Конструктивно-технологический расчет проточно-циркуляционной установки получения метилтиопропионового альдегида | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №16 (411) апрель 2022 г.

Дата публикации: 18.04.2022

Статья просмотрена: 39 раз

Библиографическое описание:

Москалева, А. В. Конструктивно-технологический расчет проточно-циркуляционной установки получения метилтиопропионового альдегида / А. В. Москалева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 16 (411). — С. 9-11. — URL: https://moluch.ru/archive/411/90476/ (дата обращения: 11.12.2024).



В статье рассматривается процесс синтеза 3-метилтиопропаналя (МТП) из акролеина и метилмеркаптана. В статье показана методика расчета высоты, объема, диаметра реактора МТП и поверхности теплообмена кожухотрубного теплообменника.

Ключевые слова: метилтиопропионовый альдегид (МТП), метилмеркаптопропионовый альдегид, 3-метилтиопропаналь, акролеин, метилмеркаптан, метионин, проточно-циркуляционная установка.

В настоящее время в промышленных масштабах получают многотоннажный D, L-метионин химическим методом путем взаимодействия метилмеркаптана с акролеином в присутствии катализатора в среде метилмеркаптопропионового альдегида по схеме [1]:

Наиболее перспективным способом, на наш взгляд, является способ, описанный в патенте SU505357 [2]. Для реализации этого способа в промышленности можно воспользоваться проточно-циркуляционной установкой, которая представлена на рис. 1. Процесс получения метилмеркаптопропионового альдегида в проточно-циркуляционной установке проводят при температуре 45–55°С, давлении 1,021–1,051 атм, катализатор — уротропин. Данные условия позволяют достичь высокие технико-экономические показатели процесса: селективность и выход по основному продукту 99,8 %, степень конверсия по акролеину 100 %.

В процессе выполнения выпускной квалификационной работы магистра, был рассчитан материальный и тепловой баланс процесса получения МТП, и определены данные для конструктивно-технологического расчета проточно-циркуляционной установки (табл. 1).

Проточно-циркуляционная установка: 1 — реактор; 2 — смеситель; 3 — крышка; 4 — днище; 5 — устройство для равномерного распределения реакционной массы по сечению аппарата; 6 — внешний теплообменник

Рис. 1. Проточно-циркуляционная установка: 1 — реактор; 2 — смеситель; 3 — крышка; 4 — днище; 5 — устройство для равномерного распределения реакционной массы по сечению аппарата; 6 — внешний теплообменник

Таблица 1

Исходные данные для расчета проточно-циркуляционной установки

Объемный расход реакционной смеси в реакторе,

13,0002 м 3

Линейная скорость движения реакционной смеси в реакторе,

26,53 м/ч

Время пребывания реакционной смеси в реакторе за один проход, τ

0,17 ч

Тепловая нагрузка,

432 626,9 Вт

Для определения объема проточно-реакционной установки воспользуемся формулой (1) [3]:

где Y V — объемный расход реакционной смеси в реакторе, м 3 /ч; τ — время пребывания реакционной смеси в реакторе, ч.

Диаметр аппарата рассчитываем, опираясь на значение объемного расхода смеси, по уравнению (2):

Площадь поперечного сечения находим по уравнению (3):

Высоту реакционной зоны проточно-циркуляционной установки рассчитываем по формуле (4):

Для смешения акролеина, метилмеркаптана, циркуляционного МТП и катализатора над реакционной зоной установили смеситель со следующими характеристиками: объем V 2 = 0,44 м 3 , высота Н 2 = 1,56 м и диаметр D 2 = 0,6 м.

Общую высоту проточно-циркуляционной установки находим по формуле (5):

где Н 1 — высота реакционной зоны, м; Н 2 — высота смесителя, м; h с — высота крышки смесителя, м: h д высота днища проточно-циркуляционной установки, м

Определим высоту крышки смесителя h с :

Находим высоту днища проточно-циркуляционной установки h д :

Тогда общая высота аппарата составит:

Для расчета поверхности теплообмена выносного кожухотрубного теплообменника F p воспользуемся основным уравнением теплопередачи (6):

где К — расчетное значение коэффициента теплопередачи, К = 567,37 Вт/м 2 ∙К; — расчетное значение средней движущей силы, = 35 К; — тепловая нагрузка, Вт.

Таким образом, для получения метилтиопропионового альдегида используют проточно-циркуляционную установку с диаметром — 0,8 м, общей высотой — 6,66 м и объемом — 2,2 м 3 . Для поддержания необходимой температуры реакции в реакторе 45–55°С был подобран горизонтальный одноходовой кожухотрубный теплообменный аппарат с характеристиками: внутренний диаметр кожуха D вн. кож = 383 мм, общее число труб n = 70, число ходов z = 1, площадь поверхности теплообмена F = 22 м 2 , диаметр трубок d = 25х2 мм, длина трубок L = 4 м.

Литература:

  1. Пат. 691086 СССР, МПК С 07 С 149/14. Способ получения бета-метилмеркаптопропионового альдегида / Жорж Биола, Ив Комори, Эрик Лимони; заявитель и патентообладатель Ронк-Пуленк Эндрюстри — № 23700202/23–04; заявл. 15.06.76; опубл. 05.10.79, Бюл. № 37
  2. Пат. 505357 СССР, МПК С 07 С 149/14. Способ получения 3-метилмеркаптопропионового альдегида / Эдгар Коберштайн, Клаус Мюллер, Фердинанд Файссен; заявитель и патентообладатель Фирма «Дегусса». — № 1996514/23–4; заявл. 18.02.74; опубл. 28.02.79, Бюл. № 8
  3. Попов, Ю. В. Химические реакторы (теория химических процессов и расчет реакторов): учеб. пособие / Ю. В. Попов, Т. К. Корчагина, В. А. Панчехин; ВолгГТУ. — Волгоград: ВолгГТУ, 2013. — 240 с.
Основные термины (генерируются автоматически): проточно-циркуляционная установка, реакционная зона, альдегид, время пребывания, высота днища, высота крышки смесителя, общая высота, объемный расход, реактор, тепловая нагрузка.


Ключевые слова

метионин, акролеин, метилмеркаптан, метилтиопропионовый альдегид (МТП), метилмеркаптопропионовый альдегид, 3-метилтиопропаналь, проточно-циркуляционная установка

Похожие статьи

Совершенствование процесса получения метилтиопропионового альдегида (АМТП)

В статье рассматриваются вопросы совершенствования синтеза метилтиопропионового альдегида, получаемого из акролеина и метилмеркаптана в присутствии смеси катализаторов. Предложено улучшение, приводящее к повышению степени превращения акролеина, повыш...

Расчет сушильной установки диметилдитикарбамата натрия

В статье описывается реализованный в промышленности процесс получения ДМДКН (диметилдитиокарбамата натрия). В статье приведен расчет сушильного аппарата под обдувом вентилятора.

Кинетика алкилирования этилбензола метанолом на биметаллическом катализаторе на основе цеолита типа ЦВМ

Исследованы физико-химические и каталитические свойства моно- и биметаллических катализаторов на основе пентасила и изучены кинетические закономерности алкилирования этилбензола метанолом на оптимальном биметаллцеолитном катализаторе. Вид зависимости...

Интенсификация производства винилхлорида крекингом 1,2-дихлорэтана с целью повышения качества основного продукта

Рассматривается способ совершенствования процесса термического крекинга 1,2-дихлорэтана для получения винилхлорида с использованием инициатора для повышения качества винилхлорида.

Синтез и свойства n-алкил-производных изомеров метилциклопентена

Синтезированы и охарактеризованы ранее неизвестных представители N-алкил-2(5)-метилциклопентил метанола на основе продуктов реакции трехкомпонентной конденсации изомеров метилциклопентена с формальдегидом и галогенводородных кислоты выходом 83–92 %. ...

Димеризация несимметричного цианинового красителя под действием N-бромсукцинимида

В статье представлена методика полного синтеза несимметричного цианинового красителя на основе 5-метокси-2,3,3-триметилиндоленина. Приведены данные по беспрецедентной реакции димеризации получившегося красителя.

Совершенствование процесса получения диметилдитиокарбамата натрия

В статье описывается реализованный в промышленности процесс получения ДМДКН (диметилдитиокарбамата натрия). В статье предложен один из способов модернизации действующей установки путем видоизменения стадии выделения сырья. Данное решение позволит реш...

Парофазная и жидкофазная дегидратация метилфенилкарбинола в стирол в присутствии гомогенного катализатора

Соолигомеры сложных аллиловых эфиров как вязкостные присадки

В статье приведены результаты получения вязкостных присадок соолигомеризацией аллилового эфира капроновой кислоты с бутилметакрилатом, устойчивых к деструктивным воздействиям и отвечающих возросшим требованиям машин и механизмов. Проведена сополимери...

Технология получения этиленгликоля на основе гидратации оксида этилена

Похожие статьи

Совершенствование процесса получения метилтиопропионового альдегида (АМТП)

В статье рассматриваются вопросы совершенствования синтеза метилтиопропионового альдегида, получаемого из акролеина и метилмеркаптана в присутствии смеси катализаторов. Предложено улучшение, приводящее к повышению степени превращения акролеина, повыш...

Расчет сушильной установки диметилдитикарбамата натрия

В статье описывается реализованный в промышленности процесс получения ДМДКН (диметилдитиокарбамата натрия). В статье приведен расчет сушильного аппарата под обдувом вентилятора.

Кинетика алкилирования этилбензола метанолом на биметаллическом катализаторе на основе цеолита типа ЦВМ

Исследованы физико-химические и каталитические свойства моно- и биметаллических катализаторов на основе пентасила и изучены кинетические закономерности алкилирования этилбензола метанолом на оптимальном биметаллцеолитном катализаторе. Вид зависимости...

Интенсификация производства винилхлорида крекингом 1,2-дихлорэтана с целью повышения качества основного продукта

Рассматривается способ совершенствования процесса термического крекинга 1,2-дихлорэтана для получения винилхлорида с использованием инициатора для повышения качества винилхлорида.

Синтез и свойства n-алкил-производных изомеров метилциклопентена

Синтезированы и охарактеризованы ранее неизвестных представители N-алкил-2(5)-метилциклопентил метанола на основе продуктов реакции трехкомпонентной конденсации изомеров метилциклопентена с формальдегидом и галогенводородных кислоты выходом 83–92 %. ...

Димеризация несимметричного цианинового красителя под действием N-бромсукцинимида

В статье представлена методика полного синтеза несимметричного цианинового красителя на основе 5-метокси-2,3,3-триметилиндоленина. Приведены данные по беспрецедентной реакции димеризации получившегося красителя.

Совершенствование процесса получения диметилдитиокарбамата натрия

В статье описывается реализованный в промышленности процесс получения ДМДКН (диметилдитиокарбамата натрия). В статье предложен один из способов модернизации действующей установки путем видоизменения стадии выделения сырья. Данное решение позволит реш...

Парофазная и жидкофазная дегидратация метилфенилкарбинола в стирол в присутствии гомогенного катализатора

Соолигомеры сложных аллиловых эфиров как вязкостные присадки

В статье приведены результаты получения вязкостных присадок соолигомеризацией аллилового эфира капроновой кислоты с бутилметакрилатом, устойчивых к деструктивным воздействиям и отвечающих возросшим требованиям машин и механизмов. Проведена сополимери...

Технология получения этиленгликоля на основе гидратации оксида этилена

Задать вопрос