Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 8

Изопропанол

Наиболее перспективными являются методы получения изопропанола газо- и жидкофазной прямой гидратацией пропилена.
Газофазную гидратацию пропилена на фосфорно-кислотном катализаторе проводят при 170-200°С, 2-3 МПа и объемной скорости подачи сырья 1300 ч^-1. При таком режиме степень конверсии пропилена может достигать 5-12%, а селективность превышать 98%. Если в качестве катализатора применяют вольфрамсодержащие соединения, процесс проводят при 230-240°С, 20-25 МПа и избытке водяного пара 10 моль на 1 моль пропилена. В этих условиях степень конверсии пропилена равна 50%, а селективность по изопропанолу достигает 95%.
При жидкофазной гидратации пропилена используют сильнокислотный сульфокатнонит в качестве катализатора. Процесс проводят при 130-150°С, 6-10 МПа с избытком воды: мольное соотношение Н2О : С3Н6 равно (12,54-15) : 1. В этих условиях степень конверсии пропилена достигает 75-80% при селективности по изопропанолу 94%. В этом методе используют четырехполочный реактор, в котором реакционную теплоту (51,5 кДж на 1 моль) снимают, подавая воду в пространство между полками.

Pr-49 Прямую гидратацию пропилена в изопропанол осуществляют в четырехполочном реакторе внутренним диаметром 1600 мм. На каждой полке расположен сульфокатионитный катализатор слоем высотой 1,8 м. Вода и пропилен поступают на гидратацию в мольном соотношении 14,5:1, причем вода расходуется только на образование изопропанола. Определить .массовую долю изопропанола в воде на выходе из реактора, если производительность 1 м3 катализатора равна 100 кг изопропанола в час, степень конверсии пропилена 75%, а селективность по изопропанолу 96,4

Скачать решение задачи Pr-49 (цена 100р)

Задача 337. Производительность реактора прямой гидратации пропилена на фосфорнокислотном катализаторе равна 1400 кг изопропанола в час. В реактор поступает в час 23,8 т смеси водяного пара и пропилена в массовом соотношении 0,2 : 1. Определить степень конверсии пропилена, если селективность по изопропанолу равна 98,2%.

Скачать решение задачи 337 (цена 100р)

Задача 338. Производительность реактора прямой гидратации пропилена на фосфорнокнслотном катализаторе равна 1350 кг изопропанола в час. В реактор поступают водяной пар и пропилен в мольном соотношении 0,45 : 1. Определить объемный расход технического пропилена, объемная доля пропилена в котором 98%, и массовый расход водяного пара, если степень конверсии пропилена равна 5,2%, а селективность по изопропанолу 98,3%.

Задача 339. В реактор прямой гидратации пропилена (объем фосфорнокиелотного катализатора 10 м³) поступает в час 4400 кг водяного пара в мольном соотношении к пропилену 0,48 : 1. Определить селективность по изопропанолу, если производительность 1 м3 катализатора по изопропанолу равна 150 кг/ч, а степень конверсии пропилена за один проход через катализатор 5%.

Задача 340. Производительность 1 м³ вольфрамсодержащего катализатора в реакторе прямой гидратации пропилена составляет 25 кг изопропанола в час; мольное соотношение водяной пар : пропилен на входе равно 10 : 1. Определить массовую скорость подачи паро-пропиленовой смеси, если степень конверсии пропилена равна 48,7%, а селективность по изопропанолу 94,4 %.

Задача 341. Производительность реактора, заполненного фосфрнокислотным катализатором, составляет 2500 кг изопропанола в час. В процессе гидратации пропилена с 1 м3 катализатора уносится 5,3 г фосфорной кислоты. Определить количество кислоты, уносимой в течение 2000 ч работы катализатора, если объемная скорость подачи пропилена равна 1300 ч^-1, степень его конверсии |%, селективность по изопропанолу 98,5%.

Задача 342. Изопропанол получают прямой гидратацией пропилена в реакторе полочного типа, заполненном Сульфокатионитным катализатором. Из реактора непрерывно выходит в час 8500 кг воды, массовая доля изопропанола в которой составляет 15%. Процесс проводят при мольном соотношении воды и пропилена 15:1, выделяющуюся теплоту (51,5 кДж/моль) отводят за счет подачи воды между слоями катализатора. Определить долю воды для отвода теплоты (в процентах от ее общего расхода), если степень конверсии пропилена равна 76%, а селективность процесса по изопропанолу 94%. Вода нагревается на 50 К при ее удельной теплоемкости 4,187 кДж/(кг*К).

н-Бутанол

В промышленности освоены методы получения н-бутанола конденсацией ацетальдегида и оксосинтезом. Одним из традиционных методов получения н-бутанола является метод альдольной конденсации ацетальдегида. Процесс проводят, как правило, в две стадии: а) получение кротонового альдегида при 20°С в щелочной среде при атмосферном давлении или при 160 °С и 3,2 МПа и б) гидрирование кротонового альдегида при 160-180 °С и 0,2 МПа в присутствии медных катализаторов.

Pr-50 Производительность установки по н-бутанолу, получаемому альдольной конденсацией ацетальдегида, составляет 90 т/сут. Водород на гидрирование кротонового альдегида поступает в мольном соотношении к кретоновому альдегиду 12 : 1. Определить массовый расход ацетальдегида и объемный расход водорода на входе, если селективность по кретоновому альдегиду равна 96,7%, а селективность по ацетальдегиду 85,8%.

Скачать решение задачи Pr-50 (цена 100р)

Задача 343. Производительность установки гидрирования кретонового альдегида равна 3750 кг н-бутанола в час. Гидрирование проводят в трубчатом изотермическом реакторе с числом труб 828, внутренний диаметр которых 50 мм, а длина 3 м. Трубы на 92% по объему заполнены катализатором, производительность 1 м3 которого составляет 207 л н-бутанола (плотность 809 кг/м³) в час. Определить число реакторов для обеспечения заданной производительности.

Скачать решение задачи 343 (цена 100р)

Задача 344. Производительность установки гидрирования кретонового альдегида составляет 4000 кг н-бутанола в час. Установка включает шесть параллельно работающих изотермических реакторов. Трубы реакторов заполнены медным катализатором, производительность 1 м³ которого равна 210 л бутанола (плотность 810 кг/м³) и час. Определить число труб в каждом реакторе, если внутренний диаметр трубы 0,05 м, длина 3 м, а коэффициент заполнения труб катализатором 0,85.

Скачать решение задачи 344 (цена 100р)

Задача 345. Реактор для гидрирования кротонового альдегиду имеет производительность 756 кг н-бутанола в час. Трубки реактора (912 штук) на 87% заполнены катализатором, производительность 1 м³ которого равна 200 л //-бутанола в час. Определить внешний диаметр трубки, если ее длина равна 3 м, толщина стенки 3,5 мм, а плотность н-бутанола 809 кг/м³.

Задача 346. В трубчатый реактор для гидрирования кротонового альдегида в н-бутанол поступает 2300 м3 водорода час. При мольном соотношении водород : альдегид = 11:1 выход н-бутанола составляет 96,7 % в расчете на кротоновый альдегид. Выделяющуюся теплоту (1840кДж на 1 кг н-бутанола) отводят за счет преобразования в части (6% от массового расхода) водного конденсата, циркулирующего в межтрубном пространстве реактора. Определить объемный расход конденсата, если оплота его парообразования равна 2089 кДж/кг, а плотность 907 кг/м³.

Скачать решение задачи 346 (цена 100р)

Задача 347. Гидрирование кретонового альдегида до н-бутанола проводят в трубчатом реакторе, в трубы которого объемной скоростью 610 ч^-1 подают водородо-альдегидную смесь в мольном соотношении водород : альдегид 11,5: 1. Выделяющуюся теплоту (1835 кДж на 1 кг н-бутанола) отводят за счет кипения конденсата, причем удельная тепловая нагрузка на 1 м² площади поверхности труб (общая 'площадь 380 м²) составляет 9 кВт. Определить объем катализатора в трубах, если селективность по кретоновому альдегиду равна 96,6%.

Этилгексанол

В -промышленности 2-этилгексанол можно получать конденсацией ацетальдегида (аналогично синтезу н-бутанола) или оксосинтезом из пропилена.
Процесс получения 2-этилгексанола из пропилена ключает три стадии:
I а) гидроформилирование пропилена при 120-160°С 20-30 МПа в присутствии карбонилов кобальта с поучением масляных альдегидов;
I б) альдольная конденсация н-масляного альдегида при 80-150°С и 0,4-0,6 МПа с последующей дегидратацией альдоля в 2-этилгексеналь;
в) гидрирование полученного альдегида на гетерогенных никелевых катализаторах при 5-10 МПа в этилгексанол.

Pr-51 Производительность установки по 2-этилгексанолу, мучаемому из пропилена, составляет 3800 кг/ч. Селективность по н-масляному альдегиду на стадиях альдольной конденсации и гидрирования равна 54%. Определить массовый расход пропилена на входе в реакторы гидроформилирования, если степень его конверсии равна 84%. селективность по масляным альдегидам 85,8%, массовая доля н-масляного альдегида в смеси

Скачать решение задачи Pr-51 (цена 100р)

Задача 348. Производительность установки по 2-этилгексапилу, получаемому из пропилена, равна 6400 кг/ч. Стадия гидроформилирования осуществляют в четырех колоннах высотой по 12 м. В колонны параллельными потоки ми поступает жидкий пропилен (плотность 514 кг/м³) ( объемной скоростью 0,5 ч^-1. В этих условиях степени, его конверсии в масляные альдегиды (массовая доля изомера нормального строения 76,5%) составляет 71%. Определить внутренний диаметр колонны, если селективность 2-этилгексанола по н-масляному альдегиду равна 54,6%.

Скачать решение задачи 348 (цена 100р)

Задача 349. Производительность установки по 2-этилгексанолу, получаемому из н-масляного альдегида, составляем 5800 кг/ч. Альдегид производят оксосинтезом по нафтенатно-испарительной схеме с возвратом непревращенного пропилена. Определить объемный расход жидкого циркулирующего пропилена (плотность 514 кг/м³), если степень его конверсии равна 52%, селективность пи н-масляному альдегиду 75,5%, а по 2-этилгексанолу 55%.

Скачать решение задачи 349 (цена 100р)

Задача 350. Гидрирование 2-этилгексеналя проводят в жидкой фазе в реакторе полочного типа производительностью 3500 кг 2-этилгексанола в час. Внутренний диаметр реактора 1400 мм, высота слоя катализатора ну каждой полке 1170 мм. Определить число полок в реакторе, если селективность по альдегид) равна 94,2%, а массовая скорость альдегида на входе составляет 400 кг/ч на 1 м3 катализатора.

Скачать решение задачи 350 (цена 100р)

Задача 351. Гидрирование 2-этилгексеналя проводят в жидкофазном реакторе производительностью 3000 кг 2-этил-гексанбла в час. В результате реакции выделяется на 1 моль 180 кДж теплоты, 35 % которой отводят за счет подачи части холодного циркуляционного водорода на вход и в пространство между полками. Холодный водород, объемная теплоемкость которого составляет 1,35 кДж/(м³*К), нагревается на 780 К. Определить долю холодного водорода (в % от его общего объемного расхода), если селективность по альдегиду равна 94%, а мольное соотношение водород : альдегид = 30 : 1.

Скачать решение задачи 351 (цена 100р)

Задача 352. Гидрирование 2-этилгексеналя до 2-этилгексано-ла проводят в газовой фазе в трубчатом реакторе при 0,15 МПа и мольном соотношении водород : альдегид, равном 1,15: 1. Выделяющуюся теплоту (1385 кДж на 1 кг 2-этнлгексанола) снимают водой, циркулирующей в межтрубном пространстве реактора; расход воды 8 м3/ч. В процессе теплообмена температура воды повысилась на 50 К. Определить объемный расход водорода на входе в реактор, если селективность по альдегиду равна 94 %. Удельную теплоемкость воды принять равной 4,18 кДж/(м³*К); плотность 995 кг/м³.

Скачать решение задачи 352 (цена 100р)

Задача 353. В трубчатый реактор гидрирования со стадии гидроформилирования поступает в час 1300 кг 2-этилгексеналя. Гидрирование проводят в трубах, заполненных никелевым катализатором. Число труб 884, диаметр 53 мм. рабочая длина 3,8 м. Выделяющуюся теплоту отводят водой, циркулирующей в межтрубном пространстве. Определить средний температурный напор процесса теплообмена, если селективность по альдегиду равна 93,8%, коэффициент теплопередачи 9 Вт/(м²*К), тепловой эффект гидрирования 1380 кДж на 1 кг образовавшегося спирта.

Скачать решение задачи 353 (цена 100р)

Глицерин

В промышленности применяют хлорный и бесхлорный методы производства глицерина на основе пропилена. Последней стадией хлорного метода является взаимодействие эпихлоргидрина с раствором карбоната натрия при 85-170°С в нескольких последовательно работающих гидролизерах.
Сравнительно простой способ получения глицерина - изомеризация пропиленоксида в газовой фазе при 260-300 °С в аллиловый спирт, который превращается в глицерин через стадию образования глицидола

Pr-52 Производительность установки по товарному (90%-ному) глицерину, получаемому хлорным методом через эпихлоргидрин, составляет 19,5 т/сут. В первый (по ходу сырья) реактор поступают 13%-ный раствор карбоната натрия (плотность 1135 кг/м³) и 98%-ный эпихлоргидрин (плотность 1180 кг/м³). Мольное соотношение эпихлоргидрина и карбоната натрия равно 1,54 : 1. Определить вместимость реактора, если в результате реакции, продолжающейся 1 ч, в глицерин превращается 70% эпихлоргидрина. Коэффициент заполнения реактора принять равным 0,85.

Скачать решение задачи Pr-52 (цена 100р)

Задача 354. В гидролизер первой ступени емкостью 8 м³ в час для получения глицерина поступают 784 кг карбоната натрия (в виде водного раствора с содержанием карбоната натрия 141 г/л) и 98%-ный эппхлоргидрин плотностью 1180 кг/м³. Определить суточную производительность гидролизера по глицерину, если селективность по эпихлоргидрину равна 68,8%, время реакции 1 ч, а коэффициент заполнения реактора 0,82.

Скачать решение задачи 354 (цена 100р)

Задача 355. В гидролизеры с целью получения глицерина поступают в час 650 кг кальцинированной соды (в виде водного раствора с содержанием карбоната натрия 135 г/л) и 98,5%-ный эпихлоргидрин плотностью 1180 кг/м³. Определить количество утилизируемой поваренной соли, если объемное соотношение раствора карбоната натрия и эпихлоргидрина на входе равно 5 : 1, а селективность по глицерину в расчете на эпихлоргидрин составляет 95 %.

Задача 356. При получении глицерина из эпихлоргидрина и карбоната натрия производительность гидролизера первой ступени по глицерину составляет !100 кг/ч. Эпихлоргидрин и карбонат натрия поступают в массовом соотношении 1,6 : 1, причем массовая доля карбоната натрия в растворе равна 13 %, а селективность глицерина по эпихлоргидрину составляет 70%. Определить массовый расход водяного пара (теплота парообразования 2249 кДж/кг) для нагревания воды в гидролизере на 15 К и ее испарения, если теплота испарения воды 2321 кДж/кг, а ее удельная теплоемкость 4,19 кДж/(кг*К). Принять, что вся вода, поступающая с раствором карбоната натрия, испаряется.

Задача 357. Производительность установки по глицерину, получаемому бесхлорным методом из пропиленоксида, составляет 8000 кг/ч. На стадии образования аллилово-го спирта степень конверсии пропиленоксида равна 51%, а выход глицерина в расчете на превращенный .пропи-леноксид составляет 90%. Определить количество циркулирующего пропиленоксида и расход пероксида водорода, если выход по глицерину в расчете на пероксид водорода равен 83%, а на превращенный аллиловый спирт 76 %.

Задача 358. Массовый расход пероксида водорода на стадии получения глицерина из пропиленоксида бесхлорным методом составляет 3500 кг/ч. Определить степень конверсии пропиленоксида на стадии его изомеризации в аллиловый спирт, если селективность по глицерину в расчете на пероксид водорода равна 79%, селективность по глицерину в расчете на аллиловый спирт 77 %, а выход аллилового спирта в расчете на пропиленоксид 88 % Количество циркулирующего пропиленоксида 3440 кг/ч.

Задача 359. Глицерин получают из аллилового спирта в реакторе внутренним диаметром 1,2 м. Производительность аппарата 3000 кг глицерина в час. Определить уровень жидкой реакционной массы в аппарате, если степень конверсии аллилового спирта равна 90%, селективность по глицерину в расчете на спирт составляет 85 %, а по глицерину в расчете на пероксид водорода М)%. Объемная скорость подачи жидкой смеси спирта и пероксида водорода (плотность смеси 1100 кг/м³) составляет 0,4 ч^-1.