Курсовая: гидрирование ацетилена и расчёт балансов

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине
«Теоретические основы технологических процессов переработки нефти»
на тему: Расчет материального и теплового балансов процесса гидрирования ацетилена

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................ 2
1.Теоретическая часть............................................................................. 4
1.1.Определение и назначение процессов гидрирования....................... 4
1.2.Классификация процессов................................................................ 8
1.3.Катализаторы процесса................................................................... 10
1.4.Способы получения этилена........................................................... 13
1.5.Сырьё и катализаторы процесса, химизм, механизм, термодинамика и кинетика процесса гидрирования ацетилена. Условия проведения процесса............... 16
1.6.Реакторы для проведения данного процесса................................... 18
1.7.Применение этилена и др. ключевых веществ................................ 21
1.8.Мировое производство.................................................................... 23
1.9.Перспективы развития процесса..................................................... 26
2.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ................................................................. 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................... 40
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ................................. 41

ВВЕДЕНИЕ

Процесс окисления н-бутана представляет собой важный химический процесс в промышленности, используемый для получения различных продуктов, включая акриловую кислоту, бутаналь и другие ценные химические вещества. Н-бутан (C₄H₁₀) является одним из ключевых углеводородов, применяемых в качестве исходного материала для синтеза химических соединений, необходимых в производстве пластмасс, синтетических волокон, красителей и растворителей.Окисление н-бутана является примером каталитического процесса, в котором н-бутан реагирует с кислородом при определенных условиях, приводя к образованию целевого продукта и побочных веществ. Эффективное управление этим процессом требует тщательного расчета как материального, так и теплового баланса, что позволяет оптимизировать условия реакции и минимизировать затраты на энергию и сырьё.
Материальный баланс в процессе окисления н-бутана необходим для определения количества исходных материалов и их распределения по продуктам реакции. Он включает в себя учет всех входящих и выходящих потоков, чтобы обеспечить соответствие между количеством подаваемого сырья и объемами получаемых продуктов и побочных веществ.
Тепловой баланс позволяет рассчитать потребление и выделение тепла в процессе реакции, что критично для управления температурой процесса, поддержания оптимальных условий и предотвращения перегрева или недогрева реакционной смеси. Это особенно важно в окислительных процессах, где высокая температура может привести к нежелательным побочным реакциям и снижению выхода целевого продукта.
В данном расчете будут рассмотрены ключевые аспекты материального и теплового баланса для процесса окисления н-бутана, включая определение входящих потоков, расчет стехиометрических коэффициентов, анализ выделения и поглощения тепла, а также разработка рекомендаций по оптимизации процесса. Анализ этих параметров обеспечит более глубокое по нимание эффективности процесса и поможет в принятии решений по его улучшению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного расчета материального и теплового баланса процесса окисления н-бутана был произведен комплексный анализ ключевых параметров этого химического процесса. В рамках материального баланса были определены все входящие и выходящие потоки вещества, что позволило вычислить количество исходного н-бутана, необходимого для получения заданного объема целевых продуктов и учесть образование побочных веществ. Эти расчеты обеспечивают основу для оптимизации процесса, улучшения его эффективности и минимизации потерь сырья.
Тепловой баланс, в свою очередь, позволил провести детальный анализ выделения и поглощения тепла в процессе окисления. Были рассчитаны тепловые эффекты реакции, что имеет критическое значение для контроля температуры процесса. Управление тепловыми потоками помогает предотвратить перегрев реакционной смеси, что может привести к нежелательным побочным реакциям, а также обеспечивает поддержание оптимальных условий для достижения высокого выхода целевых продуктов.
Проведенные расчеты подтверждают важность тщательного управления как материальным, так и тепловым балансом для обеспечения эффективной работы процесса окисления н-бутана. Оптимизация этих параметров не только способствует улучшению общей эффективности процесса, но и снижению затрат на сырье и энергию.
В дальнейшем рекомендуется продолжить мониторинг и анализ данных о процессе для выявления возможных областей для дальнейшего улучшения. Внедрение полученных рекомендаций может повысить устойчивость и эффективность процесса окисления н-бутана, что приведет к улучшению качества конечных продуктов и снижению производственных издержек.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Потехин, В. М. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки : учебник для вузов / В . М. Потехин, В. В. Потехин. – Изд. 2-е изд., испр. и доп. – Санкт-Петербург: Химиздат, 2007. – 944с. – Текст: непосредственный.
2. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: учебник для вузов, 4-е изд. перераб./ Н. Н. Лебедев – Москва: Химия, 1988. – 590 с. - Текст: непосредственный.
3. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей: справочник, 2-е изд., доп. и перераб. /Н.Б.Варгафтик – Москва: Наука, 1972. – 721с. - Текст: непосредственный
4. Нестерова Т.Н., Востриков С.В. Стехиометрия, материальные и энергетические расчеты в химии и химической технологии: учебное пособие для вузов/ Т.Н. Нестерова, С.В. Востриков. - Самара: Самарский государственный университет, 2014. – 408 с. - Текст: непосредственный.Показать/скрыть дополнительное описание