Otrzymywanie bezwodnika ftalowego z o-ksylenu:

Schemat blokowy (uproszczony) instalacji:

Skład strumieni:

A - o-ksylen + powietrze (tlen + azot)

B - bezwodnik ftalowy + bezwodnik maleinowy + tlen + azot + para wodna + dwutlenek węgla, o-ksylen

C - bezwodnik maleinowy + tlen + azot + para wodna + dwutlenek węgla

F - bezwodnik ftalowy + o-ksylen

D - woda

K - tlen + azot + dwutlenek węgla

E - roztwór kwasu maleinowego (powstający w reakcji bezwodnika maleinowego z wodą)

G - bezwodnik ftalowy

H - o-ksylen

1. Reakcja główna:

+ 3 O₂ →
+ 3 H₂O

2. Reakcje uboczne:

a) powstawanie bezwodnika maleinowego:

+ 4,5 O₂ = 2
+ 3 H₂O

b) spalanie o-ksylenu:

+ 10,5 O₂ = 8CO₂ + 5H₂O

Masy molowe: [kg/kmol]

o - ksylen 106

bezwodnik ftalowy 148

bezwodnik maleinowy 98

kwas maleinowy 116

tlen (O₂) 32

azot (N₂) 28

dwutlenek węgla 44

Założenie do bilansu masowego:

1. Surowiec zawiera tylko o-ksylen i powietrze w stosunku masowym:

1 kg o-ksylenu ---- 7 kg O₂

2. Czystość o-ksylenu: 100%

3. 1% o-ksylenu nie ulega przereagowaniu

80% o-ksylenu reaguje w reakcji głównej

10% o-ksylenu ulega spaleniu

9% o-ksylenu ulega utlenieniu do bezwodnika maleinowego (produkt uboczny)

4. Otrzymuje się produkt (bezwodnik ftalowy) o czystości 100%

5. Bezwodnik maleinowy usuwany jest w skruberze w postaci 5%_wag roztworu.

CEL: Otrzymać 2 tony/h bezwodnika ftalowego.

Etapy obliczania bilansu masowego:

1. Ilość o-ksylenu potrzebna do uzyskania 2000 kg/ h bezwodnika ftalowego:

2. Ilość doprowadzonego o-ksylenu ze strumieniem A

3. Ilość o-ksylenu, która ulega przemianie do bezwodnika maleinowego

4. Ilość o-ksylenu, która ulega spaleniu.

5. Ilość nieprzereagowanego o-ksylenu.

6. Ilość doprowadzonego powietrza:

7. Ilość tlenu zużyta w poszczególnych reakcjach:

a) reakcja główna

b) reakcja uboczna

c) spalanie

8. Ilość nieprzereagowanego tlenu:

9. Ilość powstającego bezwodnika maleinowego:

10. Ilość powstającej pary wodnej:

a) reakcja główna

b) reakcja uboczna

c) spalanie

11. Ilość powstającego dwutlenku węgla:

12. Reakcja powstawania kwasu maleinowego:

+ H₂O =

13. Ilość wody potrzebna do powstania kwasu maleinowego i ilość powstającego kwasu:

14. Ilość wody potrzebna do otrzymania 5% roztworu kwasu maleinowego:

15. Ilość wody wprowadzana ze strumieniem C:

16. Ilość wody jaką należy wprowadzić ze strumieniem D:

17. Masa powstającego roztworu:

Masowe natężenie przepływu strumieni:

A (o-ksylen + powietrze czyli tlen + azot):

B (bezwodnik ftalowy + bezwodnik maleinowy + tlen + azot + para wodna + dwutlenek węgla, o-ksylen):

C (bezwodnik maleinowy + tlen + azot + para wodna + dwutlenek węgla):

F (bezwodnik ftalowy + o-ksylen):

D (woda):

K (tlen + azot + dwutlenek węgla)

E (roztwór kwasu maleinowego)

G (bezwodnik ftalowy)

H (o-ksylen)

Bilanse aparatów:

reaktor:

bateria kondensatorów:

skruber:

kolumna destylacyjna:

Bilans procesu:

---