Становление промышленного органического синтеза

Очевидно, решение проблемы возможно при разработке и внедрении  в производство совершенно новых, замкнутых, безотходных технологий. При их применении вода не будет сбрасываться, а будет многократно использоваться в замкнутом цикле. Все побочные продукты будут не выбрасываться в виде отходов, а подвергаться глубокой переработке. Это создаст условия для получения дополнительной нужной человеку продукции и обезопасит окружающую среду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Технологическая  схема и краткое описание процесса  производства стирола

 

Физико-химические основы процесса. Дегидрирование этилбензола до стирола представляет собой обратимую эндотермическую гетерогенную каталитическую реакцию, описываемую уравнением:

С₆Н₅-С₂Н₅↔С₆Н₅-СН=СН₂+Н₂    (1)

Реакция катализируется оксидами и  сульфидами металлов восьмой группы периодической системы. Е промышленности применяют железооксидные катализаторы К-22 состава: Р₂О₃ — 55—80%, Сг₂О₃— 2—28%, К₂СО₃ — 15—35%. Эти катализаторы обладают достаточной активностью в реакции дегидрирования и имеют селективность по стиролу до 90%'.

Энергия активации реакции дегидрирования составляет 152 кДж/моль, поэтому скорость ее сильно зависит от температуры. Это также указывает на то, что реакция протекает в кинетической области. Реакция (1) протекает с поглощением тепла и увеличением объема газообразных продуктов. Следовательно, сдвигу равновесия вправо способствует повышение температуры и понижение давления — общего и парциального этилбензола. Так, например, при температуре 595°С равновесная степень превращения этилбензола при давлении 0,1 МПа равна 0,4, а при давлении 10 кПа — 0,8. Вследствие этого процесс дегидрирования этилбензола проводится при температуре 600 С и общем давлении 0,1 МПа, что соответствует парциальному давлению этилбензола около 10 кПа. Понижение парциального давления этилбензола при заданной степени конверсии позволяет также вести процесс дегидрирования при более низкой температуре.

Для снижения парциального давления этилбензола в реакционную смесь вводят перегретый водяной пар в массовом отношении к этилбензолу 2,5:1. Пар, одновременно, играет роль теплоносителя, обеспечивая приток тепла для осуществления эндотермической реакции .

Реакция дегидрирования этилбензола  на железооксидных катализаторах сопровождается побочными реакциями деструкции (крекинга) этилбензола и взаимодействия их продуктов, приводящими к образованию бензола, толуола, а также метана, этана и оксидов углерода, переходящих в газ:

С₆Н₆

С₆Н₅-С₂Н₅↔ С₆Н₅ -СН=СН₂+Н₂

С₆Н₅-СН₃

Технологическая схема производства стирола дегидрированием этилбензола. Технологический процесс производства стирола из этилбензола состоит из двух основных стадий: дегидрирование этилбензола и выделение стирола-ректификата. Процесс построен как циркуляционный и предусматривает возвращение в цикл избытка этилбензола и использование конденсата водяного пара для выработки свежего перегретого пара.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Исходные  проектные данные

 

№ п\п	Исходные данные	Вариант
1. 2.       3.	В реактор поступает сырье, т\ч Состав сырья (массовые доли),%: Этилбензол Бензол Толуол Конверсия этилбензола,%	100   91 5 4 45

 

В реакторе протекает реакция:

С₆Н₅-С₂Н₅↔С₆Н₅-СН=СН₂+Н₂   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Расчеты  и составление таблицы материального  баланса

 

1. Строим диаграмму материальных потоков

 

 

 

2. Молекулярные массы веществ:

М(этилбензола)=106   М(стирола)=104   М(водорода)=2

3. Массы веществ в сырье (кг/ч)

m(этилбензола)=100000*0,91=91000

m(бензола)=100000*0,05=5000

m(толуола)=100000*0,04=4000

4. Масса вступившего в реакцию этилбензола (кг/ч):

91000*0,45=40950

5. Масса непрореагировавшего этилбензола (кг/ч):

91000-40950=40950

6. Масса образовавшегося стирола (кг/ч):

                                40950      х

С₈Н₁₀↔С₈Н₈+Н₂

40950 – х

106 – 104

х=40950*104/106=40177,36

7. Масса образовавшегося водорода (кг/ч):

                                40950              х

С₈Н₁₀↔С₈Н₈+Н₂

40950 – х

106 – 2

х=40950*2/106=772,64

 

 

Таблица материального баланса

 

№ п\п	Наименование	Кг/ч	%	№ п\п	Наименование	Кг/ч	%
1. 2. 3.	Этилбензол Бензол Толуол	91000 5000 4000	91 5 4	1. 2. 3. 4. 5.	Стирол Бензол Толуол Этилбензол Водород	40177,63 5000 4000 50050 772,64	40 5 4 50 1
	ИТОГО	100000	100		ИТОГО	100000	100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Технологические  показатели процесса

 

1. Выход стирола по данному этилбензолу:

 

β=G_факт/G_теор

G_факт=40177,36

G_теор=?

91000 - G_теор

106 – 104

G_теор=91000*104/106=89283

β=G_факт/G_теор=40177,36/89283=0,45=45%

2. Расходные коэффициенты по этилбензолу:

К_теор=М(этилбензола)/М(стирола)=106/104=1,02

К_практ=m(этилбензола)/m(стирола)=91000/40177.36=2,26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Предложения  по снижению стоимости целевого продукта

 

Себестоимость – это сумма затрат на производство и реализацию продукции. Себестоимость  складывается из стоимости сырья и продуктов, стоимости энергии и топлива, зарплаты персонала, амортизации и цеховых расходов.

В себестоимость  продукции включаются:

- затраты  непосредственно связанные с  выпуском продукции, включая затраты на управление;

- затраты  на освоение продукции новых  видов;

- затраты,  связанные с улучшением качества  продукции, с совершенствованием техники и технологии, организации производства, осуществляемые в ходе производственного процесса (кроме затрат, осуществляемых за счет капиталовложений);

- затраты  на улучшение условий труда,  техники безопасности, повышения квалификации работников;

- затраты  по сбыту.

Различают фабрично-заводскую себестоимость промышленной продукции. Затраты, связанные с производством продукции и оказанием услуг, составляют фабрично-заводскую себестоимость. В состав полной себестоимости, помимо этих затрат, включают внепроизводственные затраты – на реализацию продукции, подготовку кадров, научно-исследовательские и опытные работы.

В химической промышленности быстрый рост объемов  производства предопределил увеличение общей суммы затрат. Изыскание путей снижения себестоимости продукции остается одной из важнейших задач химического производства.

Снижение  себестоимости продукции можно  обеспечить сокращением затрат на сырье, энергию, реагенты, катализаторы, за счет увеличения объемов производства на действующих установках, совершенствования автоматизации, механизации и организации производства, а также ликвидации непроизводительных затрат и потерь всевозможного рода.

С учетом структуры  себестоимости продукции наибольшее снижение ее можно обеспечить улучшением использования сырья: за счет лучшего подбора и подготовки сырья, стабилизации его состава, совершенствования и стабилизации технологического режима, лучшего подбора катализаторов, применения более дешевого сырья.

Важнейший источник снижения себестоимости продукции – повышение интенсивного и интенсивного использования действующих производственных мощностей. Интенсивное использование действующих мощностей можно увеличить увеличением мощности действующих установок. Экстенсивное использование действующих мощностей можно увеличить  сокращением простоев на ремонты, улучшением их организации и уменьшением простоев по организационно-техническим причинам (отсутствие сырья, емкостей, перегрузки катализаторов и т.п.)

В целом по химической промышленности большие  резервы снижения себестоимости кроются в совершенствовании организационной структуры производства, методов управления и улучшения материально-технического снабжения.

Для определения  наиболее существенных и рациональных путей снижения себестоимости продукции в каждом конкретном случае необходим постоянный детальный анализ структуры себестоимости и ее динамики.

Литература

 

1. Оганесян. Э.Т. Руководство по химии: справ. пособие. – М.: Высш. школа, 1987. – 399с., ил.

2. Еремина Е.А. и др. Справочник по химии/ Еремина Е.А., Еремин В.В., Кузьменко Н.Е. – М.: Дрофа, 1996.-208с., ил.

3. Мухленов И.П. Основы химической технологии: учебник для студентов ВУЗов/Мухленов И,П,, Горштейн А.Е., Тумаркина Е.С., 4. Тамбовцева В.А. под ред Мухленова И.П. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1983.,-335с, ил.

5. Соколов Р.С. Химическая технология:учебное пособие для студентов ВУЗов: в 2 томах:Гуманит. Изд. центр ВЛАДОС, 2003.т.2.-368с., ил.

6.  Максименко О. О. Химия: учебное пособие. – М.: Слово. 1999. – 638с.

7. Кузьменко Н.Е. Химия для школьников. М.: Оникс 21 век, 2002. – 544 с., ил.

8. А.С. Егоров. Химия, пособие –репетитор. – М.: Феникс, 2002. 767с., ил.

9. Третьяков Ю.Д. Органическая химия: учебник для студентов вузов. – 3-е изд. Перераб. –М.: Просвещение, 1997. – 287с.

10. Соколов К.П. Общая химическая технология. М.: Просвещение, 1991. – 382 с.

11. Кондраков Н.П. Химия. Учебник для школ. М.: Наука, 2004

 

 

 

 

 

 

Содержание