phản ứng quá trình nitro hóa bằng hỗn hợp HNO3 + H2SO4

4.Qúa trình phụ khi nitro hóa
5.Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitro hóa
III. Kỹ thuật tiến hành phản ứng nitro hóa
1. Thiết bị nitro hóa
2. Chuẩn bị hỗn hợp nitro hóa
3. Sản xuất những hợp chất nitro
IV.Sản xuất nitrobenzen
1. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen bằng phương pháp liên tục hai bậc
2. Sơ đồ nitro hóa benzen theo Katter
3. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen của Nga
4. Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phương pháp liên tục
5.Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phương pháp gián đoạn
6.Lựa chọn công nghệ
PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Chương I.Tính cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt lượng
A. Tính cân bằng vật chất
I. Giai đoạn trộn hổn hợp axit
1. Lượng vật chất đi vào thiết bị trộn
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị trộn
II. Giai đoạn nitro hoá
1. Lượng vật chất đi vào thiết bị notro hoá
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị nitro hoá
III. Giai đoạn lắng
1. Lượng vật chất đi vào thiết bị lắng
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị lắng
IV. Giai đoạn trung hoà
1. Lượng vật chất đi vàảtung hoà
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị tung hoà
V. Giai đoạn rửa
1. Lượng vật chất đi vào thiết bị rửa
2. Lượng vật chất đi ra khỏi thiết bị rửa
B. Tính cân bằng nhiệt lượng
1. Tính cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị nitro hoá
1. Tính cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị làm lạnh
Chương II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
1. Tính đường kính và chiều cao thiết bị nitro hoá
2. Tính bề dày thân thiết bị nitro hoá
3. Tính bề dày của đáy và nắp thiết bị nitro hoá
4. Tính chọn bích để nối thân thiết bị và vỏ bọc ngoài
5. Tính chọn chân đỡ cho thiết bị nitro hoá
6. Tính chọn bơm trong dây chuyền sản xuất
7. Tính chọn máy nén
PHẦN III . THIẾT KẾ XÂY DỰNG
I.Xác định địa điểm xây dựng
1. Nhiệm vụ và yêu cầu
2. Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng
3. Chọn địa điểm xây dựng
4. Tổng mặt bằng nhà máy
5. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ bản trong xây dựng nhà máy
II. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy
1. Nhiệm vụ
2. Các yêu cầu khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy
3. Những giải pháp khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy
4. Mặt bằng nhà máy
PHẦN IV . TÍNH TOÁN KINH TẾ
I. Mục đích
II. Nội dung tính toán
1. Tính chi phí vốn cố định
2. Tính chi phí vốn lưu động
3. Tính khấu hao
4. Tính giá thành sản phẩm
5. Tính lợi nhuận của nhà máy trong một năm
6. Tính thời gian thu hồi vốn
PHẦN V. AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG
I. An toàn lao động
1. Yêu cầu về phòng cháy chữa cháy
2. Trang bị phòng hộ lao động
II. Vệ sinh môi trường
1. Xử lý khí thải
2. Xử lý nước thải
PHẦN VI. TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG CÔNG NGHỆ
1. Mục đích và ý nghĩa
2. Một số dạng tự động
3. Cấu tạo của một số thiết bị tự động
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO




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 nghiệp 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 ,
Nitrobenzene được sử dụng chủ yếu trong sản xuất của anilin, nhưng nó cũng được sử dụng như một dung môi và là một thành phần trong các chất đánh bóng kim loại và xà phũng.Tại Mỹ, khoảng 98% của nitrobenzene sản xuất được chuyển đổi thành anilin, sử dụng chính của anilin là trong sản xuất polyurethan.Nitrobenzene cũng được sử dụng như một dung môi trong quá trỡnh tinh lọc dầu khớ, như một dung môi trong sản xuất ete cellulose và acetate cellulose (khoảng 1,5%). Nó cũng được sử dụng trong tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác,cụ thể như acetaminophen (ACGIH, 1991).[
Nitrobenzene được sử dụng ở Tây Âu cho mục đích thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1:Lượng nitrobenzen được sử dụng vào cỏc lĩnh vực khỏc nhau ở Tõy Âu,năm 1979
Lĩnh vực,hóa chất được sản xuất Lượng nitrobenzene tiêu thụ (tấn / năm) tại Tây Âu
Anilin 380.000
axit m-Nitrobenzenesulfonic 5.000
m-Chloronitrobenzene 4.300
Hydrazobenzene 1.000
Dinitrobenzene 4.000
Những loại khỏc (dung mụi, thuốc nhuộm) 4.000
Tổng số 398.300
Báo cáo cho thấy rằng,hầu hết anilin và hỗn hợp các nitrobenzen khác được sản xuất từ nitrobenzene được sử dụng nhiều nhất để sản xuất nhựa và cỏc hợp chất polyme (chiếm 50%) .Ngoài ra,sản xuất: húa chất cao su (chiếm 27%), tổng hợp hydroquinone (chiếm 5%), thuốc nhuộm và cỏc chất trung gian khỏc (chiếm 6%),thuốc chữa bệnh (chiếm 3%), thuốc trừ sõu và cỏc mặt hàng khỏc(chiếm 9%).
Một lượng nhỏ nitrobenzene được sử dụng như một dung mụi trong cỏc loại mực (quột lờn cỏc kim loại, sàn, đồ nội thất ),xi đánh giày,có trong các loại nước hoa, là một chất trung gian trong sản suất thuốc nhuộm.
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.
Năm 1994,trên thế giơí có khoảng 2.133.800 tấn nitrobenzene được sản xuất ra, khoảng một phần ba đó được sản xuất tại Hoa Kỳ (Camara et al, 1997.).
Tại Mỹ, có một sự gia tăng dần dần trong sản xuất nitrobenzene, với số lượng tăng dần theo báo cáo sau đây( ngàn tấn,năm): 73 (1960), 249 (1970), 277 (1980), 435 (1986), 533 (1990) và 740 (1994) ( IARC, 1996).Điều này dựa trên năng lực sản xuất tăng và lượng anilin tăng lên (sản phẩm chớnh của nitrobenzene), có khả năng là lượng nitrobenzene được sản xuất ra sẽ tiếp tục tăng.
Năm 1980,cú khoảng 70.000 tấn nitrobenzene được sản xuất ở Nhật Bản và 135.000 tấn trong năm 1990 (ECDIN, 2000).Patil & Shinde (1989) báo cáo rằng sản xuất của nitrobenzene ở Ấn Độ là khoảng 22.000 tấn/năm.
Cũng ở Vương quốc Anh ,Nitrobenzene được sản xuất với tổng cụng suất 167.000 tấn/năm.Ước tính có khoảng 115.400 tấn được dùng để sản xuất anilin. Giả định rằng,nếu có 98% lượng nitrobenzene đượ sản xuất ở Vương quốc Anh được sử dụng để sản xuất anilin,thỡ tổng lượng nitrobenzene được sử dụng ở Vương quốc Anh sẽ là khoảng 155.600 tấn/năm.
Năng lực sản xuất nitrobenzene ở một số nước Tây Âu (SRI, 1985),được thể hiện trong bảng 1.Bỏo cỏo cho thấy ở Tõy Âu cú khoảng 670.000 tấn được sản xuất trong năm 1990 (ECDIN, 2000).