Рассчитать и спроектировать узел дегидрирования этилбензола производительностью 50000т стирола в год

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Ноября 2011 в 01:49, курсовая работа

Описание

Стирол – представляет собой бесцветную жидкость со специфическим запахом; tпл — 30,6 °С, tкип145,2 °С, плотность 0,906 г/см3 (20 °С); практически нерастворим в воде, смешивается с большинством органических растворителей. Стирол легко окисляется, присоединяет галогены, полимеризуется и сополимеризуется с различными мономерами. Полимеризация происходит уже при комнатной температуре (иногда со взрывом), поэтому при хранении С. стабилизируют антиоксидантами (например, треотбутилпирокатехином, гидрохиноном).

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТОДА ПРОИЗВОДСТА СТИРОЛА
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, ПОЛУПРОДУКТОВ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов
Характеристика готовой продукции
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА
МАТЕРИАЛЬНЫЙ РАСЧЕТ СТАДИИ ДЕГИДРИРОВАНИЯ ЭТИЛБЕНЗОЛА
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

Скачать (362.63 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа состоит из  1 файл

Стирол 50 (2).doc

— 1.05 Мб (Скачать документ)

     Процесс испытан на полупромышленной установке  мощностью 1,2 тыс.т/год в г. Мантуя (Италия). Реакция дегидрирования этилбензола проводится в трубчатом реакторе с циркуляцией расплава солей в межтрубном пространстве при атмосферном давлении или под вакуумом. Процесс характеризуется относительно высокими показателями конверсии этилбензола и селективности, а также пониженным расходом водяного пара. Срок службы катализатора – 1,5-2 года. Промышленного внедрения нет [4,5].

     В качестве теплоносителя, вводимого в межтрубное пространство, кроме расплава солей, может использоваться водяной пар  [6], а также  в ряде ранних патентов предлагается производить обогрев трубок электрическим током [7-9].

     Как уже отмечалось, изотермические реактора, как и указанные способы подвода тепла дорогостоящие, при небольшой единичной мощности реакторов. 
 

     Таким образом, проведенный анализ научной, технической и рекламной информации, показывает, что технологии промышленного производства стирола, реакционные узлы и схемы и разделения углеводородного конденсата в России и за рубежом довольно близки по характеристикам и отличаются конструкцией аппаратов и применяемыми катализаторами. 

 

     

     2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА 

      Стирол  производится катализаторным дегидрированием этилбензола с последующей ректификацией продукта для выделения стирола-ректификата со степенью частоты 99,8%. Процесс дегидрирования осуществляется в присутствии водного пара  на катализаторе, основу которого составляет оксид железа (III) с добавками соединений калия, рубидия и циркония.

     Для предотвращения полимеризации стирола  в процессе его получения используется также ингибитор ИПОН.

     Технологический процесс осуществляется непрерывно, по одному потоку.

      Водяной пар способствует снижению парциального давления компонентов, что способствует сдвигу эндотермической реакции дегидрирования в сторону образования стирола, сокращению побочных реакций на поверхности.

     Реакция дегидрирования проводится в двухступенчатом  адиабатическом реакторе, с промежуточным подводом тепла через межступенчатый подогреватель. Температура процесса 550-640°С соотношение этилбензол : пар равно   1 : 2÷3,5

     Основная  реакция дегидрирования:

   (2.1)

     Реакция дегидрирования является обратимой  и эндотермической.

     Кроме основной реакции протекает ряд  побочных реакций с образованием бензола, толуола, метана, этилена, окиси  углерода, двуокиси углерода, кокса.

             (2.2)

              (2.3)

     CH4↔C+2H2          (2.4)

     C2H4↔2C+2H2

     Изопропилбензол, содержащийся в этилбензоле, в процессе дегидрирования превращается в альфа-метилстирол  по реакции:

        (2.5)

     Диэтилбензол  в процессе превращается частично в  дивинилбензол: 

     С6H4-(CH2-CH3)2↔ С6H4-(CH=CH2)2+H2     (2.6) 

     Дивинилбензол полимеризуется с образованием нерастворимых  полимеров в колоннах ректификации. 

     Наличие бензола приводит к образованию  дифенила:

          (2.7)

     Одновременно  идут реакции дегидроконденсации с получением полициклических соединений – двухзамещенных стильбенов, фенантренов, нафталинов. 

     Углерод, образуется при разложении углеводородов, удаляется с катализатора водяным  паром:

     С+H2O↔CO+H2         (2.8)

     CO+H2O↔CO2+H2        (2.9)

     C+2H2O↔ CO2+H2        (2.10)

     Температура начала контакта около 590 °С. За счет эндотермической  реакции температура контакта газа на выходе из реактора 1-й ступени  снижается на 35 °С. Перед поступлением на 2-ю ступень реактора контактный газ подогревается в межступенчатом подогревателе до 600-620 °С. На выходе из реактора 2-ой ступени температура снижается на 35 °С. 

     Процесс дегидрирования протекает с увеличением  объема.

     Парциальное давление компонента в смеси –  это давление одного только этого  компонента, как если бы он один занимал данный объем.

     Общее давление в системе – равно  сумме парциальных давлений всех компонентов смеси.

     По  принципу Ле-Шателье, снижение парциального давления сдвигает равновесие в сторону  образования конечного продукта и сокращает образование побочных реакций.

     Поэтому в процессе дегидрирования для снижения парциального давления вместе с этилбензолом подается водяной пар.

     Водяной пар является также теплоносителем для эндотермической реакции  дегидрирования. Кроме того, пар  непрерывно удаляется с катализатора углерод, образующийся в процессе реакции, реагируя с ним, с образованием водяного газа. 

 

     

     3. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, ПОЛУПРОДУКТОВ  И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ 

     3.1. Характеристика сырья, материалов, полупродуктов 

Таблица 2.1

№

п/п

 Наименование  сырья, материалов, полупродуктов Тип Государственный или отраслевой стандарт, СТП, ТУ, ТР или методика Показатели  по стандарту, обязательные для проверки Прочие  показатели Показатели  пожароопасности  и токсичности
1 2 3 4 5 6 7
1 Этилбензол

сырье ГОСТ 9385-77, высший сорт
  1. внешний вид – бесцветная прозрачная жидкость
  2. массовая доля э/б – не менее 99,9%
  3. массовая доля изопропилбензола – не более 0,01%
  4. плотность (при 20°С) 0,866-0,870 г/см3
  5. массовая доля хлора – не более 0,005%
  1. реакция водной вытяжки – нейтральная.
  2. фракционный состав (при 760 мм.рт.ст):
а) температура  конца перегонки – не выше 136,3°С

б) в пределах температур начала и конца перегонки  должно отгоняться по объему не менее 95%

в) температура  начала перегонки – не ниже 135,8°С.

 1) предел взрываемости  – 0,92-3,9% об.

2) температура  вспышки – 20°С

3) температура  воспламенения – 18-45°С

4) температура  самовоспламенения - 533°С

5) ПДК – 50 мг/м3

6) действует  на организм – как наркотик

2 Катализатор марки  «Стиромакс» Материал        
3 ИПОН ингибитор        
4 Вода оборотная  энергоресурс ТР №8-21

Цеха №21
  1. Температура – не более 25 °С
  2. Давление – не менее 2 кгс/см2
    
5 Пар водяной энергоресурс ТР цеха №22
  1. содержание хлоридов – отсутствуют
  2. рН конденсата (при 25 °С) – 6-8,5
  3. температура – 160-180°С
  4. давление – 6-12 кгс/см2
  5. расход – не менее 19,5 тн/ч
    
 
 

Продолжение таблицы 3.1

№

п/п

 Наименование  сырья, материалов, полупродуктов Тип Государственный или отраслевой стандарт, СТП, ТУ, ТР или методика Показатели  по стандарту, обязательные для проверки Прочие  показатели Показатели  пожароопасности  и токсичности
1 2 3 4 5 6 7
6 Азот газообразный технический N2 энергоресурс ТР цеха №23, высший сорт
  1. чистота азота – не менее 99,9%
  2. содержание кислорода – не более 0,0002%
  3. давление – не менее 2,0 кгс/см2
    
7 Вода обесоленная энергоресурс ТР цеха №21
  1. общее солесодержание – не более 5,0 мг/л
  2. рН – 5,5-7,0
    
8 Воздух осушенный энергоресурс ТР цеха №23
  1. Точка росы =     -40°С
  2. давление= 2,9-6,0 кгс/см2
   
9 Холод (раствор  этиленгликоля) энергоресурс ТР цеха №23
  1. Состав:
- этиленгликоль

- вода

- фосфорно-кислый  натрий двухзамещенный Na2HPO4

- декстрин картофельный

  1. внешний вид – слабомутнная желтоватая жидкость
  2. рН – не более 8,5
  1. удельный вес – 1,0675-2,0725 г/см3
  2. коэффициент преломления – не менее 1,390
  3. Разгонка:
- фракция, выкипающая при температуре выше 150°С, не более 47 %вес

- остаток кипящий  выше 150 °С, не менее 52% вес

- потери –  не более 1 %

  1. содержание золы – не более 0,4%
  2. содержание Na2HPO4 – 2,5-3,5 г/л
  3. температура замерзания – не выше -40°С
  4. содержание хлоридов – не более 0,0007 %
  1. ПДК=100мг/м3
  2. действует на организм как нервный яд
 
 

Продолжение таблицы 3.1

№

п/п

 Наименование  сырья, материалов, полупродуктов Тип Государственный или отраслевой стандарт, СТП, ТУ, ТР или методика Показатели  по стандарту, обязательные для проверки Прочие  показатели Показатели  пожароопасности  и токсичности
1 2 3 4 5 6 7
10 Бензол –  толуольная фракция (бентол) Жидкий отход ТУ
  1. внешний вид – бесцветная или слабо желтая жидкость
  2. плотность – 0,867-0,873 г/см3
  3. содержание бензола – не более 65%
  4. содержание толуола – не менее 35%
  5. содержание этилбензола, стирола – не более 6%
  
  1. температура вспышки - 4°С
  2. температура самовоспламенения - 615°С
  3. температура воспламенения – 24-25°С
  4. нижний предел взрываемости – 1,2% об.
  5. верхний предел взрываемости – 1,2%об
  6. ПДК – 20 мг/м3
11 КОРС Жидкий отход        
 
 

 

     

         3.2. Характеристика производимой продукции 

     Готовым продуктом является стирол – ректификат марки СДЭБ, получаемый методом каталитического дегидрирования этилбензола с последующей ректификацией продуктов дегидрирования для выделения стирола с содержанием основного вещества не менее 99,80%.

     Стирол  марки СДЭБ выпускается в соответствии с ГОСТ 10003-90 «Стирол» и должен удовлетворять  требованиям и нормам, приведенным  в таблице №2 

Информация о работе Рассчитать и спроектировать узел дегидрирования этилбензола производительностью 50000т стирола в год