Reactorare Chimice

1. EXPUNEREA TEMEI

Sa se dimensioneze tehnologic si sa se simuleze performantele economice în raport cu conditiile de operare ale unui reactor catalitic continuu prin reducerea nitrobenzenului în faza gazoasa folosind modelul matematic al reactorului si al procesului studiat.

1.1 DATE PRINCIPALE DE PROIECTARE

Principalele date de proiectare sunt:

- reactor multitubular tip schimbator de caldura cu catalizator depus în tevi (strat fix);

- productia reactorului P = 10000 t anilina/an;

- temperatura baii de racire TR = 515 K;

- presiunea gazelor de alimentare p = 1.2 atm;

- raportul molar hidrogen/nitrobenzen în alimentare RM = 10.

Cinetica de reactie si celelalte date de proiectare se adopta pe baza informatiilor de literatura.

1.2 INFORMATII GENERALE REFERITOARE LA PROCESUL

TEHNOLOGIC, REACTANTI SI PRODUSI DE REACTIE, LOCUL SI ROLUL REACTORULUI ÎN SCHEMA TEHNOLOGICA

Informatii generale referitoare la procesul tehnologic.

Amonoliza si reducerea sunt doua metode de obtinere a aminelor aromatice în aminarea prin reducere, amina este rezultatul reactiei unui compus nitric cu un agent reducator.

Anilina este cea mai importanta amina aromatica si constituie un intermediar valoros pentru industriile de coloranti, medicamente (sulfamide), mase plastice. Un numar foarte mare de coloranti apartinând diferitelor clase sunt sintetizati din anilina si din derivatii acesteia.

Obtinerea aminelor prin reducere se poate realiza prin mai multe procedee, a caror alegere depinde de natura substratului si a produsului dorit. Reducerea grupei nitrice se desfasoara dupa o succesiune de trepte (nitro-derivat à nitrozo-derivat à hidroxil-amina à amina). Produsul cel mai stabil este amina primara, dar, prin alegerea adecvata a agentilor de reducere si prin controlul riguros al conditiilor de reactie procesul poate fi oprit la una din etapele intermediare. De exemplu, prin reducerea nitrobenzenului cu zinc în diferite medii rezulta:

Reactanti si produsi de reactie

Reactantii sunt:

- hidrogenul, H2, notat cu H

- nitrobenzenul, CeHs - NO, notat cu NB

Raportul molar stoechiornetric de alimentare este H / NB = 3 / 1.

Consumul industrial de materii prime este mai mare decat cel stoechiornetric necesar, adica 1360 kg NB / 760 m3 H pentru 11 anilina produsa.

Produsii de reactie:

-anilina, QHs - NH2

- apa, H2O

Catalizatorii utilizati:

- la reducerea nitrobenzenului în faza gazoasa se folosesc de regula catalizatori de Ni, Ni -Cu, Cu, Pd, Cu - Mg - Si02, Ru, Pt si altii.

Locul si rolul reactorului în schema tehnologica.

Hidrogenarea catalitica a nitroderivatilor se poate realiza în faza lichida sau faza gazoasa, în strat fix, mobil sau fluidizat de catalizator.

La hidrogenarea catalitica a nitrobenzenului în faza gazoasa catalizatorii de cupru conduc la randamente apropiate de cele teoretice si sunt suficient de stabili în conditiile optime ale procesului.În general, însa, catalizatorii foarte activi sunt stabili într-un interval îngust de temperatura, ceea ce implica eliminarea eficienta a caldurii de reactie în vederea mentinerii temperaturii între limitele prescrise.Din acest punct de vedere,reactorul în strat fluidizat ofera avantaje :

-au un control foarte bun al temteraturii,

-se regenereaza foarte usor, dar si dezavantajul ca în timpul nutrizarii(macinarii) catalizatorului se înfunda conductele si necesita separare prin cicloane.

Desi sunt mai vechi, reactoarele multitubulare în strat fix, pot fi deasemenea utilizate în procesul de reducere în faza gazoasa a nitrobenzenului.Acestea prezinta urmatoarele avantaje fata de reactoarele cu catalizator în strat fluidizat:

-au un profil de curgere care favorizeaza realizarea unor selectivitati ridicate pentru majoritatea proceselor chimice