Синтез хлористого водорода.

  • 23 страницы
  • 11 источников
  • Добавлена 21.12.2013
800 руб.
  • Содержание
  • Часть работы
  • Список литературы
  • Вопросы/Ответы
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУЧАЕМОГО ПРОДУКТА 4
2 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРОВОДОРОДА. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДА 6
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 13
3.1 Рассмотрение технологической схемы производства 13
3.2 Расчёт материального баланса печи 15
3.3 Расчёт теплового баланса в печи 17
3.4 Расчёт объема факела 19
3.5 Расчет поверхности теплопередачи 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 23
Фрагмент для ознакомления

Поступление тепла происходит за счет экзотермической реакции образования хлороводорода, расход тепла происходит за счет нагревания реагирующих веществ. Согласно краткому справочнику физико-химических величин, теплота образования хлористого водорода в интервале температур 298 – 2500 К составляет -92,3 кДж/моль.Теплоемкости реагирующих веществ [9, c.21-22]:Ср(Н2) = 28,83 Дж/(моль.К), Ср(Cl2) = 33,84 Дж/(моль.К),Ср(НCl) = 29,16 Дж/(моль.К),Ср(Н2O) = 33,56 Дж/(моль.К).Рассчитаем теплой баланс в печи:Так как количества веществ на 1 кг продукта равны:(3.12)(3.13)(3.14)(3.15) = 0,0274кмоль= 0,0151кмоль= 0,0144кмоль= 0,000055кмольОпределим статьи теплового баланса, исходя из уравнения реакций и данных о производительности установки [5, 6]:Выделяется тепла с химической реакцией:(3.16)кДжПоглотится тепла при нагревании веществ:(3.16)кДжкДжкДжВыделится тепла при охлаждении HСl до 500 0С (773 К) на выходе из химического реактора (печи):кДжСледовательно, от системы необходимо отвести:(3.17)кДжТаблица 5. Тепловой баланс процесса (2000 кг HCl/сутки при 2230 К)ПриходРасходСтатья приходаТеплота, кДжСтатья расходаТеплота реакции, кДжТеплота химической реакции5386,84Нагревание Н21682,12Теплота с HCl2328,24Нагревание Cl21882,9Нагревание Н2О7,13Теплоотбор от печи4142,84Итого:7714,99(тепло выделяется)Итого:7714,99(тепло поглощается)3.4 Расчёт объема факелаОбъем факела рассчитаем как сумму объемов газов-реагентов и продуктов реакции по уравнению Менделеева-Клапейрона. Сырье и продукты реакции циркулируют в аппарате при атмосферном давлении.Приведенный расчет факела достаточно условен, так как точный расчет требует значительного математического аппарата и большего количества исходных данных.При ламинарном течении скорость потока, v0, и геометрия горелки не влияют на величину скорости распространения фронта пламени, что количественно объясняет форму ламинарного фронта, специальные исследования показывают, что ширина фронта на основной части длины ламинарного пламени остается постоянной . в пределах точности измерений она не зависит от скорости ламинарного течения, размеров и формы элементов горелки.Реакция горения водорода в хлоре протекает непрерывно. Рассчитаем скорость подачи газов исходя из их объемов и производительности установки.Объем поступающих газов в секунду равен:(3.20)где Р – атмосферное давление – 1,013.105 кПа,Т – температура реакционной смеси – 2230 К,R- универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/(моль.К),2000 – коэффициент пересчета на суточную производительность,24 – количество часов в сутках,3600 – количество секунд в часах.В итоге имеем:м3/см3/см3/см3/сДля круглой горелки диаметром d = 5 мм объем факела определяется по уравнению:(3.21)где - объем холодного конуса, м3,- объем фронта пламени.После преобразования данной формулы, как показано в [10, с. 9 - 10],для круглой горелки следующее уравнение:(3.22)где d – диаметр горелки, 5 мм., - ширина фронта пламени (примем равной 10 мм),W – объем поступающей горючей смеси,U – скорость движения горючей смеси.м33.5 Расчет поверхности теплопередачиРассчитаем поверхность теплообмена, необходимую для охлаждения отводящегося продукта реакции – хлороводорода.Уравнение для расчета поверхности теплообмена:(3.23)где - величина отводимой теплоты, 4142840 Дж.К –коэффициент теплопередачи для водяного теплообменника, для свободного движения конденсирующегося пара по отношению к жидкости составляет 300 – 1200 Вт/(м2.К). Выберем среднее значение 750 Вт/(м2.К). - разность отводимых температур, равная 2230 – 773 = 1452 К.м2= 4 м2Подберем кожухотрубчатый теплообменникпо ГОСТ 15118-79[11].Таблица 6. Параметры кожухотрубчатого теплообменника Площадь теплообмена, S, м2ДиаметркожухаD, ммЧисло труб,nДлина трубl, мd трубST * 10-2SM * 10-2SB П * 1024,027361120х20,71,01,2ЗАКЛЮЧЕНИЕСформулируем ключевые положения представленной курсовой работы.Хлороводородявляетсяважным химическим продуктом, производимым в огромном количестве. Это известный лабораторный реактив, применяемый и как газ, и как его водный раствор – хлороводородная кислота. В настоящее время для многотоннажного производства хлороводородашироко применяют прямой синтез – реакцию водорода с хлором. Для данной реакции не требуется катализатор, а источники водорода и хлора относительно легкодоступны, так как оба газа являются продуктами электролиза водных растворов любых солей-хлоридов.Для рассматриваемого в данной работе малотоннажного производства хлороводорода оптимально подойдет наиболее простой и распространенный реактор вертикального типа, представляющий собой двухконусную стальную печь с естественным воздушным охлаждением. В таких печах тепловая нагрузка стенок обеспечена равномерная, из-за схожести формы печи близка с формой факела. Корпус печи изготовлен из восьмимиллиметровой листовой стали.В практической части данной работы был произведен подробный материальный и тепловой расчет оборудования, в соответствующих таблицах представлены материальный и тепловой баланс для данного процесса, рассчитан объем факела (0,022 м3) и подобран теплообменник площадью 4,0 м2 для осуществления технологического процесса.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫГОСТ 857-95. Кислота соляная синтетическая техническая. – М.: ГОССТАНДАРТ России, 1995 – 15 с.Анштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии.- М.: Логос- 2003. - 550 с. Ахметов Т.Г.. Химическая технология неорганических веществ в 2кн. Книга 2. – М.: Логос,2002. - 533с. Грошева Л.П. Основы материального баланса. Методическое пособие. - Великий Новгород, НГУ, 2006. - 14 с.Левинский М.И., Мазанко А.Ф., Новиков И.Н. Хлористый водород и соляная кислота М.: Химия, 1985. - 160 с.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Под ред. П. Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. и дополненное - Ленинград: Химия, 1987 год. - 572 с.Позин М.Е., Зинюк Р.Ю. Физико-химические основы неорганической технологии. - СПб.: Химия, 2003. - 437 с. Соколов Р.С. Химическая технология. Том 1. Химическая технология: Учеб.пособие для студ. высш. учеб, заведений: В 2 т. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2010.–368 с.Cправочник физико-химических величин / [Сост.: Н. М. Барон и др.]; Под ред. А. А. Равделя, А. М. Пономаревой. - 10-е изд., испр. и доп. - СПб. : Иван Федоров, 2002. – 237с.Структура и расчёт газового факела. Под ред. Ю.В. Крыжановского. - К. :«ОсвітаУкраїни», 2012 - 96 с.Теплообменники и холодильников кожухотрубчатые по ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.chemiemania.ru/chemies-9704-1.html

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 857-95. Кислота соляная синтетическая техническая. – М.: ГОССТАНДАРТ России, 1995 – 15 с.
2. Анштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии.- М.: Логос- 2003. - 550 с.
3. Ахметов Т.Г.. Химическая технология неорганических веществ в 2 кн. Книга 2. – М.: Логос, 2002. - 533с.
4. Грошева Л.П. Основы материального баланса. Методическое пособие. - Великий Новгород, НГУ, 2006. - 14 с.
5. Левинский М.И., Мазанко А.Ф., Новиков И.Н. Хлористый водород и соляная кислота М.: Химия, 1985. - 160 с.
6. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Под ред. П. Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. и дополненное - Ленинград: Химия, 1987 год. - 572 с.
7. Позин М.Е., Зинюк Р.Ю. Физико-химические основы неорганической технологии. - СПб.: Химия, 2003. - 437 с.
8. Соколов Р.С. Химическая технология. Том 1. Химическая технология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб, заведений: В 2 т. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2010. – 368 с.
9. Cправочник физико-химических величин / [Сост.: Н. М. Барон и др.]; Под ред. А. А. Равделя, А. М. Пономаревой. - 10-е изд., испр. и доп. - СПб. : Иван Федоров, 2002. – 237с.
10. Структура и расчёт газового факела. Под ред. Ю.В. Крыжановского. - К. : «Освіта України», 2012 - 96 с.
11. Теплообменники и холодильников кожухотрубчатые по ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.chemiemania.ru/chemies-9704-1.html

1. Особенности химического

СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ (хлористоводородная кислота, хлороводородная кислота), раствор НС1 в воде-бесцветный жидкости с запахом; сильная одноосновная кислота. Хлористого водорода НС1 (мол. м. 36,461) -бесцветный газ , с сильным запахом, влажным бесплатно много курит; длина связи Н-сl 0,1274 нм, 3,716·10-30 Кл·м, энергия диссоциации 427,77 кдж/моль; t. тюки. -85,1°С (бесцветная легко подвижная жидкости), например пл. -114,22 °; кристаллизуется в кубической решетке, ниже -174,15°С существует ромбическая модификация; 

соляной кислоты производства абсорбер

Таблица 1 - Некоторые свойства HCl

Соляной кислоты. Роспуск HCl в воде-сильно экзотермический процесс, для бесконечно разбавленного водного раствора роспуск HCl равна -69,9 кдж/моль,  ионы сl-- 167,080 кдж/моль; HCl в воды полностью ионизирован.

Таблица 2 - Плотность соляной кислоты при 20єс

Таблица 3 - Мольная способность хлористого водорода,

ПРИМЕНЕНИЕ ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА И СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

Хлористого водорода и соляной кислоты используется в различных отраслях национальной экономики, как хлорсодержащее сырье для получения хлора, в качестве реагентов для получения различных органических и неорганических продуктов, как катализаторов технологических процессов.

Соляной кислоты применяется для получения хлоридов Mn, Fe, Zn и др., для гравировки металлов, очистки поверхностей сосудов, скважин карбонатов, обработки руд, при производстве каучуков, глутамината Na, бикарбонат натрия, Cl2 и так далее Потребление соли кислоты в Японии (тыс. т); хим. отрасли 320,7, производство глутамината Na 99,8, производства бикарбонат натрия 54,8, черный металлургия 50,0, целлюлозно-бумажная промышленность 22,2, другие 80. НС1 используют для регенерации Cl2, org. синтез (получение винилхлорида, алкилхлоридов и т. д.), что катализатор (например ,при получении дифенилолпропана, алкилирование бензол).

Производство 31% новых соляной кислоты, в СССР, в 1986 году, составлял 1,52 млн. тонн

Хлорид соляной и кислоты токсичен, вызывает сильные ожоги слизистых оболочек, удушье, разрушают зубы и так далее MPC HCl в бесплатно зоны 5,0 мг/м3.

Узнать стоимость работы