Задание: рассчитать материальный баланс стадии диазотирования
1,4-толуидин-2,5-дисульфокислоты. Производительность 10 т/год.
|
Загружено: |
м.д. (W) |
g ,т/м3 |
|
|
1. |
Реакционная масса |
1,219 |
|
|
а) 1,4-толуидин-2,5-дисульфокислоты |
0,45 |
||
|
б) вода в примеси |
0,55 |
||
|
2. |
Соляная кислота |
1,114 |
|
|
а) хлороводород |
0,275 |
||
|
б) вода в примеси |
0,725 |
||
|
3. |
Раствор нитрита натрия |
1,09 |
|
|
а) нитрит натрия |
0,3 |
||
|
б) вода в примеси |
0,7 |
||
|
4.* |
Раствор сульфаминовой кислоты от общей массы |
0,001 |
1,215 |
*-
пункт 4 не учитывается уравнением реакции.
Получены целевые продукты :
|
№ |
Целевой продукт |
кол-во |
|
1. |
диазосоединение |
10 т. |
|
2. |
хлорид натрия |
? |
|
3. |
вода |
? |
Получены побочные продукты *:
|
№ |
Побочный продукт |
м.д.(W) |
|
1. |
Серная кислота |
0,0007 |
|
2. |
Хлористый водород |
0,0003 |
|
3. |
Азот |
0,0004 |
*-
побочные продукты не учитываются уравнением реакции.Решение:
Диазотирование 1,4-толуидин-2,5-дисульфокислоты.
Уравнение реакции в упрощённом виде
I. Диазосоединение.
1. Найдем молярную массу образовавшегося диазосоединения.
M(диазосоединение)=v*(Мr(С)*7+ Мr(H)*6+ Мr(O)*6+ Мr(N)*2+ Мr(S)*2) M(диазосоединение)=1*(12*7+1*6+16*6+14*2+32*2)=278
II. 1,4-толуидин-2,5-дисульфокислота.
1.Найдем молярную массу 1,4-толуидин-2,5-дисульфокислоты.
M(1,4-толуидин-2,5-дисульфокис.)=v*(Мr(С)*7+ Мr(H)*8+ Мr(O)*6+ Мr(N)*1+ Мr(Na)*1+ +Мr(S)*2)
M(1,4-толуидин-2,5-дисульфокислоты)=1*(12*7+1*8+16*6+14*1+23*1+32*2)=289
2. Найдем массу 1,4-толуидин-2,5-дисульфокислоты, вступившей в реакцию.
3. Найдем массу раствора 1,4-толуидин-2,5-дисульфокислоты (реакционной массы из первого пункта таблицы).
4. Найдем массу воды в реакционной массе.
m(воды)=m(реакционная масса)- m(1,4-толуидин-2,5-дисульфокислота)
m(воды)=23,102-10,396=12,706
III. Нитрит натрия.
1.Найдем молярную массу нитрита натрия.
M(нитрит натрия)=v*(Мr(Na)*1+ Мr(N)*1+ Мr(O)*2)
M(нитрит натрия)=1*(23*1+14*1+16*2)=69
2. Найдем массу чистого нитрита натрия, вступившего в реакцию.
3. Найдем массу раствора нитрита натрия (из третьего пункта таблицы).
4. Найдем массу воды в растворе нитрита натрия.
m(воды)=m(раствора нитрита натрия)- m(нитрит натрия)
m(воды)=8,273-2,482=5,791
IV. Хлороводород.
1.Найдем молярную массу хлороводорода.
M(хлороводород)=v*(Мr(Н)*1+ Мr(Сl)*1)
M(хлороводород)=2*(1*1+35,5*1)=73
2. Найдем массу хлороводорода, вступившего в реакцию.
3. Найдем массу раствора хлородоводорода (соляной кислоты из второго пункта таблицы).
4. Найдем массу воды в растворе нитрита натрия.
m(воды)=m(соляной кислоты)- m(хлороводород)
m(воды)=9,549-2,626=6,923
V. Хлорид натрия.
1.Найдем молярную массу хлорида натрия.
M(хлорид натрия)=v*(Мr(Na)*1+ Мr(Сl)*1)
M(хлорид натрия)=2*(23*1+35,5*1)=117
2. Найдем массу образовавшегося хлорида натрия.
VI. Вода.
1.Найдем молярную массу воды.
M(воды)=v*(Мr(H)*2+ Мr(O)*1)
M(воды)=2*(1*2+16*1)=36
2. Найдем массу воды, выделившийся в результате реакции.
VII. Содержание веществ после реакции.
1.Диазосоединение 
2.Хлрид натрия 
3.Вода 
VIII. Сульфаминовая кислота.
1. Масса раствора
0,001*40,924=0.038 [т] = 38 [кг].
IX. Побочные продукты.
1. Серная кислота 
40,924*0,0007=0,0287 [т].
2.Хлороводород: 
40,924*0,0003=0,0123 [т].
3.Азот: 
40,924*0,0004=0,0164 [т].
|
Номер пункта,части |
II |
III |
IV |
I,VIII |
V,VIII |
VII ,VIII |
||
|
Масса всей воды М(воды) (часть VII) |
25,420 |
|
||||||
|
4) Масса воды в каждом растворе |
12,706 |
5,791 |
6,923 |
|||||
|
m(воды) |
||||||||
|
Масса всего раствора (часть VII) М (веществ) |
40,924 |
40,924 |
||||||
|
3) Масса каждого раствора |
23,102 |
8,273 |
9,549 |
|
|
|||
|
Содержание растворе W |
0,45 |
0,3 |
0,275 |
0,244 |
0,103 |
0,653 |
||
|
2)Масса веществ m(веществ) |
10,396 |
2,482 |
2,626 |
10,000 |
4,209 |
1,295 |
||
|
Уравнение |
C7H8O6NnaS2 + NaNO2 + 2Cl => C7H6O6N2S2 + 2NaCl + 2H2O |
|||||||
|
Название |
1,4-толоудин-2,5-дисульфокисл. |
Нитрит натрия |
Хлоро-водород |
Диазо-соединение |
Хлорид натрия |
вода |
||
|
Молекулярная масса(Mr) |
289,0 |
69,0 |
36,5 |
278,0 |
58,5 |
18,0 |
||
|
1)Молярная масса(М) |
289 |
69 |
73 |
278 |
117 |
36 |
||
XI. Результаты расчетов сведем в таблицу.
|
Загружено: [т] |
Получено: [т] |
||||
|
1. |
Реакционная масса |
23,102 |
1. |
Диазосоединение |
10 |
|
а) 1,4-толуидин-2,5-дисульфокислоты |
10,396 |
2. |
Хлорид натрия |
4,208 |
|
|
б) вода в примеси |
12,706 |
3. |
Вода |
26,711 |
|
|
2. |
Соляная кислота |
9,549 |
а) выделившаяся при реакции |
1,295 |
|
|
а) хлороводород |
2,262 |
б) оставшаяся от левой части |
25,416 |
||
|
б) вода в примеси |
6,923 |
4. |
Побочные продукты |
0,0574 |
|
|
3. |
Раствор нитрита натрия |
8,267 |
а) серная кислота |
0,0287 |
|
|
а) нитрит натрия |
2,48 |
б) хлороводород |
0,0123 |
||
|
б) вода в примеси |
5,787 |
в) азот |
0,0164 |
||
|
4. |
Раствор сульфаминовой кислоты |
0,0038 |
|||
|
ИТОГО: |
40,9218 |
ИТОГО: |
40,9764 |
||
Материальный баланс соблюдается.
XI. Выбор аппарата.
Примем рабочих дней в году t =290 суток.
, где
-запас производительности
- время пребывания в реакционном аппарате (из регламента)
=10+30+20+15+30+20+10+10+30=2ч 35 мин.
- степень заполнения 0,75
n- число аппаратов
-годовой объём аппарата
= 35 м3
Примем аппарат с объёмом 0,02 м3
D=600 мм
L=775 мм
l=600 мм
Площадь внутренней поверхности = 1,85 м3
Эмалированный аппарат для диазотирования: 1 - чугунный эмалированный корпус; 2 - рубашка; 3 - мешалка; 4 - штуцер для выгрузки; 5 - лапа; 6 - привод.
|
|
|
|