Производство нитробензола
4.1.3 Материальный баланс нитрования бензола
Для нитрования 635.4 кг бензола потребуется азотной кислоты:
78 - 63
635.4 - X X=635.4*63/78=513.21 кг
При этом образуется воды:
78 - 18
635.4 - Х X =635.4*18/78=146.63 кг
Для образования динитрофенола потребуется моногидрата азотной кислоты:
184 - 3*63
2,76 - X X=3*63*2,76/184=2,84 кг
При этом образуется:
-воды
184 - 18*2.5
2.76 - X X=2.76*18*2.5/184=0.68 кг
-оксидов азота
184-76*0.5; 2.76-X X=2.76*76*0.5/184=0.57кг
Всего расходуется моногидрата азотной кислоты:
513.21 + 2,84 = 516.05 кг
Образуется всего воды:
146.63 + 0.68 = 147.31 кг
Необходимо моногидрата азотной кислоты по теории:
78 - 63; 643 - X X=643*63/78=519.35 кг
С учетом 3 % избытка:
519.35*1.03=534.93 кг
Свободного моногидрата азотной кислоты:
534.93 - 516.05 = 18.88 кг
Остается в кислом нитробензоле 4,5 кг моногидрата азотной кислоты.
Раскисляется 5.32 кг :
При этом образуется:
- окислов азота 5.32*76/126=3.21 кг
- воды 5.32*18/126=0.76 кг
- кислорода 5.32*32/126=1.35 кг
Окислов азота:
-в вентиляцию улетучивается 50 % : 3.21*0.5=1.605 кг
- остается в отработанной кислоте: 3.21-1.605=1.605 кг
Всего образуется воды: 147.31 + 0.76 = 148.07 кг
Потери моногидрата азотной кислоты:
18.88-4.5-5.32=9.06 кг
Из них 2 кг остаются в отработанной кислоте. Тогда потери в вентиляцию составляют:
9.06-2=7.06 кг
Азотной кислоты в виде меланжа поступает:
534.93/0.893=599.03 кг,
С меланжем поступает:
-моногидрата серной кислоты 599.03*0.075=44.93 кг
-оксидов азота 599.03*0.003=1.8 кг;
-воды 599.03*0.029=17.37 кг.
Всего улетучивается оксидов азота: 1.8+1.605=3.405 кг
Таблица 4.4-Материальный баланс по моногидрату азотной кислоты
Приход |
Расход |
|||
Статьи прихода |
Масса,кг |
Статьи расхода |
Масса,кг |
|
1.Моногидрат азотной кислоты |
534.93 |
1.На нитрование 2.На образование динитрофенола 3.В вентиляцию 4.В отработанной кислоте 5.С кислым нитробензолом 6.Раскисляется |
513.21 2.84 7.06 2 4.5 5.32 |
|
Итого |
534.93 |
Итого |
534.93 |
На циркуляцию требуется отработанной кислоты:
2=VOK / VНБ =(mOK * 1.2 ) / 1007.86 * 1.61 , mOK = 2704.42 кг
В таблице 4.5 приведен материальный баланс стадии нитрования бензола.
Таблица 4.5 - Материальный баланс нитрования бензола
Приход |
Масса кг |
Расход |
Масса кг |
|
1Кислотная смесь 1.1Азотная кислота 1.2Серная кислота 1.3Оксиды азота 1.4 Вода 2 Бензол 3Отработанная кислота на циркуляцию |
1074.16 534.93 484.43 1.8 53 643 2704.42 |
1Нитробензол кислый 1.1Нитробензол 1.2Серная кислота 1.3Азотная кислота 1.4Динитрофенол 2Отработанная кислота на разбавление 2.1Серная кислота 2.2 Нитробензол 2.3 Вода 2.4Азотная кислота 2.5Оксиды азота 3Газы на абсорбцию 3.1 Пары HNO3 3.2 Оксиды азота 3.3 Бензол 3.4 Кислород 4Отработанная кислота на циркуляцию |
1007.86 1000 0.6 4.5 2.76 691.08 483.83 2 201.07 2 2.18 18.24 7.06 3.41 6.43 1.35 2704.42 |
|
Итого: |
4421.58 |
Итого: |
4421.58 |
Состав отработанной кислоты массовые доли %
Серная кислота 483.83 70.01
Нитробензол 2 0.29
Вода 201.07 29.09
Азотная кислота 2 0.29
Оксиды азота 2.18 0.32
Всего 691.08 100