«Производство серной кислоты по методу мокрого катализа» - Курсовая работа

Дополнительно известно:
• Соединение B является неустойчивым промежуточным продуктом;
• C является ценным растворителем, используется для хранения и транспортировки ацетилена (в 1 л C растворяется до 250 л ацетилена), молекулярная масса C меньше, чем D;
• Соединения E и F являются изомерами, причём в молекуле E образуется внутримолекулярная водородная связь, а в молекуле F – нет.
Приведите структурные формулы соединений А–F, Х и Y.
Задание 2. Азотистая кислота – малоустойчивое соединение, однако её можно генерировать in situ (в реакционной колбе) добавлением сильной кислоты к нитриту натрия или другого щелочного металла. Неустойчивость азотистой кислоты во многом связана с тем, что в условиях её генерации она может протонироваться далее с образованием катиона H2NO2+, который реагирует с нуклеофильными частицами как источник катиона NO+. С другой стороны, именно эта способность является основой использований азотистой кислоты.
В трёх колбах находились водно-метанольные растворы триметиламина (колба А), диметиламина (колба В) и метиламина (колба С). В каждую добавили раствор нитрита натрия и соляную кислоту. Протекание реакции в одной колбе было видно невооружённым глазом, однако при исследовании её содержимого после окончания реакции никаких продуктов найти не удалось. Анализ содержимого другой колбы после проведения эксперимента показал наличие соединения D, содержащего, по данным элементного анализа, 37,8 % азота. В третьей колбы никаких следов протекания реакции поначалу обнаружено не было. Однако когда анализ повторили через несколько дней, в ней, наряду с исходным субстратом, было найдено некоторое количество соединения D, а также новое соединение Е.
1. Объясните полученные результаты. Напишите уравнения реакций, протекавших в каждой колбе.
Не все первичные амины ведут себя одинаково в реакциях с азотистой кислотой. Например, при обработке нитритом натрия и соляной кислотой этилового эфира глицина образуется соединение F, содержащее 42,1 % С.
Задание 3. Соединения, содержащие связь С=О, чрезвычайно важны как в крупнотоннажной химической промышленности, так и в тонком органическом синтезе, а также играют огромную роль в химии живого. Это обусловлено высокой реакционной способностью карбонильных соединений по отношению к различным нуклеофильным реагентам. Так, при взаимодействии альдегидов и многих кетонов с цианидом натрия или калия образуются так называемые циангидрины. Например, из уксусного альдегида с помощью этой реакции можно получить широкоиспользуемый полимер P и молочную кислоту М:

1. Напишите структурные формулы соединений А, В и М. Укажите мономерное звено полимера P.
Однако некоторые альдегиды при действии цианид-иона не образуют циангидрины. Так, при нагревании бензальдегида с NaCN образуется соединение С, содержащее 72,4 % углерода, 5,2 % водорода и 13,8 % кислорода по массе.
2. Напишите структурную формулу С, учитывая, что при действии на С периодата натрия образуется только исходный бензальдегид, а при обработке 1 г С гидридом натрия выделяется 96,6 мл водорода.
В 1850 г. Штрекер хотел получить молочную кислоту, проведя вышеупомянутую реакцию уксусного альдегида с цианид-ионом, используя в качестве источника последнего HCN и водный аммиак. Однако после гидролиза первичного продукта он, к своему удивлению, получил не молочную кислоту, а соединение D (C = 40,45 %), хорошо растворимое в воде и играющее важную роль в жизнедеятельности человека.
3. Напишите структурные формулы частиц, в виде которых соединение D присутствует в водных растворах при pH 0, рН 7 и рН 12.
Задание 4. Жили-были однажды муж с женой – молодые химики, и был у них сынишка Иванушка. Уехала однажды мама в командировку и оставила молодого папу на хозяйстве. Квартиру убери, поесть приготовь, в магазин сходи, да ещё студентам контрольную приготовить надо. Плачет брошенный Иванушка, надрывается. И тут осенило химика: соски-пустышки сыну не хватает! А из чего пустышки делают? Или из латекса натурального каучука, или из каучука синтетического.
1. Приведите структурную формулу мономерного звена натурального каучука. 2. Напишите схемы реакций, протекающих при вулканизации ди-трет-бутилпероксидом синтетического бутадиенстирольного каучука. 3. Приведите структуру мономерного звена силиконового каучука, если его брутто-формула (C2H6O3Si)n.
Изготовили Иванушке пустышку по спецзаказу, а он всё равно плачет. Осмотрел его папаша – ба, а пелёнки-то мокрые! Раз постирал, два постирал – надоело! Надо бы подгузник сынишке сделать. А из чего? 4. Для изготовления впитывающих материалов раньше использовались доступные природные материалы, такие как хлопок или высушенный мох. Из какого полимера построены эти материалы? К какому классу органических веществ он относится?
Задание 5. Определите, какие два вещества вступили в химические реакции, если в результате их протекания получены следующие продукты (указаны без коэффициентов):
А) ; Б) ;
В) ; Г) ;
Д) .
Напишите уравнения этих реакций.
Задание 6. При крекинге предельного углеводорода образовалась смесь двух углеводородов, содержащих одинаковое число атомов углерода. Плотность смеси по водороду равна 28,5.
1. Установите строение исходного углеводорода и продуктов крекинга.
2. Напишите уравнения крекинга алкана.
3. Ответьте на следующие вопросы:
• С какой целью в промышленности осуществляется крекинг высококипящих нефтяных фракций?
• Какие виды крекинга осуществляют в промышленности?
• Какой еще способ переработки нефти применяют в промышленности? Что лежит в основе этого метода?
Задание 7. При хлорировании алкана получена смесь двух монохлорпроизводных и трех дихлорпроизводных.
1.Установите возможное строение алкана и назовите его.
2.Напишите структурные формулы продуктов хлорирования.
3. Назовите продукты реакции.
4. Ответьте на следующие вопросы:
• К какому типу реакций относится реакция хлорирования алканов и в каких условиях проводят эту реакцию?
• Имеются ли различия в реакционной способности различных СН- связей данного алкана в реакции хлорирования?

Задание 8. К 1,12 л бесцветного газа (н.у.), полученного из карбида кальция и воды, присоединили хлороводород, образовавшийся при действии концентрированной серной кислоты на 2,93г поваренной соли. Продукт присоединения хлороводорода полимеризовался с образованием 2,2 г полимера. Написать уравнения протекающих реакций.
1. Какое соединение было получено из карбида кальция?
2. Какой полимер был получен и какие названия этого полимера вам известны?
3. Каков выход превращения мономера в полимер (в % от теоретического)?
4. Какими свойствами обладает и где находит применение данный полимер?
Задание 9. Органическое стекло представляет собой термопластичный полимер, полученный из метилового эфира метакриловой кислоты – простейшей непредельной карбоновой кислоты с разветвленным скелетом.
1. Напишите уравнение реакции образования оргстекла.
2. Дайте название полимера.
3. Может ли оргстекло использоваться повторно после его термической переработки?
4. Где используется оргстекло?
5. Какие свойства оргстекла обуславливают его широкое применение?
6. В чем отличие свойств оргстекла от свойств силикатного стекла?
Задание 10. Этиловый эфир n-аминобензойной кислоты применяется в медицине под названием анестезин.
1. Какими способами можно синтезировать это соединение, исходя из n-нитротолуола?
2. Обоснуйте последовательность стадий предложенных способов синтеза.
Дайте названия всех представленных реакций и продуктов этих реакций.
Задание 11. Сегодня нашу жизнь невозможно представить без пластмассовых изделий и синтетических волокон: корпус ручки, которой Вы сейчас пишете, яркая кофточка на симпатичной девушке, что Вы встретили вчера, жевательная резинка, которую усердно жует сосед слева, клавиатура ноутбука автора этой задачи – все это сделано из высокомолекулярных продуктов крупнотоннажной химической промышленности. Ниже приведена некоторая информация о пяти распространенных синтетических полимерах I V.
Поли-мер Название или аббревиатура Промышленная схема получения
I ПВХ
II ПС
III ПЭТ, лавсан
IV, V ?, ?
1. Приведите структурные формулы промежуточных продуктов А – З, а также структурные формулы элементарных звеньев полимеров I IV (без учета стереоизомеров).
2. Расшифруйте аббревиатуры названий полимеров I III. От каких слов образовано название "лавсан"? Укажите названия полимеров IV и V. Как называется процесс превращения IV в V под действием серы? Какой из полимеров I IV образовался в результате реакции поликонденсации?
Задание 12. Рассмотрите цепочку превращений:
1) А = Б + В
2) Б + С2Н5Cl = Г
3) Г + С2Н5Cl = Д + А
4) Б + TiCl4 = А + Е
5) Б + С4Н8Cl2 = А + Ж
6) Б + N2O4 = И + NO
1. Расшифруйте вещества А – И, если известно, что вещество А придает
горький вкус морской воде, Б, В, и Е являются простыми веществами. Реакции 1 и 4 проходят при высокой температуре. Реакция 1 идет под действием постоянного электрического тока. Реакцию 2 проводят в диэтиловом эфире.
1. Напишите уравнения реакций 1 – 6.
Что может представлять собой вещество Ж? Назовите его.
Задание 13. При исследовании присоединения бромистого водорода к соединению А (в соотношении 1 : 1) образуются 2 изомерных продукта В и С, содержащих 79,2% брома, а также углерод и водород, причем В содержит асимметрический атом углерода, а С имеет в спектре ПМР два сигнала от двух типов протонов. Реакция была исследована различными группами ученых, которые получили разное соотношение продуктов. Обнаружено, что в присутствии гидрохинона (1,4-дигидроксибензола) образуется преимущественно изомер В.
1. Установите структуру соединений А, В, С. Объясните однозначность вашего
выбора.
2. Объясните, почему различными группами ученых были получены разные
результаты. Какие условия необходимо соблюдать в данной реакции для преимущественного получения С ?

1.4 Способы окисления оксида азота 25
1.5 Недостатки существующей технологии и пути ее совершенствования 33
1.7 Аэродинамика вихревого контактного устройства 43
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 54
2.1 Описание методики 54
2.2 Обработка результатов эксперимента 59
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 63
3.1 Материальный баланс 63
3.2 Тепловой баланс 80
3.2 Расчет толщины стенки 82
3.3 Расчет днища 82
3.4 Расчет крышки 83
3.5 Расчет фланцевого соединения 84
3.6 Расчет вихревого контактного устройства 87
5 МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОРАБОТКА 89
5.1 Описание функциональной схемы автоматизации установки 89
5.2 Обработка результатов прямых измерений 89
6 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 99
6.1 Характеристика производственной и экологической опасности объекта 99
6.2 Расчет освещения 99
6.3 Метеоусловия 101
6.4 Вентиляция и отопление 102
6.5 Шум и вибрация 102
6.6 Индивидуальные средства защиты 103
6.7 Электробезопасность 103
6.8 Пожарная безопасность 106
6.9 Молниезащита 107
6.10 Экологичность работы 108
7 ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 109
8 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 118
8.1 Составление сетевого графика 118
8.2 Затраты на основные и вспомогательные материалы 119
8.3 Энергетические затраты 119
8.4 Фонд заработной платы 120
8.5 Накладные расходы 120
8.6 Амортизационные отчисления 121
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 123

1.2.1 Физико-химические свойства серной кислоты
1.2.2 Раскисление серной кислоты при ее концентрировании
1.3 Методы концентрирования серной кислоты
1.4 Выбор и обоснование метода производства
1.5 Химизм основных и побочных реакций
2. Расчетно-технологическая часть
2.1 Описание и режимы технологического процесса
2.1.1 Краткое описание технологического процесса
2.1.2Денитрация и концентрирование азотной кислоты
2.1.3 Контроль технологического процесса концентрирования азотной кислоты
2.1.4 Улов нитрозных газов
2.1.5 Контроль технологического процесса улова нитрозных газов
2.1.6 Концентрирование серной кислоты
2.1.7 Технологический процесс и режим работ колонны концентрирования серной кислоты БМКСХ
2.1.8 Порядок пуска вихревой колонны
2.1.9 Останов вихревой колонны
2.2.2 Упаковка, маркировка регенерированной серной кислоты
2.2.3 Прием кислот со стороны
2.3 Техническая характеристика сырья, полуфабрикатов и продуктов
2.4 Материальный баланс производства
2.5. Расчет теплового баланса вихревой колонны
2.6 Выбор и расчет технологического оборудования
2.7 Механический расчет вихревой ферросилидовой колонны концентрирования серной кислоты
3 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ПРОФИЛАКТИКА
4 АВТОМАТИЗАЦИЯ
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
Заключение
Список использованных источников

2. ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ КИРХГОФА. 2
3. ПРОВЕРКА БАЛАНСА МОЩНОСТЕЙ В СХЕМЕ 3
4. МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНОГО ГЕНЕРАТОРА. 3
5. ПОСТРОЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГРАММЫ ПО КОНТУРУ. 4
ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА МЕТОДОМ КОНТУРНЫХ ТОКОВ. 5
1. РАСЧЕТ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ В СХЕМЕ, МЕТОДОМ КОНТУРНЫХ ТОКОВ. 6
2. ПРОВЕРКА БАЛАНСА МОЩНОСТЕЙ. 6
3. ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНОЙ ДИАГРАММЫ И ПРОВЕРКА 2ГО ЗАКОНА КИРХГОФА. 7

1.3. Краткая историческая справка 7
1.4. Параметры, влияющие на процесс 8
1.5. Технологическая схема производства 11
1.6. Основной аппарат технологической схемы (реактор) 15
2. Технологический расчет 16
2.1.Материальный баланс 16
2.2. Технико-экономические показатели 18
3. Пути снижения себестоимости готового продукта 19
4. Повышение качества готового продукта 20
5. Совершенствование процесса 21
Заключение 22
Список литературы 23

1.4. Разрежение в осушительной башне сернокислотного завода измеряется U-образным тягомером наполненным серной кислотой плотностью 1800 кг/м3. Показание тягомера 3 см. Каково абсолютное давление в башне, выраженное в Па, если барометрическое давление составляет 750 мм рт. ст.?
1.5. Манометр на трубопроводе, заполненном жидкостью, показывает давление 0,18 кгс/см2. На какую высоту Н над точкой присоединения манометра поднимается в открытом пьезометре жидкость, находящаяся в трубопроводе, если эта жидкость: а) вода, б) четыреххлористый углерод (рис. 1.23)?

1.6. Высота уровня мазута в резервуаре 7,6 м (рис. 1.24). Относительная плотность мазута 0,96. На высоте 800 мм от дна в резервуаре имеется круглый лаз диаметром 760 мм, крышка которого прикрепляется болтами диаметром 10 мм. Принимая для болтов допустимое напряжение на разрыв 700 кгс/см2, определить необходимое число болтов. Определить также давление мазута на дно резервуара.

1.7. На малый поршень диаметром 40 мм ручного гидравли­ческого пресса (рис. 1.25) действует сила 589 Н (60 кгс). Пренебре­гая потерями, определить силу, действующую на прессуемое тело, если диаметр большого поршня 300 мм.

1.8. Динамический коэффициент вязкости жидкости при 50 °С равняется 30 мПа-с. Относительная плотность жидкости 0,9. Определить кинематический коэффициент вязкости.