Proses tasarımı (1)

PROSES TASARIMI IIANİLİN ÜRETİM PROSESİ

1AC GRUBU1. ARA RAPOR SUNUMU

11051803 AYŞE ÇELİK10051042 ESRA ALTUN

İÇERİK

• ANİLİN; TANIMI, FİZİKSEL KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

• ANİLİNİN TOKSİKOLOJİSİ

• ANİLİNİN KULLANIM ALANI

• KAPASİTE

• PROSES AKIŞ DİYAGRAMI

• PROSES BİRİMLERİ TASARIMI

ANİLİN

İlk kez 1826′da Otto Unverdorben, indigonu kireçle kuru kuruya damıtarak elde etmiştir.

Anilin, kauçuk, boya, ecza, patlayıcı madde yapımında ve daha birçok endüstride geniş ölçüde kullanılan organik bir maddedir.

FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

• Anilin; renksiz, oldukça rahatsız edici kokulu, yağsız bir sıvıdır.

• Işık ve hava etkisiyle yükseltgenerek kahverengileşir.

• Suda çok az çözünür. ( 3,6 g /100 ml 18ºC’de)

• Etanol, benzen, kloroform ve başlıca organik çözücülerle karışır.

FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERÖzellikler Değer Özellikler Değer

Kimyasal formülü C6H5NH2 Kırılma indisi n20 1,585

Molekül Ağırlığı 93,12 g/mol Yanma Isısı 3389,72 kJ/mol

Özgül Ağırlığı 1,022 g/l Gizli Buharlaşma Isısı 478,55 J/g

Kaynama Noktası 184 - 186 ºC Parlama Noktası (Kapalı Kapta) 70 - 76ºC

Donma Noktası -6,3 ºC Parlama Noktası (Açık Kapta) 75,5 ºC

Alevlenme Noktası (Kapalı Kap) 70 ºC Kritik Sıcaklık 425,6 ºC

Kendiliğinden Tutuşması Noktası 371 ºC Kritik Basınç 5,30 MPa

Viskozite (20 ºC'de) 4,423 poise

TOKSİKOLOJİK ÖZELLİKLER• Anilin solunduğunda, deri ile temasında ve

yutulduğunda toksik bir maddedir.

• Gözlerde irritasyon, yaşarma, görüşte bulanıklık, fotofobiye neden olabilmektedir. Korneaya zarar verebilmektedir.

• Yutulduğunda, hemoglobin ve methemoglobini etkiler. Mesleki sinir sisteminde asfeksiye neden olur.

• Suda yaşayan canlılar için son derece zararlıdır.

KULLANIM ALANLARI

Boyar madde yapımında

ilaçlarda

Deri rengini koyulaştırmada

Patlayıcılarda

NİTROBENZENİN SIVI FAZDAKİ KATALİTİK HİDROJENASYONU İLE ANİLİN ÜRETİMİ

24 × 365 × 244,64 × 0,9335 ÷ 1000 = 2000,53 ton/yıl

• Yıllık olarak üretilen anilin miktarı hesabı;

• Yıllık olarak üretimde gerekli olan hammadde miktarları;

• Nitrobenzen hesabı;

• Hidrojen hesabı;

24 × 365 × 393,96 × 0,9335 ÷ 1000 = 3221,59 ton/yıl

24 × 365 × 19,35 × 0,9335 ÷ 1000 = 158,23 ton/yıl

• Proseste yıllık üretim kapasitesi 2000 ton/yıl olarak belirlenmiştir.

Besleme Nitrobenzen 3,2 kmol/h 393,96 kg/h 𝟑𝟐𝟐𝟏, 𝟓𝟗 ton/yıl

Hidrojen 9,6 kmol/h 19,35 kg/h 158,23 ton/yıl

Ürün Anilin 2,63 kmol/h 244,64 kg/h 2000 ton/yıl

PROSESBİRİMLERİNİN

TASARIMI

MALZEMELERİN TAŞINMASI, İŞLENMESİ VE DEPOLANMASINDA

KULLANILAN CİHAZLAR

• P 101 pompası

• P 102 pompası

• C 101 kompresörü

• C 102 kompresörü

• C 103 kompresörü

• M 101 Mikseri

ISI AKTARIM CİHAZLARI• E101 ısı değiştiricisi

• E102 ısı değiştiricisi

• E103 ısı değiştiricisi

• E104 ısı değiştiricisi

• E105 ısı değiştiricisi

KÜTLE AKTARIM CİHAZLARI VE REAKTÖRLER

• R101 reaktörü

• T 101 destilasyon kulesi

• V101 faz ayırıcısı

POMPALAR

HESAPLAMALAR

g=9,81 m/s2Giriş basıncı = 1 atm Çıkış basıncı = 1,5 atm

g=9,81 m/s2ṁ=393,96 kg/h =0,1094 kg/s

H = 4,31 m (Chemcad) ηp= 0,8 olarak kabul edildi.

𝑾 =𝑯×𝒈×𝒎

Ƞ×𝟏𝟎𝟎𝟎=

𝟒,𝟑𝟏×𝟗,𝟖𝟏×𝟎,𝟏𝟎𝟗𝟒

𝟎,𝟖×𝟏𝟎𝟎𝟎= 𝟎,00578kW

HESAPLAMA SONUÇLARI

Giriş

Basıncı

Çıkış

Basıncı

m (kg/s) H

(m)

Ƞp W

(kW)

P-101 1 1,5 0,1094 4,31 0,8 0,00578

P-102 1,5 5 0,099 37,58 0,85 0,043

KOMPRESÖRLER

HESAPLAMALAR

Giriş debisi= 0,3143 m3/h Çıkış debisi=31,708 m3/h

Burada hacimsel debi değişimi vardır. Bu yüzden alttaki formülü kullanılmıştır.

Ws=P1xV1-P2 xV2 Ws= (5x0,3143)-(1x31,708)=-29,6 atmx m3/h

Ws =-29,6x m3/h x (101325 Pa/atm) x (1h/3600s)=-0,83 kW

ηc= 0,85 W=Ws/ ηc=-0,98 kW

HESAPLAMA SONUÇLARI

Giriş

Basıncı

(atm)

Çıkış

Basıncı

(atm)

Giriş

Debisi

(m3/h)

Çıkış

Debisi

(m3/h)

Ƞc Teorik

Güç

(kW)

Gerçek

Güç

(kW)

C-101 1 1,5 234,96 194,38 0,75 2,844 3,791

C-102 5 1 0,1127 11,9964 0,85 -0,3217 -0,378

C-103 5 1 0,3143 31,708 0,85 -0,83 -0,98

FAZ AYIRICI

REAKTÖR

ISI DEĞİŞTİRİCİ

HESAPLAMALAR

U=200 Btu/ft2.h.ºF olarak okundu.

Q=UxAxΔTlm = 11,6 kW

ΔTlm= ΔT1- ΔT2/ln(ΔT1/ΔT2)

ΔTlm= 23,94

11,60 =1,13565xAx23,94 A=0,426 m2

Isı değiştiriciye beslenmesi gereken soğutma suyunun debisi;

Q=mxCpxΔT Cp=4,184 kJ/kg.K

11,60=mx4,184x(30-20) m=0,04 kg/s

HESAPLAMA SONUÇLARIGiriş

Sıcaklığı

(ºC)

Çıkış

Sıcaklığı

(ºC)

Q

(kW)

Giren Su

Sıcaklığı

(ºC)

Çıkan Su

Sıcaklığı

(ºC) ΔTlm

m

(kg/s) A (m2)

E-101 47,5 250 92,91 323 57 32,25 0,084 2,537

E-102 250 50 157,95 30 40 80,8 0,084 1,72

E-103 100 90 2,570 60 90 18,2 0,02 0,248

E-104 185 25 35,23 20 90 30,56 0,12 1,015

E-105 97,2 25 11,6 20 30 23,94 0,04 0,426

DİSTİLASYON KOLONU

HESAPLAMA SONUÇLARID (kmol/s) L (kmol/s) V (kmol/s) Riflaks Csbf Unf (ft/s)

1,103.10-3 3,31.10-3 4,41.10-3 3 0,26 4,19

A (ft2) Çap (ft)

Gerçek Raf

Sayısı

Tepsi Yığını

(m)

Kolon

Yüksekliği (m) ʎ (kJ/kg)

0,015 0,14 19 11 17 2730

QB (kJ/h) Qc (kJ/h) mb (kg/h) mc (kg/h)

737380 -623155 270,10 4969,3

KAYNAKLAR• Bolat, E., Salt İ., Salt, Y., Duranoğlu D., Açıkalın K., Dilmaç Ö.F., (2012-2013), Yıldız Teknik Üniversitesi Proses Tasarımı

Ders Notları, İstanbul.

• Dean, John A. ,(1972), Lange’s Handbook of Chemistry, Professor Emeritus of Chemistry, Hydrocarbon Processing -Halcon Sd Group, Inc.

• MEGEP, (2007), ‘Kimya Teknolojisi Benzen Türevleri ve Prosesleri’, Milli Eğitim Bakanlığı yayınları, Ankara.

• MEGEP, (2008), ‘Kimya Teknolojisi Organik Maddeler-3’, Milli Eğitim Bakanlığı yayınları, Ankara.

• Speight, J., (2002), Chemical and Process Design Handbook, New York.

• Uraz, C., Atalay, S., ve Atalay, F.S., (2004) "Catalytic Hydrogenation of Crotonaldehyde in Trickle Bed Reactor", Chemical and Biochemical Engineering Quarterly, 18 (4), 373-383.

• [1] http://www.nkfu.com/anilin-nedir-anilin-ozellikleri-nelerdir/

• [2] http://www.turkcebilgi.com/ansiklopedi/anilin

• [3] eng.hi138.com/engineering-papers/materials-engineering-papers/200907/61251_manufacturing-technology-on-aniline-overview.asp#

• [4] http://www.ihs.com/products/chemical/planning/ceh/aniline.aspx

• [5] http://www.prweb.com/releases/aniline/amino_benzene/prweb4370264.htm[6] http://mcgroup.co.uk/researches/aniline

• [7]http://ukmk11.ogu.edu.tr/arsiv/ukmk10/koc-pdfe%20%E7evrilmi%FE%20ekli/Tam%20Metinler/Tam%20Metin%202/Canan%20URAZ.pdf

• [8] http://www.clayton.edu/portals/690/chemistry/inventory/MSDS%20aniline.pdf

BİZİDİNLEDİĞİNİZ

İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ