Производство этиламина из ацетальдегида и аммиака

Министерство  по образованию и науке РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

Высшего профессионального образования 

Волгоградский государственный технический университет 

Факультет механико- металлургический

Кафедра технологии органического и нефтехимического синтеза 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По дисциплине : Технология отраслевого производства

 

 

На тему : Производство этиламина из ацетальдегида и аммиака.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент гр ЭЗК 379

Кожокару Екатерина Сергеевна

Проверил

Анищенко  Оксана Витальевна

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2012

Содержание 

Введение                                                                                               3

1. Теоретическая часть. Производство этиламина из ацетальдегида и аммиака.                                                                                           4 
2. Расчет практических расходных коэффициентов этиламина.       7

Заключение                                                                                           9

Список использованных источников                                                10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

Этиламины - сильные основания, обладают свойствами аминов. С минеральными и органическими кислотами образуют кристаллические соли. При взаимодействии с карбоновыми кислотами (при повышенных температурах), их ангидридами, хлорангидридами и эфирами моно- и диэтиламины превращаются соответственно в N-этил- и N,N-диэтиламиды к-т. Реакция с альдегидами и кетонами приводит к шиффовым основаниям и енаминам; последние при гидрировании дают N-этил- и N,N-диэтилалкиламины

В лаборатории Этиламины синтезируют методами, общими для получения алифатич. аминов, в т. ч. гидрированием ацетонитрила или нитроэтана, восстановит. аминированием ацетальдегида, аммонолизом диэтилового эфира или этилгалогенидов.

Этиламины применяют в производстве пестицидов (напр., симазин, атразин, цианазин и др.), ингибиторов коррозии (напр., N,N-диэтилмочевина, динитробензоат диэтиламина и др.), лек. в-в (напр., новокаин, кардиамин и др.), катализаторов синтеза полиуретанов.

Этиламины в больших концентрациях оказывают вредное влияние на печень, почки, нервную систему, раздражают кожу, слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей.

Цель данной работы – изучить теоретические и инженерные основы производства этиламина.Рассчитать практические расходные коэффициенты для реагентов по основной реакции на 1 тонну целевого продукта

Предметом исследования является технологический процесс производства этиламина из ацетальдегида и аммиака.

Объект исследования- производство этиламина.

 

 

 

 

1.Теоретическая часть

Производство этиламинов

Фирма Leonard  Process  (США) разработала метод получения этиламинов каталитическим аминированием этанола в присутствии водорода и гидрирующих катализаторов . В данном процессе одновременно протекают реакции образования моно-,ди-  и триэтиламинов:

 

 

 

Аминирование этанола производится при температуре 150-250  ‘С, давлении от 1,0 до 5,0 МПа , мольном соотношении аммиак/спирт , от 6:1 до 1,5:1, объемной скорости подачи сырья 1000-6000, с использованием гидрирующих катализаторов (Ni,Co и др.).Реакция экзотермична: ∆Н=7,4-34,4 кДж/моль. При указанных условиях достигается практически полное превращение этанола в соответствующие этиламины. Изменяя температуру процесса и мольное соотношение реагентов , можно влиять на выход моно-, ди-  и триэтиламинов.

Рисунок 1- Схема производства этиламинов методом фирмы Leonard Process

1- подогреватель;2- теплообменник; 3- перегреватель;4- реактор;5- холодильник;6- сепаратор; 7- циркуляционный компрессор; 8- колонна для отгонки аммиака;9,10,12- колонна для отгонки соответственно моно-,ди- и триэтиламинов; 11- сепаратор отстойник;

1. этанол;
2. аммиак;
3. сточная вода;
4. моноэтиламин;
5. диэтиламин;
6. триэтиламин;
7. водород. 

Механизм реакции аминирования спирта в присутствии гидрирующего катализатора заключается в дегидрировании спирта до альдегида , превращении последнего в альдегид-аммиак и восстановлении его до амина:

 

                                                                        -H2O

При недостатке аммиака в  реакционной зоне образующийся этиламин будет превращаться в ди- и триэтиламины по аналогичной схеме:

 

                                                                    -H2O

Технологическая схема процесса приведена на рисунке 1. Этанол и  аммиак испаряют в подогревателе 1, а их пары смешивают с водородом ; образующуюся смесь пропускают через  теплообменник 2, перегреватель 3 в реактор 4, где протекает реакция синтеза  моно-, ди-  и триэтиламинов. Продукты реакции после реактора проходят теплообменник 2, холодильник 5 и поступают в сепаратор 6, из которого сверху выходит равновесная аммиачно-водородная смесь, направляемая циркуляционным компрессором 7 в рецикл. Жидкие продукты реакции, содержащие аммиак , воду и этиламин, выходят снизу из сепаратора 6 и направляются в ректификационный блок, состоящий из колонн 8,9,10 и 12. В колонне 8,  работающей при повышенном давлении , отгоняется аммиак, который после конденсации направляется в рецикл. Моно- и диэтиламины отгоняют из катализата соответственно на колоннах 9 и 10. Кубовый продукт колонны 10, содержащий воду и триэтиламин, поступает в отстойник 11, из которого снизу отбирается вода на очистку; триэтиламин, содержащий некоторое количество растворенной в нем воды, подается в колонну 12, из которой сверху отгоняется гетероазеотроп триэтиламин – вода, направляемый на разделение в отстойник 11. Триэтиламин отбирается снизу из колонны 12. Для регулирования выхода моно-, ди-  и триэтиламинов каждый из них может быть направлен в рецикл.

Основные расходные показатели процесса получения этиламинов в расчете на 1 т товарной продукции:

	МЭА	ДЭА	ТЭА
Безводный аммиак, т	0,402	0,247	0,179
Этанол, т	1,122	1,384	1,500
Катализатор,кг	1,2	1,2	1,2
Водород,	1,35	1,35	1,35

Следует отметить , что рассмотренная схема универсальна , она позволяет получать различные амины с числом углеродных атомов в радикале от С2 до С6. В качестве сырья могут использоваться спирты, альдегиды или кетоны.

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет практических расходных коэффициентов этиламина

Задание №22. Рассчитать практические расходные коэффициенты для реагентов по основной реакции на 1 тонну целевого продукта , используя такие данные материального баланса , как технологический выход продукта f, степень превращения реагента XA, мольное соотношение исходных реагентов и состав исходных реагентов .

Данные материального  баланса:

основная: 

                         (A)        (B)       (D)     (этиламин)

побочная:  

                  (ацетальдегид)                       (триэтиламин)

Технологический выход продукта,f,%		89
Мольное соотношение исходных реагентов,A:B:C		1:1,2:2
Степень превращения xA ,%		95
Селективность основной реакции,Ф,%		90,8
Состав исходного реагента А,%масс		98
	примесь	2
Состав исходного реагента В,%об		95
	примесь	5
Состав исходного реагента D,%об		94,8
		5,2

 1.Расчитать теоретические расходные коэффициенты ацетальдегида, аммиака и водорода для получения 1000кг этиламина по реакции :

 

Решение:

Стехиометрические коэффициенты равны :

Молекулярные массы веществ ,участвующих  в реакции ,равны:

 

Теоретические расходные  коэффициенты , согласно определению равны:

для ацетальдегида:

для аммиака:

для водорода:

2.Расчитать практические  расходные данные коэффициенты  ацетальдегида ,аммиака и водорода для получения 1000кг этиламина по реакции :

-основная   

-побочная  

Исходные данные :

 

Мольное соотношение реагентов   A:B:C=1:1.2:2

Берем теоретическое значение :

Практический расходный  коэффициент для (А),согласно формуле ,равен:

 

 

Т.к. в реакции используется технический ацетальдегид, то определим  его расход в смеси аммиаком :

 

Исходя из мольного соотношения  исходных реагентов , получим практический расходный коэффициент аммиака :

 

 

 

Исходя из мольного соотношения  исходных реагентов ,получим практический расходный коэффициент водорода :

 

 

 

 

 

Заключение 

Изучила теоретические и  инженерные основы производства (технологических  процессов). Рассчитала практические расходные  коэффициенты для реагентов по основной реакции на 1 тонну целевого продукта :

для ацетальдегида:            

для аммиака:                      

для водорода:                      .

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Бутов Г.М. и др. Сборник задач к практическим заданиям по курсу "Основы инженерной химии"./под ред. Г.М. Бутов, Т.К. Корчагина, К.Ф. Красильникова и др. / Учеб. пособие: - ВолгГТУ, Волгоград, 2000 - 117 с.

2. Купетов А.М. Общая химическая технология. /под ред. А.М. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен./ Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1985. - 448., ил.

3. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза./под ред. Лебедева Н.Н./ Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М. Химия, 1988. - 592 с.: ил.

4. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. / под ред. Юкельсон И.И. /- М. Химия, 1968. - 848с.: ил.

5. Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия: в 5 тамах/под ред. Кнунянц И.Л./ Издательство «Советская Энциклопедия», 1988г -3364 стр.

6.Огородников С.К. Справочник нефтехимика: в 2 томах. /Под ред. Огородникова С.К./- Л.: Химия, 1978-496с.ил