Хлорирование метана

Министерство Образования и Науки РФ

Казанский Государственный Технологический Университет

Кафедра Общей Химической Технологии

Реферат

по курсу: Технология химических производств

на тему:

Хлорирование метана

Казань 2008

Содержание

Хлорирование метана

Технологические и технико-экономические показатели

Реклама

Список литературы

Хлорирование метана

Процесс совместного получения хлорметанов можно осуществлять в реакторе со стационарным или псевдоожиженным слоем катализатора. Вторая технология более перспективна, она включает следующие стадии: хлорирование в псевдоожиженном слое катализатора; пылеулавливание и отпаривание газов кислотного характера; абсорбция хлороводорода; нейтрализация и осушка рециркулирующего реакционного газа; компримироваиие рециркулирующих газов; ректификация хлорметанов с выделением товарных продуктов.

Хлор и метан подают в реактор в соотношении от 1: 2 до 3,88: 1 в зависимости от того, какое хлорпроизводное желательно получить. Например, при соотношении С1₂: СН₄-1: 2 образуется продукт, содержащий [п% (мол)]: СН₃С1 - 62; СН₂С1₂ - 30; СНС1₃ - 7; СС1₄ - 1; при соотношении С1₂: СН₄ = 3,88: 1 образуется продукт, содержащий только 4% (мол) СНС1₃ и 96% (мол) СС1₄.

Метан и хлор поступают в реактор 1 с псевдоожиженным слоем катализатора. Реактор выполнен из хромоникелевоп стали.

Хлорирование ведут; при 350 °С и атмосферном давлении, время контакта 0,1-20 с. Реакционная смесь проходит систему пылеулавливания (циклон 2) и поступает на нейтрализацию в колонну 3, где отпариваются кислые газы. После этой колонны продукты реакции промывают водой в скруббере 6; при этом получается товарная соляная кислота. Далее газы нейтрализуют раствором щелочи в скруббере 7 и осушают серной кислотой в скруббере 8.

Нейтрализованные газы, содержащие в основном метан и метилхлорид, компримируют и возвращают в реактор на хлорирование. Конденсат после отпаривания кислых газов поступает на ректификацию в колонны 10, 12 и 13, в которых последовательно выделяют метиленхлорид, хлороформ и тетрахлорид углерода.

Для удалении инертных примесей часть реакционного газа после компрессора 9 и скруббера 6 выводят в атмосферу (на схеме не показано). Расход основного сырья на 1 т готового продукта составляет 133 кг метана и 1784 кг хлора.

В процессе на 1 т хлороформа образуется 0,9 т метиленхлорида и 0,5 т тетрахлорида углерода. Кубовые остатки (в основном со стадии ректификации) в количестве 0,01 т на 1 т хлороформа направляют па установку термического обезвреживания. В процессе образуется соляная кислота (примерно 1 т па 1 т хлороформа), которую после очистки от хлорорганических примесей можно применять вместо синтетической. Отработанную серную кислоту (0,1 т на 1 т хлороформа) передают на производство сульфата натрия.

Задание:

Составить и описать технологическую схему процесса хлорирование метана

Составить материальный баланс процесса

Рассчитать технологические технико-экономические показатели

В основу расчета принять следующие реакции:

CH₄+Cl₂→CH₃Cl+HCl

CH₃Cl+Cl₂→CH₂Cl₂+HCl

CH₂Cl₂+Cl₂→CHCl₂+HCl

CHCl₃+Cl₂→CCl₄+HCl

Исходные данные:

Производительность установки по хлорсодержащим продуктам, т/сут	60
Состав сырья,% масс природный газ с содержание метана технический хлор с содержанием примесей	93 1.5
Состав продуктов,% моль метан хлористый метан хлористый метилен хлороформ четыреххлористый углерод	32 18 25 20 5
Мольное соотношение хлор-метан	2.6
Потери метана,% масс	1.3

Материальный баланс. Схема потоков:

CH₄; Cl₂; природный газ; CH₃Cl; CH₂Cl₂; CHCl₃; CCl₄; CH₄;

примесь Cl₂ Cl₂; прир. газ; примесь Cl₂; HCl

	Приход		Расход
	кг/ч	кмоль/ч	кг/ч	кмоль/ч
CH4 Cl2 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl прим. CH4 прим. Cl2	604,88 6969,9 0 0 0 0 0 45,53 106,14	37,81 98,306 0 0 0 0 0	191 + 7,76 3053,38 339 792,25 890,75 287 2013,5 45,53 106,14	11,94 + 0,485 43,07 6,72 9,33 7,46 1,87 55,24
	Σ1 = 7726,45		Σ2 = 7726,31

Молярные массы веществ:

Mr (CH₄) = 12+4=16 кг/кмоль

Mr (Cl₂) = 35,45*2=70,9 кг/кмоль

Mr (CH₃Cl) = 12+3+35,45=50,45 кг/кмоль

Mr (CH₂Cl₂) = 12+2+35,45*2=84,9 кг/кмоль

Mr (CHCl₃) = 12+1+35,45*3=119,35 кг/кмоль

Mr (CCl₄) = 12+35,45*4=153,8 кг/кмоль

Mr (HCl) = 1+35,45=36,45 кг/кмоль.