Тема бизнес плана: Теоретические и инженерные основы получения муравьиной кислоты

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются основы синтеза муравьиной кислоты. Рассмотрены различные методы получения муравьиной кислоты. Выбран метод синтеза окисления формальдегида кислородом воздуха на ванадий-титановом катализаторе. Для данного процесса рассчитаны термодинамические параметры, сделан выбор типа реактора, осуществлены расчеты материального и теплового балансов, рассчитан объем реактора и его поверхность теплообмена.

Работа содержит 58 страниц, 8 рисунков, 10 таблиц, 30 литературных ссылок.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 6

1 Литературный обзор 7

1.2 

Методы получения муравьиной кислоты 7

1.2 

Анализ реакции окисления формальдегида в муравьиную кислоту9

2 Термодинамический анализ основной реакции 21

2.1 

Подготовка исходной информации 21

2.2 

Расчет термодинамических функций 1 способом 21

2.3 

Расчет термодинамических функций 2 способом 25

3 

Механизм процесса получения муравьиной кислоты 30

4 

Выбор типа реактора 33

4.1 

Анализ разделов 1-3 33

4.2 

Выбор типа реактора 34

5 

Расчет реактора 38

5.1 

Расчет материального баланса 38

5.2 

Определение тепловой нагрузки на реактор 43

5.3 

Расчет объема реактора 50

6 

Технологическая и операторная модели процесса 52

ВЫВОДЫ 54

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 55

Муравьиная кислота представляет первый член ряда предельных одноосновных кислот.

Впервые муравьиная кислота была получена англичанином Реем (1670 г.) перегонкой из красных муравьев, откуда и получила свое название. Муравьиная кислота очень распространена в природе.

В основном, муравьиную кислоту используют как консервирующий и антибактериальный агент при заготовке корма. Муравьиная кислота замедляет процессы гниения и распада, поэтому сено и силос, обработанные муравьиной кислотой, дольше сохраняются. Муравьиная кислота также используется в протравном крашении шерсти, как растворитель в некоторых химических реакциях, как отбеливатель при дублении кожи и др.

Актуальность работы – в настоящее время получение муравьиной кислоты представляет собой интерес, поскольку она обладает некоторыми полезными свойствами и поэтому применяется в промышленности и в медицине.

Целью работы является разработка теоретических и инженерных основ получения муравьиной кислоты из формальдегида.

Для достижения поставленной цели необходимо изучить особенности строения методов получения исходных веществ и самой муравьиной кислоты, выбрать наиболее оптимальные по технологическим параметрам условия протекания реакции, с минимальными затратами катализатора, произвести термодинамический анализ основной реакции, выбрать и рассчитать реактор.

4Выбор типа реактора

4.2Анализ разделов 1-3

Поскольку в процесс синтеза муравьиной кислоты происходит по гетерогенно-каталитическому механизму, в газовой фазе с твердым катализатором, то его следует проводить в контактном аппарате. Контактный аппарат должен работать непрерывно, обладать высокой интенсивностью, обеспечивать режим процесса, близкий к оптимальному, в особенности оптимальный температурный режим, должен иметь минимальное гидравлическое сопротивление. [22, c 235]
Одним из основных вопросов при конструировании реакционного аппарата для гетерогенно-каталитического окисления является отвод тепла и исключение зон перегрева слоя катализатора, что может привести к его дезактивации или к выходу реакции из-под контроля. Ввиду высокой экзотермичности окисления, в этом процессе следует использовать трубчатый реактор со стационарным слоем катализатора, находящимся в трубах и охлаждаемым через межтрубное пространство хладагентом. Реагирующая газовая смесь проходит катализаторные трубки противотоком хладагенту. Реактор имеет приспособление для удерживания катализатора в трубках. Трубы имеют диаметр 10 – 25 мм, что способствует отводу тепла и установлению более равномерной температуры по диаметру, чтобы лучше использовать катализаторный объём, в аппарат подают реагенты предварительно подогретыми. Наилучший способ отвода выделяющегося тепла – испарение в межтрубном пространстве водного конденсата, генерирующего водяной пар. [23, c 404]
Достоинства трубчатого реактора при использовании его в гетерогенно- каталитическом окислении:
1)режим течения потока близок к полному вытеснению, что обеспечивает глубокое превращение сырья и высокую селективность процесса;