На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


дипломная работа Проектирование цеха по производству стирола

Информация:

Тип работы: дипломная работа. Добавлен: 30.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 29. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


                                            ВВЕДЕНИЕ 

      Нефтедобывающая отрасль – это локомотив казахстанской  экономики, она имеет более чем  вековую историю зарождения и  становления.
      В отличие от многих стран Казахстан  для развития многих отраслей нефтехимической  промышленности располагает собственной сырьевой базой, включая природные и попутные газы, газообразные и жидкие углеводороды, получаемые при разгонке, крекинге нефти, каталитическом риформинге и т.д.
      Стирол - один из важнейших продуктов нефтехимии. Стирол впервые был выделен и идентифицирован в 1839 году Е.Симоном из стиракса – смолы амбрового дерева. Им же было дано современное название углеводорода.
      Высокая эффективность применения стирола  в  процессах, нефтехимического и  органического синтеза активно  направляет работы по совершенствованию техники промысловой и заводской переработки минерального сырья.
      Переоценка  необходимого технического уровня промысловой  и заводской обработки и переработки  стирола позволит решить несколько  важных народно-хозяйтсвенных задач для промышленности нефтяного синтеза, качественная подготовка товарного стирола, борьба с потерями и осложнениями при его транспорте, повышение отдачи на вложенный капитал: для народного хозяйства в целом - вовлечение в хозяйственный оборот количества ценного нефтяного сырья.
      Ш. Жерар и А. Каур в 1841 году получили стирол разложением коричной кислоты, определили его состав и дали название «циннамон».
      В 1845 году Э.Копп установил тождественность  обоих веществ.
      В 1867 А. Бертло синтезировал стирол, пропуская через раскаленную трубку смесь паров бензола и ацетилена. Он же установил присутствие стирола в ксилольной фракции каменноугольной смолы. Стирол содержится также во многих продуктах термической деструкции органических веществ, в продуктах пиролиза природного газа, крекинга и пиролиза нефтепродуктов и сланцевом масле.
      Основным промышленным способом получения стирола является дегидрирование этилбензола который получают главным образом алкилированием бензола этиленом. Стирол образуется и при термическом дегидрировании этилбензола. Однако в этом случае выход стирола не превышает 50-55%.
      В ходе данной работы должен быть проведен аналитический обзор по данной теме. Настоящий дипломный проект посвящается возможности решения одной из проблем, имеющих важное и актуальное значение в мировой нефтеперерабатывающей промышленности. Данное решение заключает в себе такое направление, что обеспечит наиболее высокий экономический результат производства. 
 

      1 Литературный обзор 

      1.1 Стирол - целевая продукция  

      Стирол  представляет собой бесцветную жидкость - мономер, содержащий альдегиды и кетоны, образующиеся из стирола на воздухе, имеет едкий резкий запах. Смесь воздуха со стиролом при содержании последнего 1,1—6,1% (по объему) взрывается. Стирол легко смешивается в любых соотношениях с большинством органических растворителей (неполярных и слабополярных): низшими спиртами, алифатическими, ароматическими хлорированными углеводородами, нитропарафинами, сероуглеродом и т. д. Растворимость стирола в высших спиртах, кетонах и эфирах ограничена, в воде он почти нерастворим (0,03%), но вода в стироле также растворяется плохо (0,07%).
      Стирол  является хорошим растворителем  органических перекисей, хинона и третичного бутил-пирокатехина. Стирол легко окисляется кислородом воздуха с образованием бензальдегида и формальдегида и перекисей, инициирующих его полимеризацию. Пары стирола образуют с воздухом в узком интервале концентраций взрывчатые смеси с пределами воспламенения 1, и 6,1% об.
      Стирол  легко полимеризуется с выделением тепла, особенно при нагревании, образуя метастирол -  стекловидную твёрдую массу, которая представляет твёрдый раствор полистирола в стироле. Тепловой эффект полимеризации составляет 74, кДж/моль. Во избежание самопроизвольной полимеризации стирол хранится и транспортируется в присутствии ингибиторов -  гидрохинона, n-трет-бутил-пирокатехина, диоксим-n-хинона и др., которые перед использованием удаляются перегонкой продукта в вакууме или промывкой раствором гидроксида натрия.
      Стирол  – очень токсичное вещество (сильный яд с ярко выраженным кумулятивным действием). При попадании через органы дыхания вызывает тяжелое отравление. Стирол вызывает тяжелое раздражение кожи, при попадании на нее. При попадании внутрь отравляюще действует на нервную и сосудистую системы. Предельно допустимая концентрации составляет 5 мг/м3. Прием внутрь 5-10 мл приводит к тяжелому отравлению, доза 30 мл и более может быть смертельной.
      Пары  стирола в высоких концентрациях  вызывают слезотечение и раздражение дыхательных путей. ПДК составляет 0,5 мг/м3, для производственных помещений допускается 5,0 мг/м3.
      Серьезнейшей  экологической проблемой стали  отходы промышленного производства стирола. Уже известно, какой вред они наносят окружающей среде. В  настоящее время делаются попытки  уменьшить количество отходов, загрязняющих окружающую среду. Известно, что даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные минеральные вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Воды такого качества могут стать пригодными для потребления только после многократного разбавления чистой водой. 
 

      1.2 Применение стирола 

      Стирол  находит очень широкое применение в промышленности. Стирол является мономером в производстве полистирола, а также в сочетании с другими мономерами дает различные сополимеры: АБС-пластики, бутадиен-стирольные каучуки, термоэластопласты, сополимеров с акрилонитрилом (пластики САН), винилхлоридом, дивинилбензолом - сырье для ионообменных смол. Из полистиролов производят широчайшую гамму изделий, которые в первую очередь применяются в бытовой сфере деятельности человека (одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т. д.), а также строительной индустрии (теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка, сандвич панели), облицовочные и декоративные материалы (потолочный багет, потолочная декоративная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы, полимерные концентраты), медицинское направление (части систем переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты). Вспененный полистирол (пенополистирол) представляет собой материал повышенной теплоизоляции, получаемый вспениванием полистирола при высоко температурной обработке. Вспенивающийся полистирол после высокотемпературной температурной обработки водой или паром может использоваться в качестве фильтрующего материала (фильтрующей насадки) в колонных фильтрах при водоподготовке и очистке сточных вод.
      Высокие электротехнические показатели полистирола  в области сверхвысоких частот позволяют  применять его в производстве: диэлектрических антенн, опор коаксиальных кабелей. Могут быть получены тонкие пленки (до 100 мкм), а в смеси с сополимерами (стирол-бутадиен-стирол) до 20 мкм, которые также успешно применяются в упаковочной и кондитерской индустрии, а также производстве конденсаторов. Ударопрочный полистирол и его модификации получили широкое применение в сфере бытовой техники и электроники (корпусные элементы бытовых приборов).
      АБС-пластики применяются для изготовления крупных  деталей автомобилей (приборных щитков, элементов ручного управления, радиаторной решётки), корпусов крупной бытовой техники, радио- и телеаппаратуры, деталей электроосветительных и электронных приборов, пылесосов, кофеварок, пультов управления, телефонов, факсовых аппаратов, компьютеров, мониторов, принтеров, калькуляторов, другой бытовой и оргтехники, корпусов промышленных аккумуляторов, спортинвентаря, деталей оружия, мебели, изделий сантехники, выключателей, переключателей,  канцелярских изделий,  настольных принадлежностей,  игрушек, детских конструкторов,  чемоданов, контейнеров, деталей медицинского оборудования, медицинских принадлежностей (гамма-стерилизация), смарт-карт.
      Резины  на основе бутадиен-стирольных каучуков, содержащие активные наполнители, характеризуются  достаточно высокими прочностными св-вами, износостойкостью и эластичностью. Вулканизаты низкотемпературных эмульсионных каучуков превосходят по прочностным свойствам вулканизаты высокотемпературных. Резины из бутадиен-стирольного каучука, синтезированного в растворе, обладают несколько лучшей морозостойкостью, эластичностью и износостойкостью и меньшим теплообразованием, чем резины из эмульсионных каучуков. С увеличением содержания в макромолекуле каучука стирольных звеньев возрастают прочность при растяжении и сопротивление раздиру.
      САН пластик обладает высокой жесткостью и является хорошим диэлектриком. Он обладает более высокой стойкостью к удару по сравнению с полистиролом общего назначения. САН пластик используется в производстве деталей электротехники, предметов обихода и сантехники, бытовой и офисной техники, канцелярских принадлежностей, игрушек, деталей оружия и т.п 

          
        1.3 Способы получения стирола 

      1.3.1 Пероксидный метод получения стирола (Халкон-процесс). 

      Это процесс совместного синтеза  стирола и оксида пропилена из ЭБ и пропилена. Этилбензол получают из бензола и этилена.
      Оксид пропилена используется в синтезе  простых полиэфиров, из которых получают полиуретаны. В этой области используется 66-70% производимого оксида пропилена, около 20 % оксида пропилена превращают в моно- и дипропиленгликоль (менее токсичные, чем этиленгликоли). Кроме того, из оксида пропилена в промышленных масштабах получают неионогенные ПАВ (проксанолы и проксамины), пропиленоксидные каучуки, аллиловый спирт, пропилен карбонат и т.д. 
 

        1.3.2 Стадия жидкофазного окисления этилбензола 

                    (1) 

      Жидкофазное окисление этилбензола молекулярным кислородом – медленная цепная реакция  с вырожденным разветвлением  цепи. Ионы щелочных металлов увеличивают скорость процесса. Наряду с гидропероксидом этилбензола в процессе образуются побочные продукты: метилфенилкарбинол, ацетофенон и др. Процесс проводят при температуре 140-150 и давлении 0,3-0,5 Мпа. Скорость накопления гидропероксида в зависимости от температуры 35-80 , степень превращения этилбензола-15-17%, селективность- 82-85%.
      Реакции разложения гидропероксида в условиях окисления вносят довольно заметный вклад в образование побочных продуктов. Для повышения селективности реакторная система должна быть максимально приближена к системе идеального вытеснения (обычно каскад 3-х и более реакторов).Концентрация гидропероксида этилбензола на выходе из каскада 10-12%. Перед эпоксидированием поток укрепляется до 25 %. Ионы щелочных металлов, инициирующие окисление этилбензола, перед эпоксидированием необходимо удалять. 
 

        1.3.3 Реакция эпоксидирования пропилена: 

       (2) 

      Эпоксидирование пропилена проводят при 115 . Степень конверсии гидропероксида этилбензола 97-98%, катализаторы – молибденсодержащие комплексы.
      Эффективность этого процесса зависит от многих факторов. Важнейшими из них являются температура, состав реакционной смеси, концентрация катализатора, время реакции, концентрация каталитических ядов в исходных продуктах.
      На  практике используют каскадные системы  из реакторов смешения (выход оксида пропилена- 83-86%) или комбинируют  реактора смешения и вытеснения (выход оксида пропилена – 90%).
      Реакция дегидратации метилфенилкарбинола: 

         (3) 

      Дегидратацию  метилфенилкарбинола проводят в  газовой фазе при температуре 180-280 и атмосферном давлении. Катализатор . Степень конверсии метилфенилкарбинола - 85%, селективность 95%. 
 

      1.3.4 Окислительное метилирование толуола. 

      Традиционные  методы получения стирола базируются на переработке бензола и этилена, причем на синтез стирола расходуется 50% бензола и 10%   этилена, производимых в мире. Растущая потребность в  стироле стала  лимитироваться производством  бензола, что вынуждает вести поиск альтернативного сырья. В химическую переработку все шире стал вовлекаться толуол, 70% которого перерабатывается в бензол.
      В СССР был разработан процесс окислительного метилирования толуола. Главные  продукты – этилбензол и стирол. 

          (4)
          
      В реакции также образуются бензол, фенол и крезол. Реакция протекает  при 700-750 с суммарным выходом целевых продуктов более 90-95% при степени конверсии толуола 40-50% за один проход. Выход этилбензола и стирола – 45-50%. Содержание стирола в смеси с этилбензолом – 60%.
      Этот  процесс открывает перспективу  для создания комплексного промышленного  производства бензола, стирола и  фенолов в одну стадию из природного газа и толуола (добавки этана, пропана, изобутана, содержащиеся в природном газе инициируют процесс). Разработка такого процесса позволит заменить бензол, используемый в качестве сырья при производстве нефтехимических продуктов, на толуол, который является доступным продуктом как нефтепереработки, так и углехимии. 
 

      
        Процесс получения стирола  из бутадиена.
 
      Фирма Dow Chemical разработала процесс получения стирола из бутадиена.
      Стадия  получения винилциклогексена: 

         (5) 

           На первой стадии бутадиен  в жидкой фазе димеризуют в винилциклогексен при 100 и давлении 1,9Мпа на медь цеолитных катализаторах. Селективность образования винилциклогексена – 99%, при степени конверсии – 90%.
      Окислительное дегидрирование винилциклогексена 

         (6)
             
      Вторую  стадию проводят в газовой фазе при 400 и 0,6Мпа. Степень конверсии винилциклогексена - 90%, селективность образования стирола – 92%.
      Технология  этого процесса отрабатывается на пилотной установке. 

             
             

      1.3.6 Окислительное винилирование бензола 

      Ряд японских фирм занимаются разработкой  процесса получения стирола из бензола  в одну стадию.
      
      (7) 

      Есть  данные о том, что этот процесс  идет в присутствии Rh катализаторов. 

              
      1.3.7 Синтез стирола через стильбен
      
        (8)
        (9)
      (10)                            
 

      Процесс окислительной димеризации толуола  в стильбен (через образование 1,2-дифенилэтана) идет при 600 в присутствии гетерогенного катализатора .
      Реакция метатезиса стильбена с этиленом  идет при 450 в присутствии гетерогенного катализатора . 

               
      1.4 Каталитическое дегидрирование  этилбензола. Физико-химические  основы процесса. 

      Основным  методом промышленного производства стирола является каталитическое дегидрирование этилбензола. Стирол получают каталитическим дегидрированием этилбензола с последующей ректификацией продуктов дегидрирования для выделения стирола с содержанием основного вещества не менее 99,8 %.
      Дегидрирование  этилбензола осуществляется в присутствии водяного пара на катализаторе марки К-28У, содержащим оксид железа и небольшое количество соединений калия, рубидия, циркония. Водяной пар вводится для снижения парциального давления процесса, что способствует сдвигу равновесия реакции в сторону образования стирола, сокращению побочных реакций на поверхности катализатора.
      Реакция дегидрирования этилбензола производится в двухступенчатом адиабатическом реакторе с промежуточным подводом тепла через межступенчатый подогреватель. Температура процесса 550-6400С, соотношение этилбензол: пар равно 1:3?3,5, давление над слоем катализатора не более 1 атм.
     Основная  реакция дегидрирования: 

       CH-CH2-CH3                                                CH-CH2=CH2
     /    \\                                                          /    \\
        НС    СН                                               НС    СН 
         cc          c                                                       cc          c +H2         (11)
        HC      CH                                                    HC      CH
       \    //                                                          \    //
             CH                                                                CH                                                                      

     Побочные реакции:
         C6H6-CH2CH3                       C6H6 + CH2=CH                                      (12)
         C6H6-CH2CH3                    C6H5-CH3 + CH4                                        (13)
         C6H6-CH2CH3 + 2H2O                           C6H5-CH3 + CO2 + 3H2                 (14)
        CH4                     C + 2H2                                                                              (15)
         C2H4                     2C + 3H2                                                                           (16)
               
     Изопропилбензол, содержащийся в этилбензоле, в процессе дегидрирования превращается в L-метилстирол:
      
       C6H6-CH3-CH3                            C6H6-CH2-CH3  + Н2                                             (17)
      С6H4(C2H5)2                                  С6H4(C2H3)2  + 2Н2                                      (18)
             
        Дивинилбензол полимеризуется с образованием нерастворимых полимеров в колоннах ректификации.
      Наличие бензола приводит к образованию  дивинила:
            
        2C6H6                                                        C6H5-C6H5 + Н2                                                (19) 

      Одновременно  идут реакции дегидроконденсации с  получением полициклических соединений – двухзамещенных стильбенов, фенантренов, нафталинов.
     Углерод, образующийся при разделении углеводородов, удаляется с катализатора водяным  паром: 

      C + H2O  CO + H2                                                                         (20)
      CO + H2O  CO2 + H2                                                                       (21)
      C + 2H2O  CO2 + 2H2                                                                     (22) 

     Для предотвращения полимеризации стирола  в процессе его получения используются также ингибиторы: парахинондиоксим (ДОХ), 4-нитрофенол – отход (ПХФ), 2,6-дитретбутил-4-диметиламинометилфенол [2]. 

             
      1.4.1 Этилбензол -  сырьё для получения стирола 

      Этилбензол, С6Н5СН2СН3, мол. м. 106,16; бесцветная жидкость с запахом бензола; т. пл. -94,97 °С, т. кип. 136,19 °С, 25,88оС/10 мм рт. ст.; 0,8671; 1,4958; 0,637 мПа х с (20°С); 1,97 х 10-30 Кл х м;   (жидкость) 186,56 Дж/(моль-К), (газ) 128,49 Дж/(моль х К); (жидкость) -12,48 кДж/моль, (газ) -29,71 кДж/моль; 86,3 Дж/г, -4568,6 кДж/моль; (жидкость) 255,35 Дж/(моль х К), (газ) 360,69 Дж/(моль х К); 2,41 (20°С). Растворимость в воде 0,014 г в 100 г (15°С); смешивается с большинством органических растворителей. Образует пикрат с т. пл. 96,6°С.
      Обладает  свойствами ароматических соединений. При действии Cl2 или Вr2 на этилбензол в газовой фазе в отсутствие катализатора на свету или при температуре кипения этилбензола происходит замещение в боковой цепи с образованием (1-галогенэтил)- и (2-галогенэтил) бензолов. Галогенирование в жидкой фазе при низких температурах в присутствии катализаторов (А1С13, FeBr3, I2 и др.) приводит к о- и n-галогенпроизводным. Нитрование HNO3 (d= 1,5) и сульфирование идёт в бензольное кольцо с образованием соответствующих моно-, ди- и тринитропроизводных. При окислении СrО3 или разбавленной HNO3 этилбензол превращается в бензойную кислоту и ацетофенон, при окислении раствором Na2Cr2O7 в автоклаве при температуре 250°С в течение 1 ч - в натриевую соль фенилуксусной кислоты (выход 89%). Жидкофазное окисление этилбензола в присутствии ацетата Мn приводит к -фенилэтиловому спирту, который при 300°С в присутствии TiO2 превращается в стирол. При окислении кислородом воздуха при 130°С и 0,5 МПа этилбензол образует гидропероксид, который при 11О°С в присутствии нафтенатов W или Мо с пропиленом образует пропиленоксид и фенилэтиловый спирт.
      При пропускании паров при 360°С над  катализатором на основе оксидов Zn или Сr этилбензол с выходом 90-92% дегидрируется  в стирол.
      Этилбензол  содержится в сырой нефти, продуктах дегидрирования нефтяных фракций и легких фракциях смолы коксования угля, откуда он может быть легко выделен. В промышленности получают главным образом из бензола и этилена по реакции Фриделя-Крафтса. Это способ алкилирования и ацилирования бензола и этилена  в присутствии катализаторов кислотного характера, например AlCl3, BF3, ZnCl2, FeCI3, минеральных кислот, окислов, катионообменных смол. Алкилирующими агентами служат алкилгалогениды, олефины, спирты, сложные эфиры; ацилирующими — карбоновые кислоты, их галогенангидриды и ангидриды.
     Реакция Фриделя-Крафтса — типичное электрофильное замещение в ароматическом ядре; роль катализатора сводится к генерации атакующей частицы — алкил- или ацилкатиона.
     Ниже  рассмотрены примеры взаимодействия бензола с этилхлоридом и хлорангидридом уксусной кислоты: 

     C2H5CI + AlCl3 = C2H5+ + [AICl4]-, 

     C2H5- + C6H6 = С6Н5С2Н5 + H+; 

     CH3COCl + AlCl3 = CH3CO+ + [AlCl4]-, 

     CH3CO+ + C6H6 = CH3COC6H6 + Н+; 

     [AlCl4]- + Н+ = HCl + AlCl3. 

     При пропускании паров этилбензола  над катализаторами образуется стирол, являющийся сырьем при производстве важных промышленных продуктов — некоторых видов пластмасс (полистирол) и каучуков синтетических. Основной промышленный способ получения стирола - каталитическое дегидрирование этилбензола в токе водяного пара при 500-630°С. Этилбензол используют также в органическом синтезе, например для получения ацетофенона жидкофазным каталитическим окислением, как растворитель и компонент высокооктановых бензинов. Предельно допустимая концентрация паров этилбензола в воздухе 0,05 мг/л.
     По  физико-химическим показателям технический этилбензол должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1. 

Таблица 1
     Требования  к качеству этилбензола, предназначенного для синтеза стирола. 

Наименование  показателя                            Норма
Высший  сорт               1-й  сорт
1. Внешний  вид 
2. Реакция водной вытяжки
3. Плотность  при 200С, г/см3
4. Массовая доля  этилбензола, %, не менее 
5. Массовая доля  изопропилбензола и высших углеводородов, %, не менее
6. Массовая доля  серы, %, не более
7. Массовая доля железа, %, не более
8. Массовая доля  хлора, %, не более
Бесцветная  прозрачная жидкость Нейтральная
0,866-0,870
99,8 

0,01 

0,0003
0,00001
0,0005
Бесцветная  прозрачная жидкость Нейтральная
0,866-0,870
99,5 

0,03 

Не определяют
Не определяют
0,001
               
     1.4.2 Селективность процесса 

     Селективность реакций дегидрирования важна для предотвращения более глубоких превращений и для направленного взаимодействия по определенной функциональной группе исходного вещества.
     По селективности в реакциях дегидрирования катализаторы условно разбиваются на две группы: малоизбирательные контакты (в присутствии которых происходят более глубокие превращения) и более избирательные катализаторы (на которых преимущественно протекают первые стадии дегидрирования).
     Независимо от выбора катализатора и других условий на селективность дегидрирования сильно влияет температура. Обычно чем ниже температура, тем селективнее можно провести процесс по более реакционноспособным группам или остановить его на определенной промежуточной стадии. Наоборот, повышение температуры способствует глубоким превращениям. Поскольку при уменьшении температуры одновременно уменьшаются скорость процесса и производительность реактора, то практически в каждом случае можно найти область оптимальных температур, соответствующую минимуму экономических затрат. Дополнительные ограничения на выбор этого оптимума налагает обратимость реакции дегидрирования. Наконец, при равных условиях селективность зависит от времени контакта, определяющего фактическую степень конверсии исходного вещества. Обычно при дегидрировании, где оптимальная температура реакции 600-6300С, осложненном обратимостью реакции, степень конверсии составляет всего 20-40%, а время контакта находится в пределах от долей секунды до нескольких секунд [2]. 

             
     1.4.3 Реакторы процесса дегидрирования этилбензола 

     В промышленности процесс дегидрирования этилбензола проводят в реакторах двух типов — трубчатых и шахтных (адиабатических) В реакторах первого типа катализаторы загружают в трубы из хромо-никелевой стали, диаметр которых обычно не превышает 200 мм. Железо ускоряет реакции расщепления углеводородов, поэтому для уменьшения отложений сажи и смол на внутренних стенках трубы бывают выложены сплавом, состоящим из 98% меди и 2% марганца.
     Процесс проводят при температуре около 600° С. Трубы обогревают дымовыми газами, проходящими через межтрубное пространство. Для более равномерного обогрева труб топливо сжигается в двух топочных камерах реактора. Дегидрирование проводят в присутствии водяного пара (соотношение этилбензол: водяной пар = 1:1,2). Время контакта 0,6 сек. В продуктах реакции содержится. 0,8% бензола, 1,1% толуола, 58—60% непрореагировавшего этилбензола, 38—40% стирола и ~0,9% высококипящих веществ.
     Побочные продукты (толуол, бензол и др.) образуются в результате следующих реакций: 

     С6Н5С2Н5 > С6Н5СН=CH2 + H2 (стирол)                                           (23)          

     С6Н5С2Н5 > С6Н6 + С2Н4 (бензол)                                                       (24) 

     С6Н5С2Н5 > С6Н5СН3 + CH4 (толуол)                                                 (25) 

     С6Н5С2Н5 > С6Н6 + С2Н4 (бензол)                                                       (26) 

     С6Н5С2Н5 > 7C + CH4 + 3H2                                                                (27) 

     Кроме того, в результате свободнорадикальных реакций, протекающих в пространстве между зернами катализатора, образуются изопропилбензол и      ?-метилстирол, следы бутилбензола, дифенилэтан и стильбен. Несмотря на протекание побочных реакций, выход стирола составляет более 90% (расчет на прореагировавший этилбензол); за один проход через контактную массу превращению подвергается 40% этилбензола.
     Ко второму типу аппаратов относятся шахтные адиабатические реакторы. Аппарат цилиндрической формы изготовлен из стали и футерован изнутри огнеупорным кирпичом. В верхнюю часть аппарата вмонтированы люк для загрузки катализатора, смеситель и распределитель паров по сечению аппарата. Реактор загружают керамическими кольцами Рашига и катализатором. Для облегчения замены отработанного катализатора свежим в аппарат вставлен металлический полый конус; при подъеме конуса катализатор и насадочные кольца высыпаются через нижний люк. Стенки конуса перфорированы для прохождения паров и газов. Загрузка колец и катализатора производится через верхний люк; конус предварительно опускают вниз для перекрытия выгрузного отверстия.
     К достоинствам адиабатического реактора можно отнести простоту конструкции и высокую производительность. Основные недостатки адиабатических реакторов следующие:
     1.Большой расход пара, который в адиабатических реакторах служит не 
только разбавителем (для понижения парциального давления углеводородов), 
но и теплоносителем. Вследствие этого весовое отношение водяного пара к 
этилбензолу в адиабатических реакторах составляет 2,6:1 (против 1,2:1 в 
трубчатых реакторах).

     2.Из-за значительного перепада температур по высоте слоя катализатора показатели процесса (конверсия, выход) в адиабатическом реакторе ниже, чем в трубчатых реакторах, где условия процесса приближаются к изотермическим.
     3.Недостаточно равномерное распределение потока паровой смеси по сечению аппарата, особенно заметное при большом диаметре реактора.
     Для устранения недостатков адиабатических реакторов проводятся исследования по усовершенствованию их конструкции. Так, например, предложено секционировать реакторы по высоте путем разделения общего объема катализатора на несколько слоев (2-3 слоя) и подавать во все слои перегретый водяной пар, чтобы разбавление углеводородов перед последним слоем катализатора было таким же, как и в одностадийном аппарате. Благодаря прогреву катализатора в каждой зоне разность температур между верхними и нижними слоями значительно уменьшается. 

             
 
 

             
               
 
 
 
 
 

               
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2 Обоснование выбора производства стирола дегидрированием этилбензола 

      В  связи  с задачей  углубления  переработки, увеличения отбора  и  улучшения  качества  стирола на установках современных отечественных заводов, необходима регулярная их диагностика и модернизация.
      В  данном дипломном проекте  установки  каталитического  дегидрирования  производительностью  5000000 т/год были  анализированы материалы о состоянии технического  уровня  передовых установок зарубежных  стран сотрудничества, а также установок заводов Республики Казахстан.
      Известно, что на установках каталитического  дегидрирования  осуществляется  получение высококонцентрированного стирола. Общепринятой  является  схема дегидрирования этилбензола в реакционных реакторах, в количестве  трех  штук,  с  использованием  сложных металлооксидов типа Fex1AL1-x1)2Oи Mg1-x2Fex2O, где x1=x2=0,3-0,4 со структурой шпинели, для образования которых другими методами требуются более высокие затраты энергии и реактивов.
      Как уже отмечалось раньше, существует несколько вариантов получения стирола, из них три основных:
      1)Получение стирола из процесса пиролиза;
      2) Процесс получения стирола из бутадиена;
      3) Каталитическое дегидрирование этилбензола.
      На  долю установок с каталитическим дегидрированием в странах СНГ приходится 95% от общего количества установок каталитического дегидрирования. Стоимость этих установок значительно ниже, чем стоимость установок с непрерывной регенерацией.
      Поэтому для проектируемой установки выбираем вариант дегидрирования этилбензола с периодической регенерацией катализатора.
      Основными  факторами, оказывающими  влияние  на выбор места  строительства,  являются сырьевая  база, энергические  ресурсы,  расстояние  до места  потребления продукции, наличие  рабочей  силы, качество подготовленности инженерно-технических работников  и расположение  к путям сообщения. Выбор места строительства принимается иногда  из  схем  привлечения и размещения  соответствующих отраслей  народного хозяйства.  Правильное  размещение  производственных  сил  позволяет  не  только  ускорить  сроки  хозяйственного  и  монтажного  строительства  завода, но  и  правильно  сочетать  интересы  Республики Казахстан  с  интересами  соседних  государств и  государств  мирового  сообщества. Направление ветров северо-восточное,  что  позволяет  соблюдать  санитарные нормы, чистоту  воздушного  бассейна  над городом [21]. 
 

             
      3. Технологическая часть 

      3.1 Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов. 

Таблица 2
      Характеристика  исходного сырья, материалов и полупродуктов 

Наименование  сырья, материалов, полупродуктов Государственный или отраслевой стандарт, технические условия, регламент или методика по подготовке сырья Показатели, обязательные для проверки Регламентируемые  показатели с допускаемыми отклонениями
Этилбензол  технический ГОСТ 9385-77 высший сорт 1.   внешний вид Прозрачная, однородная, бесцветная жидкость
2.   реакция водной вытяжки        
3.   плотность при 20 0С, г/см3 Нейтральная
4.   массовая доля этилбензола, % не менее       99,8
5.   массовая доля изопропилбензола и высших углеводородов, % не более       0,01
6.   массовая доля хлора, % не более       0,0005
Катализатор АМ-К2 ТУ 38.403227-89 Внешний вид Гранулы красно-коричневого  цвета
продолжение таблицы 2 

Наименование сырья, материалов, полупродуктов Государственный или отраслевой стандарт, технические условия, регламент или методика по подготовке сырья Показатели, обязательные для проверки Регламентируемые  показатели с допускаемыми отклонениями
Парахинондиоксим ТУ 6-02945-84 Внешний вид Мелкокристаллический  комкающийся порошок от светло-серого или серовато-коричневого до темно-серого цвета
              20
Массовая  доля летучих примесей, % не более        
2,6 –дитретбутил-4-диметиламинометилфенол ТУ 38-10330-81 Внешний вид Особой чистоты, высший сорт – кристаллический порошок от светло-желтого до оранжевого цвета
              0,2
4-нитрофенол  отход ТУ 6-14-0876 Внешний вид Паста от светло-желтого  до коричневого цвета
              10
Содержание  воды, % не более        
Паратретичный бутилпирокатехин Импорт Внешний вид От белого до светло-серого цвета
     3.2 Характеристика готовой продукции.
               
     Стирол  соответствует ГОСТ 10003-90 и должен удовлетворять следующим условиям: 

Таблица 3
     Характеристика  готовой продукции  

Наименование  показателя                     Требования ГОСТ
       Высший сорт        Первый сорт
                     Внешний вид Прозрачная  однородная жидкость без механических примесей и не растворенной влаги
Массовая  доля стирола, % не менее       99,80       99,60
Массовая  доля фенилацетилена, % не более       0,01       0,02
Массовая  доля дивинилбензола, % не более       0,0005       0,0005
Массовая  доля карбонильных соединений в пересчете  на бензальдегид, % не более       0,01       0,01
Массовая  доля перекисных соединений в пересчете  на активный кислород, % не более       0,0005       0,0005
Массовая  доля полимера, % не более       0,001       0,001
Цветность по платиновокобальтовой шкале, ед. Хазена не более       10       10
Массовая  доля стабилизатора пара-трет-бутилпирокатехина, %       0,0005-0,0010 0,0005-0,0010
              
     Выбор катализатора для использования на установке каталитического дегидрирования с периодической регенерацией катализатора необходимо проводить с учетом опыта его эксплуатации.
     Для решения поставленной задачи задачи предложен способ получения катализатора для процесса дегидрирования этилбензола в стирол на основе смеси оксидов металлов, в котором смесь оксидов металлов получают осаждением неорганических компонентов из растворов кислотного травления вермикулитовой руды растворами щелочи с последующей прокалкой полученного осадка при температуре, обеспечивающей получение сложных металлоксидов типа (Fex1AL1-x1)2Oи Mg1-x2Fex2O, где x1=x2=0,3-0,4, причем растворы кислотного травления вермикулитовой руды и щелочи берут в количествах, обеспечивающих содержание оксида магния, железа и алюминия в готовом катализаторе, отвечающее их массовому соотношению 12:7:8.
     Ранее были изучены процессы кислотного травления вермикулитовой руды с целью получения пористого сорбента и нанесения на него активных составляющих, в частности пентакарбонила железа для изучения взаимодействия пентакарбонила железа с активированной матрицей вермикулита.
     В результате взаимодействия оставались кислые растворы, которые никак не использовались и требовали утилизации.
     Впервые обнаружено, что выделенный из этих растворов осадок представляет собой смесь оксидов металлов, активных в реакции дегидрирования этилбензола в стирол, и как показывают данные исследования его структуры, по предлагаемому способу получаются сложные металлооксиды типа Fex1AL1-x1)2Oи Mg1-x2Fex2O, где x1=x2=0,3-0,4 со структурой шпинели, для образования которых другими методами требуются более высокие затраты энергии и реактивов.
     Для кислотного травления вермикулита  используют, как правило, 10% раствор HCl, в результате чего требуются небольшие  количества щелочи для получения осадка неорганических компонентов, количество которого по массе составляет 50% от исходной вермикулитовой руды.
     Предлагаемый  катализатор готовят методом  осаждения из раствора первой стадии кислотного травления вермикулита 2N раствором NaOH.
     По  достижении значения pH 9,5 образовавшийся осадок тщательно перемешивают в  течение 30 минут и затем отделяют от маточного раствора отжатием на воронке Бюхнера и промывают  репульпацией дистиллированной воды при  комнатной температуре до отрицательной  реакции на ионы хлора в промывных водах.
     Выделенный  промытый осадок формуют в виде небольших  частиц цилиндрической формы диаметром 3 мм и длиной 2-3 мм. Сформованные гранулы  сушат на воздухе в сушильном  шкафу при температуре 120°С и далее  прокаливают в муфельной печи при температуре 650°С в течение 5 часов.
     Катализатор после сушки в сушильном шкафу дополнительно вводят церий (Ce) методом пропитки полученных по примеру 1 гранул из водного раствора хлористого церия (из расчета содержания CeO- 4-5 мас.% в готовом катализаторе) и далее прокаливают в муфельной печи при температуре 750°С в течение 5 часов. Этот образец катализатора обозначен как АМ-К2.
     По  данным элементного анализа катализатор  имеет следующий количественный состав:
     содержание  оксида магния составляет 41,45 мас.%
     оксида  железа - 24,17 мас.%
     оксида  алюминия - 27,63 мас.%
     оксида  церия - 4,76 мас.%
     Таким образом, получают катализатор, в котором  массовое соотношение оксидов магния, железа и алюминия равно 12:7:8.(Fe0,38Al0,62)2O3и Mg0,64Fe0,36О (x1=0,38 и x2=0,36).
       При исследовании пористой структуры церийсодержащего образца были получены значения удельной поверхности Sуд=75 м2/г, объема пор Vп=0,37 см3/г.
     Дегидрирование  этилбензола проводят на катализаторах  АМ-К1 и АМ-К2 при температуре 570°С, соотношении H2O/ЭБ=2, объемных скоростях 1,0; 1,5; 2,0 и атмосферном давлении.
     В качестве катализатора сравнения используется катализатор Styromax Plus фирмы Sued Chemie AG [6].
     Экспериментальные данные приведены в таблице 4. 

Таблица 4
       Экспериментальные данные сравнения катализаторов (5700 C) 

Катализатор Styromax Plus АМ-К1 АМ-К2 Styromax Plus АМ-К1 АМ-К2
V ч-1 Конвер., % Селект., % Конвер., % Селект., % Конвер., % Селект., %
1 59,9 93,3 50,3 90,4 48,4 89,4
1,5 52,7 94,8 43,1 92,6 40,1 91,2
2 40,4 96,2 32,6 94 31,2 93,4
 
      Дегидрирование  этилбензола проводят на катализаторах АМ-К1 и АМ-К2 при температуре 610°С, соотношении Н2О/ЭБ=2, объемных скоростях 1,0; 1,5; 2,0 и атмосферном давлении.
      Экспериментальные данные приведены в таблице 5. 

Таблица 5
     Экспериментальные данные сравнения катализаторов (6100 C) 

Катализатор Styromax Plus АМ-К1 АМ-К2 Styromax Plus АМ-К1 АМ-К2
V ч-1 Конв.% Селект.% Конв.% Селект.% Конв.% Селект.%
1 65,8 85,3 55,7 85,2 53,6 83,5
1,5 56,3 90,3 47,3 88,1 46 86,2
2 47,6 93,4 39,5 89,7 38,4 88,1
Углерод., % 0,35 4,55 0,42                        
 
      Как видно из данных таблиц 4 и 5, предлагаемые катализаторы достаточно эффективны в процессе дегидрирования этилбензола. Введение оксида церия в состав катализатора препятствует развитию процессов коксообразования. Количество углерода, отложившегося на катализаторе АМ-К2, на порядок ниже, чем на катализаторе АМ-К1.
      Таким образом, предлагаемый способ получения  катализатора дегидрирования этилбензола  в стирол позволяет получать катализатор  с высокой степенью активности и селективности из дешевого сырья и одновременно утилизировать большие количества жидких отходов, образующихся после кислотного травления вермикулита.
     3.3 Описание технологии производства 

     3.3.1 Описание технологической схемы 

     Этилбензол из хранилища насосом 10 подают в испаритель 2 и перегреватель 3, в которых используется тепло горячих газов, выходящих из реактора. Перед испарителем к этилбензолу добавляют водяной пар, полученный в котле-утилизаторе 1. Из перегревателя 3 смесь направляется в реактор 4 адиабатического типа. Туда же подается дополнительное количество водяного пара, перегретого в печи 9 до 700—750 °С. Температура реакционных газов перед контактированием 600—630 °С.
     Контактный аппарат 4, футерованный огнеупорным кирпичом, не имеет поверхностей теплообмена. На специальной решетке из жаростойкого сплава помещается гранулированный катализатор, через который газы проходят сверху вниз. На катализаторе происходят основная реакция (дегидрирование) и побочные процессы. После потери активности катализатор регенерируется в этом же аппарате - прекращают подачу этилбензола и вытесняют пары углеводородов водяным паром; затем подают воздух для сжигания отложений кокса, водяным паром вытесняют из реактора воздух и начинают подавать в аппарат этилбензол.
     Выходящие из реактора газы имеют температуру 565—580 °С. Во избежание термического разложения углеводородов производится быстрое охлаждение газов до 450 °С («закалка») путем впрыскивания воды на выходе их из контактного аппарата. Дальнейшее использование тепла реакционных газов существенно сказывается на повышении экономичности производства. Поэтому газы пропускают последовательно через перегреватель 3 и испаритель 2 для испарения и нагревания смеси, поступающей в реактор, и через котел-утилизатор 1 для получения водяного пара (его тоже применяют в процессе). Из котла-утилизатора газо-паровая смесь направляется в холодильник 5, охлаждаемый водой. Часть паров, конденсируется, а несконденсировавшийся газ, содержащий пары этилбензола и стирола, охлаждается дополнительно в рассольном холодильнике 6, после чего водород с примешанными к нему низшими углеводородами выводится в линию топливного газа. Конденсат из холодильников 5 и 6 поступает в сепаратор 7 непрерывного действия, где органический слой отстаивается и отделяется от воды. Он стекает в промежуточную емкость 8 и направляется на дальнейшее разделение. В нем содержится около 37% стирола,. 61% этилбензола и 2% смеси бензола, толуола и более тяжелых продуктов.
     Разделение полученной смеси и выделение чистого стирола осложняется близостью температур кипения этилбензола (136°С) и стирола (145°С), а также склонностью стирола к термической полимеризации. Перед ректификацией к смеси добавляют ингибитор полимеризации - гидрохинон, а перегонку ведут в вакууме (остаточное давление 30-50 мм рт. ст.). При этом давлении стирол кипит при 54-65 °С и его полимеризация незначительна. В первой ректификационной колонне (на схеме не показана) отгоняются бензол, толуол и большая часть этилбензола, которые подвергаются дополнительному разделению, причем этилбензол возвращают на дегидрирование. Во второй колонне отгоняют остатки этилбензола вместе с некоторой примесью стирола. Этот погон возвращается в первую колонну. Наконец, на последней стадии перегонки стирол в виде головного погона отделяется от тяжелых остатков и ингибитора (рисунок 1). Ввиду низкой температуры кипения фракций в вакууме каждая колонна имеет не только водяной, но и рассольный конденсатор-дефлегматор. Чистота получаемого стирола 99,8%. 

 

      1 - пароперегревательная печь; 2 - испаритель этилбензола; 3 - реактор дегидрирования; 4 - подогреватель этилбензола; 5 - подогреватель воды; б - пенный аппарат; 7 - воздушный холодильник; 8- сепаратор; 9 - разделитель фаз. Потоки: ЭБ - этилбензол (свежий рецикл); Н2, СН- горючие газы в топливную сеть; ДГ - дымовые газы; К - конденсат; ПД - продукты дегидрирования.
     Рисунок 1. Технологическая схема производства стирола  

    
        3.3.2 Принцип работы основного реактора 

     Реактор дегидрогенизации работает в сочетании  с реактором регенерации, который непрерывно принимает отработанный катализатор, который после проведения регенерации и нагревания вновь направляют, также непрерывно, в секцию дегидрогенизации.
     Таким образом, блок реактор-регенератор, предназначенный  для проведения реакций каталитической дегидрогенизации этилбензола в газовой фазе для проведения реакций дегидрогенизации в присутствии твердого катализатора, находящегося в виде частиц, и регенератор катализатора, соединенный непосредственно с реакционным сосудом и состоящий из колонны с интенсивным восходящим потоком, в котором газ и твердое вещество перемещаются прямотоком снизу вверх, и поверхностная скорость газа превышает предельную скорость твердых частиц и, предпочтительно, превышает указанную предельную скорость более чем в два раза. Во избежание возникновения эрозии стенок аппаратуры и для минимизации трения твердых частиц, приведенная скорость газа предпочтительно составляет менее 30 м/с.
     В случае проведения реакций дегидрогенизации, реактор с восходящим потоком может включать, по меньшей мере, две точки загрузки, расположенные на различной высоте, что позволяет проводить каждую реакцию дегидрогенизации в наиболее благоприятных с точки зрения кинетики и термодинамики рабочих условиях.
     В альтернативном случае могут присутствовать по, меньшей мере, два реактора с восходящим потоком, в каждый из которых подают соответствующий реакционный газ или подходящие смеси газов, которые также могут включать газ, отходящий из другого реактора с восходящим потоком, который выполняет функции разбавителя. Катализатор последовательно протекает по различным реакторам с восходящим потоком и поднимается вверх прямотоком под действием реакционного газа, а затем под действием силы тяжести опускается вниз к основанию последующего реактора с восходящим потоком.
     В соответствии со следующим исполнением  настоящего изобретения катализатор, выходящий непосредственно из регенератора с восходящим потоком, может быть направлен параллельно в различные  реакторы с восходящим потоком, возможно, с добавлением нескольких теплообменников для охлаждения части катализатора до температуры, более подходящей для проведения каждой реакции.
     Реакционный сосуд непосредственно соединен с регенератором с восходящим потоком при помощи передаточного  трубопровода, посредством которого отработанный катализатор, извлекаемый из верхней части реактора с восходящим потоком, можно транспортировать в регенератор, применяя газ-носитель, который может быть инертным, или же применяя в качестве газа-носителя сам регенерирующий газ.
     Регенерирующий газ подают при высокой температуре; этот газ выбирают из группы, состоящей из воздуха, кислорода, воздуха или кислорода, разбавленных азотом, инертным газом или обогащенных кислородом.             Регенерацию отработанного катализатора осуществляют исключительно регенерирующим газом при помощи окисления/сжигания реакционных остатков, например, смол или углеродистых остатков, таких как кокс, возможно осажденных на катализаторе. Кроме того, поскольку в регенераторе с восходящим потоком катализатор также нагревают до температуры, соответствующей рабочей температуре в реакционном сосуде, при которой проводят реакцию дегидрогенизации, в основании регенератора с восходящим потоком предусмотрены отверстия для ввода горючего газа, также расположенные на различной высоте, для осуществления нагревания регенерированного катализатора путем каталитического сжигания указанного горючего газа, такого как метан или сжиженный нефтяной газ, или за счет сгорания водорода, поступающего из самой реакции дегидрогенизации.
     Аппарат, пригодный для отделения катализатора от регенерирующего газа, который  может быть использован для указанной  цели в установке.
     Реакция проведения каталитической дегидрогенизации этилбензола в газовой фазе, который включает следующие этапы:
     1) непрерывную подачу реакционного газа в секцию, для проведения реакции каталитической дегидрогенизации, содержащий катализатор и работающий в условиях текучей среды;
     2) выгрузку продукта реакции из верхней части сосуда, применяемого в операции, для подачи его на последующие стадии разделения и извлечения/рециркуляции непрореагировавших компонентов;
     3) непрерывное удаление потока отработанного катализатора из реакционного сосуда и, после возможной продувки инертным газом в специальном аппарате, загрузку катализатора в секцию регенерации/нагревания, включающую регенератор с восходящим потоком, в котором в качестве носителя используют инертный газ, направляемый прямотоком с потоком катализатора;
     4) непрерывное удаление потока регенерированного и нагретого катализатора из верхней части регенератора с восходящим потоком и, после возможной продувки инертным газом в специальном аппарате, подачу его в реактор дегидрогенизации, при использовании в качестве газа-носителя реакционного газа.
     В секции, где происходит реакция дегидрогенизации, значения температуры находятся в диапазоне 6100 С. Давление равно атмосферному или немного выше, а расходы реагентов регулируют таким образом,
     Регенерацию катализатора обычно производят при  температуре, превышающей температуру  проведения реакции дегидрогенизации, при атмосферном давлении или давлении, немного превышающем атмосферное, при значениях объемной скорости, превышающих 2000 л (н.у.)/час·лкат, предпочтительно, превышающих 3000 л (н.у.)/час·лкат, при времени пребывания катализатора, составляющем менее 1 минуты и, предпочтительно, менее 30 секунд. В частности, значения температуры регенерации находятся в диапазоне от 500 до 750°С и, предпочтительно, время пребывания катализатора составляет менее 5 секунд.
     При наличии подходящего катализатора, могут быть соединены друг с другом регенератор и реактор, оба представляющие собой колонны с интенсивным восходящим потоком. Менее стабильный углеводород (этилбензол) подают посредством потока на соответствующей высоте реактора в том месте, где температура имеет такое значение, что  дегидрогенизация этилбензола до стирола может идти с высокой селективностью.
     Смесь прореагировавшего газа и катализатора поступает в отпарную секцию, в которой в зоне разделения продувочный газ течет вверх, выходя из реактора посредством потока, в то время как твердое вещество опускается ко дну в противотоке к продувочному газу и выходит из реактора, направляясь в нижнюю часть регенератора с восходящим потоком. Регенератор работает так же, как и в случае, описанном выше; при этом поток, содержащий кислород и подаваемый при высокой поверхностной скорости, заставляет газ и твердое вещество двигаться прямотоком вверх, в то время как топливный газ подают на соответствующей высоте по аппарату.
     Смесь твердого вещества и газа вводят в отпарную секцию, в котором находится зона разделения, благодаря которой поток газообразных продуктов сгорания течет вверх, выходя из отпарной секции посредством потока , в то время как твердое вещество осаждается противотоком к потоку продувочного газа и выходит из нижней части отпарной секции, для его транспортировки в нижнюю часть реактора с восходящим потоком. В качестве альтернативы промежуточной загрузке менее стабильного углеводорода, можно использовать соединенные последовательно реакторы с восходящим потоком, в нижнюю часть каждого из которых загружают наиболее подходящую смесь углеводородов, в то время как твердое вещество направляют из одного аппарата в другой, начиная с реактора, в который подают термодинамически более стабильный углеводород, и заканчивая реактором с восходящим потоком, в который подают термодинамически менее стабильный углеводород. Твердое вещество проходит из этого последнего реактора в реактор с интенсивным восходящим потоком после соответствующей продувки.
      

     3.3.3 Технологическая схема отделение дегидрирования

 
     Этилбензольная  шихта (ЭБШ) – смесь свежего этилбензола  с заводского склада ЛВЖ и возвратного  этилбензола из емкости, отделения  промпродуктов, насосами подается в  испаритель с регулированием расхода через кожухотрубчатый теплообменник, где подогревается до 70-95 0С водным конденсатом, проходящим по трубному пространству.
     В кожухотрубчатый теплообменник ЭБШ нагревается до температуры кипения, испаряется и частично перегревается.
     Для снижения температуры кипения ЭБШ испарение осуществляют в токе водяного пара.
     Испарение осуществляется за счет тепла конденсации  водяного пара, подаваемого в межтрубное пространство испарителя.
     Пары  ЭБШ с температурой 150-160 0С, регулируемой расходом пара на испарение, поступают из испарителя в трубное пространство перегревателя, где нагреваются за счет тепла перегретого водяного пара, поступающего из межступенчатого подогревателя.
     Перегретые  пары ЭБШ из поступают в смесительную камеру реактора, где смешиваются с перегретым водяным паром (не более 750°С) в соотношении 2:1, поступающим из печи, состоящей из двух радиантных камер и одной конвекционной камеры, объединенных в один блок.
     Далее контактный газ подогревается в  межступенчатом подогревателе до температуры 550-6300 с водяным паром и поступает на 2 ступень реактора, где продолжается дегидрирование при прохождении газа через слой катализатора.
     Контактный  газ из реактора поступает в котел-утилизатор, где его тепло используется для  получения вторичного водяного пары давлением 3-4,5 атм.
     Далее контактный газ, охлажденный до температуры  не более 1800С подается в пенный аппарат, где проходит через слой вспененного конденсата, подаваемого на сетчатые тарелки аппарата, охлаждается до температуры не более 1200С, очищается от катализаторной пыли и извлекает углеводороды из водного конденсата. Производится дополнительное отпаривание углеводородов острым паром из жидкой фазы перед выходом ХЗК из пенного аппарата.
     Контактный  газ из пенного аппарата направляется на 3-х ступенчатую конденсацию:
     1-я ступень конденсации – охлаждение контактного газа – производится до температуры 40-650С в конденсаторах воздушного охлаждения.
     Конденсатор состоит из 6-и горизонтально расположенных  секций, собранных из оребренных биметаллических  труб, обдуваемых потоком воздуха, нагнетаемого осевым вентилятором.
     В случае необходимости подается обессоленная вода на увлажнение воздуха, охлаждающего воздушные конденсаторы (в летнее время).
     Возможна  циркуляция обессоленной воды по схеме: через каплеотбойник, охлаждаемый  обратной водой. Конденсатор представляет собой кожухотрубный теплообменник; по трубному пространству поступает охлаждающая обратная вода, по межтрубному – контактный газ. Несконденсированный газ поступает последовательно через каплеотбойник (вертикальный, объемом 5 м3) в конденсатор-холодильник, охлаждаемый раствором этиленгликоля или минуя его, затем в расширитель.
     III ступень конденсации - газ поступает в межтрубное пространство конденсаторов с площадью охлаждения 468 м2, где охлаждается до 1?80С раствором этиленгликоля (антифриз марки "40"), поступающего из заводской сети.
     Из  конденсатора несконденсированный  газ поступает в сепаратор, объемом  I м3, освобождается от уносимых капель жидкости, проходя через каплеотбойное устройство тарельчатого типа, и направляется в теплообменник.
     Конденсат из конденсатора и сепаратора поступают  в емкость. Несконденсированный  газ (абгаз), состоящий из метана, водорода, углекислого газа, паров углеводородов  и воды, подогревается в кожухотрубном  теплообменнике за счет тепла парового конденсата, поступающего из межтрубного пространства испарителя. Далее абгаз смешивается с топливным газом и подается на сжигание в пароперегревательную печь.
     При пуске производства предусмотрена  подача абгаза на воздушку. Водноуглеводородный  конденсат, состоящий из стирола, этилбензола, бензола, толуола и конденсата водяного пара после самотеком поступает в емкость объемом 96 м3 с сетчатой перегородкой, где происходит его отстой и расслоение.
     Верхний слой из емкости – углеводородный конденсат (УВК), - самотеком поступает в промежуточный сборник объемом 5 м3.
     Полное  освобождение емкости от углеводородов  при остановке производится по трубопроводу из верхней точки (люк) через смотровой  фонарь.
     Нижний слой – водный конденсат, - поступает в емкость, объемом 8 м3. Уровень в емкости регулируется непрерывной откачкой водного конденсата центробежным насосом, подается в пенный аппарат, объемом 37,8 м3. Химзагрязненный конденсат после насоса разделяется на 3 потока: частично на циркуляцию через змеевики для обогрева полов в отделении дегидрирования с возвратом в трубопровод после регулирующего клапана (в зимнее время).
     Через калориферы воздушных конденсаторов  или непосредственно в емкость подается насосом. Емкость служит для освобождения насосов и аппаратов отделения дегидрирования.
     Отработанный  катализатор из реактора в период капремонта с помощью вакуума, создаваемого компрессором, производительностью 1600 м3/час, выгружается в бункер объемом 48,5 м3 и вывозится в специально отведенное место. Отсасываемый компрессором воздух очищается от катализаторной пыли, на фильтре он сбрасывается в атмосферу.
     Перегрев  водяного пара
     Перегрев  водяного вара осуществляется в пароперегревательной печи, состоящей из двух радиантных камер и одной конвекционной  камеры, объединенных в один блок.
     Пароперегревательная  печь имеет 24 подовые горелки, в которых  сжигаются природный газ и  абгаз.
     Водяной пар давлением 3-4,6 атм., получаемый дросселированием поступающего из заводской сети пара с давлением 10-12 атм., через сепаратор  поз.199, а также получаемый в котлах-утилизаторах, поступает последовательно в конвекционную часть и радиантную часть печи. При достижении максимального уровни в сепараторе поз. 199-200 мм, подается световой и звуковой сигнал и открывается клапан на трубопроводе конденсата из сепаратора поз. 199 через холодильник поз. 245а в канализацию. Перегретый до температуры не более 7500С, пар поступает в межступенчатый перегреватель, где отдает тепло контактному газу, выходящему из первой ступени реактора, после чего поступает в перегреватель поз. 203, где отдает тепло пароэтилбензольной смеси и поступает на повторный перегрев в печь. Перегретый до температуры не более 7500С, водяной пар из печи подается в смесительную камеру реактора, где смешивается с парами ЭБШ в соотношении ЭБШ : пар = 2:1 +3,5. Предусмотрена возможность подачи перегретого пара от промежуточного коллектора печи для удаления полимера из оборудования.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.