Производство оксида пропилена

 

         ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО  ОБРАЗОВАНИЮ

 

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

                                      НЕФТИ и ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА

_____________________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

С.А.Низова, Л.И.Толстых, О.П.Лыков, М.В.Чепикова

 

 

 

 

 ПРОИЗВОДСТВО ОКСИДА ПРОПИЛЕНА

 

 

 

Методические  указания для курсового и дипломного проектирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва - 2009

 

           ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО  ОБРАЗОВАНИЮ

 

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ и ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА

_____________________________________________________________________________

 

Кафедра технологии химических веществ для нефтяной и газовой  промышленности

 

 

 

 

С.А.Низова, Л.И.Толстых, О.П.Лыков, М.В.Чепикова

 

 

 

 

ПРОИЗВОДСТВО  ОКСИДА ПРОПИЛЕНА

 

 

 

 

Методические  указания для курсового и дипломного проектирования

 

2-ое издание дополненное  и переработанное

 

Одобрено методической комиссией  факультета химической технологии и экологии.

 

 

 

 

 

Москва – 2009

УДК  661.7

  

С.А.Низова, Л.И.Толстых, О.П.Лыков, М.В.Чепикова. Методические указания для курсового и дипломного проектирования. Производство оксида пропилена. 2-ое изд. дополн. и перераб.- М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2009.- 26 с.

 

 

Даны методические рекомендации для курсового и дипломного проектирования на тему «Производство оксида пропилена». Приведены исходные данные и методика расчета материальных и тепловых балансов производства оксида пропилена. Методические указания предназначены для студентов специальности  240401–Химическая технология органических веществ, бакалавров направления 240100- Химическая технология и биотехнология.

Список литературы - 10  наименований.

 

 

Рецензент – к.х.н., доц. Никонов В.И.

 

 

Методические указания одобрены и рекомендованы к изданию  учебно-методической комиссией факультета химической технологии и экологии РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина.

 

 

Содержание

 

	Стр.
Общие положения…………………………………………..	5
Структура расчетно-пояснительной записки……………..	5
Исходные данные……………………..…………………….	8
Расчет материального баланса………………………….	9
Тепловой расчет реактора эпоксидирования……………………………………………	19
Приложение 1. Титульный  лист курсового проекта (работы)….	22
Приложение 2 . Исходные данные для расчета…………….........	23
Приложение 3. Принципиальная технологическая схема………	24
Литература………………………………………………………….	25

 

1. Общие положения

Выполнение курсового  проекта  по  дисциплине «Химия и  технология органических веществ» имеет  целью приобретение студентами практических навыков при выполнении химико-технологических расчетов и проектировании технологических установок, в том числе установок производства химических реагентов, используемых в нефтегазодобыче, а также закрепление знаний, полученных при изучении теоретического курса.

Курсовой проект выполняется  в виде расчетно-пояснительной записки, включающей также графическую часть (формат А1 и А4). Расчетно-пояснительная записка выполняется  на  компьютере, выполнение графической части возможно как с использованием компьютерной графики, так и от руки с соблюдением требований, содержащихся в пособии [3].

Аналогичные подходы  могут быть использованы при выполнении студентами выпускных бакалаврских работ и дипломных проектов.

 

2. Структура расчетно-пояснительной записки
1.    Титульный лист (Приложение 1).

2. Задание на курсовой проект -  студент получает его на кафедре технологии химических веществ для нефтяной и газовой промышленности у преподавателя – руководителя курсового проекта. В задании указывается тема курсового проекта; производительность установки, другие исходные данные выбираются  в соответствии с предложенными вариантами (Приложение 2) или корректируются преподавателем.

3.   Оглавление.

4. Введение - следует показать объемы добычи нефти и газа в РФ, основные осложнения в работе нефтегазопромыслового оборудования, связанные с коррозией металлов, современное состояние применения ингибиторов коррозии и бактерицидов в нефтегазодобыче.
5. Литературный обзор - рассматривается классификация и механизм действия ингибиторов коррозии и бактерицидов, основные методы получения ингибиторов на основе четвертичных аммониевых и пиридиновых солей, технологии использования в нефтедобыче, методы оценки их эффективности. В тексте обязательны ссылки на цитированную литературу, список использованной литературы приводится в конце курсового проекта и должен содержать не менее 3 – 5 ссылок на публикации по данной теме последних пяти лет.

Дается характеристика сырья, рассматриваются основные и побочные реакции, лежащие в основе процесса, условия его осуществления, приводится анализ методов синтеза целевого продукта, его свойств, основных направлений применения целевого продукта, масштабы его производства в настоящее время и перспективы развития.

Характеристика сырья  и готовой  продукции может быть представлена в виде таблицы основных характеристик (химическая формула, молекулярная масса, растворимость, плотность, вязкость, температуры кипения и плавления, токсикологические характеристики, экологическая опасность и т.д.) с указанием литературных источников информации.

6. Технологическая схема процесса (Приложение 3) - включает графическую часть и ее описание с указанием параметров технологического режима  и способов их регулирования, описанием  устройства и принципов работы основных аппаратов. Выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД [3] в формате А4 и А1; обозначения аппаратов на чертежах и в пояснительной записке должны соответствовать друг другу.

7. Исходные данные для расчета - приводится таблица конкретных исходных данных в соответствии с вариантом задания, указаниями преподавателя и методическими  указаниями к курсовому проекту.

8.    Материальный баланс производства по стадиям.

9. Технологический расчет реактора и вспомогательного оборудования (по  согласованию с преподавателем) - включает стандартный расчет необходимого объема аппаратов (реакторов с перемешивающим устройством), их количества, тепловые балансы аппаратов с определением поверхности теплообмена. Тепловой эффект реакции и другие необходимые теплофизические параметры могут быть рассчитаны студентом на основании знаний и навыков, полученных в курсе «Физическая химия» с помощью программы ChemOffice 2005, MOPAC, PM3.

10.   Список использованной литературы, ссылки на которую даются по ходу изложения литературного материала и проводимых расчетов.

 

III. Исходные данные

Выдаются  руководителем курсового проекта на основании данных производства оксида пропилена на Нижнекамском нефтехимическом комбинате и данных варианта , приведенных в методическом указании.

Наименование  параметров	Обозначение	Ед. измерения	Значения
1. Производительность  по оксиду пропилена		тыс.т/год
2.Число рабочих часов  установки в году	n	ч
3. Потери оксда пропилена , кг/ч в том числе потери за счет осмоления оксида пропилена  в реакторах эпоксидирования , кг/ч		%мас.       %
4.Селективность расходования гидропероксида этилбензола (ГПЭБ) на образование оксида пропилена		%
5.Конверсия (ГПЭБ) в  процессе эпоксидирования		%
6.Мольное соотношение  С3Н6:ГПЭБ		моли
7.Доли ГПЭБ, прореагировавшего  в побочных реакциях ( ), приведены  в разделе расчета материального баланса
8.Количество пропилена,  подаваемого в реактор эпоксидирования:		кг/ч	рассчит.
9.Потери пропилена		%   кг/ч	рассчит.
10.Мольное соотношение  Мо:ГП соответствует концентрации  молибдена, подаваемого на эпоксидирование		моли
11.Конверсия ГПЭБ в  процессе приготовления каталитического  комплекса		%

Значения в пунктах 1-7 и 10-11 берутся из данных варианта.

 

IV. Расчет материального баланса

Часовая производительность по оксиду пропилена, кг/ч

                                                                                                                                                        

                                                                                                                               

 

 

 

 

 

 

 

Рис.I: 1 – блок приготовления катализатора,

           2 – отстойник,

           3 – реакторный блок эпоксидирования,

4. – блок дистилляции эпоксидата.

2.1.Расход ГПЭБ определяют, исходя из стехиометрических соотношений эпоксидирования пропилена гидропероксидом с учетом конверсии и селективности расходования ГПЭБ, кг/ч

 

Состав раствора ГПЭБ в этилбензоле представлен в  табл.1.

таблица 1

Состав раствора ГПЭБ в этилбензоле
№ п/п	компоненты	кг/ч	% масс
1	ГПЭБ		25
2	этилбензол		69,71
3	ацетофенон		3,4
4	МФК		1,68
5	бензальдегид		0,12
6	бензойная к-та		0,08
7	толуол		0,01
	ИТОГО		100

 

2.2.Расход пропилена на основную и побочные реакции, расчет количества образовавшихся продуктов реакции проводится, исходя из соответствующих стехиометрических соотношений с учетом доли ГПЭБ, вступившего в каждую из реакций, кг/ч:

а)

а)

 

 

 

 

 кг/ч,  

 

 

б)

 

 

 

(доля ГПЭБ, вступившего в эту  реакцию, )

 

  ,

 

в)

                                                                                                                    

 

 

 

(доля ГПЭБ, вступившего в эту  реакцию,  )

,              

 

 

 

 

 

г)

 

 

 

(доля ГПЭБ, вступившего в эту  реакцию,  )

,          

 

 

 

д)

 

 

 

(доля ГПЭБ, вступившего в эту  реакцию,  )

,              

 

 

 

е)

 

 

 

 

По реакции е) расходуется основная доля неселективно прореагировавшего  ГПЭБ. Поэтому при варьировании селективности  изменяющуюся доля неселективного разложения ГПЭБ относят к этой реакции. Доля ГПЭБ, неселективно прореагировавшего в реакциях б), в), г), д), ж), оставляют без изменения ( , к=б,в,г,д,ж). так при С=78% ; при С=77%   ; при С=79% .

 

,                                   

 

 

ж)

 

 

(доля ГПЭБ, вступившего  в эту реакцию,  )

 

Итак,

 

2.3.Количество пропилена,  подаваемого в реактор, определяют, исходя из мольного соотношения  С₃Н₆:ГПЭБ=7,5:1

 

Конверсия пропилена

Составы свежей и возвратной пропиленовой фракции даны в таблице 2 и 3.

таблица 2

Состав свежей пропиленовой фракции                     

 

№ п/п	компоненты	кг/ч	% масс
1	пропилен		99,8
2	пропан		0,2
	итого		100

 

таблица 3