南京工业大学课程设计海因合成与精制

一．工艺流程图

二．物料衡算 1.环化反应

H2COHCNNH3H2CNH2CNCO2H2CCNHNOOH(1)(2)

CO2 NH3 3600kgH2O1200kgNH4HCO32kgNaHSO3360mL消泡剂528L羟基乙腈

进料：

环化罐 环化液 4210.73kgH2O377.94kg海因中间体2kgNaHSO30.48kg消泡剂55.39kg未反应

消泡剂=360ml×1.3=468g=0.468kg

出料：

根据反应，消耗的CO2=4724.2×80%=3779.36mol =166.29184kg

又因为NH4HCO3产生的NH3：n1NH3?15189.87mol?258.22779kg NH4HCO3产生的CO2：n1CO2所以放出的CO2的质量：

?15189.87mol?668.35428kg

m放出CO2?149.2857?668.35428?166.29184?651.34814kg m放出NH3?258.22779?4724.2?17?80%?1000?193.97867kg 假设反应系统剩余的氨全部被氨吸收塔中的水吸收,则放出的氨气为0

最终环化液质量

m最终环磺化液?3600?1200?2?538.56?149.2857?0.468－193.97867－651.34814 ?4644.5189kgm海因中间体?n×M?0.8×4724.2×100?377.9361kg

环化液中各部分的质量为 海因中间体：377.9361kg 亚硫酸氢钠：2kg , 消泡剂360×1.3÷1000=0.468kg 水：3600+269.2801+273.42+68.028=4210.7281kg 物料流量 名称 水 / 输 NHHCO600kg/h 入 NHSO / 43a3 质量 （Kg） 3600 输 1200 出 2.0 物料质量（kg） 名称 4644.5189 环 化 液 质量组成% 海因8.14% 中间体 NaHSO 0.043% 消泡0.0103% 剂 水 90.65% 未反1.192% 应 / 38m/h,2.0h 149.2857 20m/h,3h 羟基264L/h 538.56 乙腈 消泡/ 0.468 剂 总计 5490.313 7 33CO2 CO2 651.34814 NH3 0 / 总计 5490.3137 100% 2.浓缩酸化与固液分离

H2CCNHNOOHOH(3)H2CHNCNOO(4)HNONH

浓缩：

浓缩使环化液从4644.5189kg 1600kg 浓缩去掉的水m=4644.5189－1600=3044.5189kg 酸化：

浓硫酸m=294.4×98％= 288.512kg 浓硫酸中的水m=294.4×2％=5.888kg 浓缩后m=1.34×800=1072kg 再次浓缩后去掉的水m=1600－1072=528kg 离心分离：

m粗海因?250kgm粗海因中的H20?250×20％?50kg

粗海因中所需的最终产物m=250×80％×90％=180kg

环化液浓缩过程的物料平衡表 物料名称 海因中间体 亚硫酸氢钠 质量/kg 377.9361 2 0.468 4210.7281 55.3867 4646.5189 浓缩后的环化液 1600 物料名称 质量/kg 输入消泡剂 水 未反应的物料 总计 输出 水 总计 3046.5189 4646.5189

3.海因的精制

取粗海因与水的质量比为1:5，则250kg的粗海因需要加入1250kg水 粗海因中的硫酸m=250×1％=2.5kg=25.5102mol则nH2NH3+H2SO4 (NH4)2SO4 CH调节PH为5 则5??2lgH所以H?????=51.0204mol

?.0204???51250?0.0408mol／L

?-3?? ?H??3.1623×10mol／L

??消耗?0.0408－3.1623×10-3?0.03764mol／L

nH?消耗?0.03764×1250?47.047mol所以nNH3消耗?47.047mol

mNH3消耗?47.047×17?799.8g

料液总量=1250+250+0.7998=1500.7998kg

m活性炭?1500.7998×1％?15kg 湿活性炭m?15÷(70％×95％)?22.556kg最终海因质量 m?180×0.85?195.15kg

0.98×0.8

三．设备计算与选型

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