122825 (689252), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для процесса применяют аппараты двух типов, различающиеся способом отвода выделяющегося тепла, — при помощи внутреннего охлаждения жидким аммиаком (или пропаном) или за счет испарении избыточного изобутана. В первом случае в алкилаторе, снабженном мощной мешалкой, имеются охлаждающие трубы, в которых теплоноситель испаряется. Его пары направляют затем на холодильную установку, где они снова превращаются в жидкость.

Рисунок 1. Технологическая схема алкилирования изобутана изобутиленом

1 – компрессор;

2 – емкость;

3 – конденсатор;

4 – реактор;

5 – дроссельные вентили;

6 – депропанизатор;

7, 9 – сепараторы;

8 – нейтрализатор;

10 – дебутанизатор;

11 – теплообменники.

Более эффективен метод теплоотвода за счет испарения избыточного изобутана, что облегчает регулирование температуры. Один из интересных типов алкилаторов, работающих по этому принципу, изображен на рисунке 1 (аппарат 4). В нем реакционное пространство разделено перегородками на несколько секций с мешалками (каскады). Бутилен подводится отдельно в каждую секцию, вследствие чего концентрация олефина в секциях очень мала, и это позволяет подавить побочную реакцию полимеризации.

Серная кислота и изобутан поступают в первую секцию слева, и эмульсия перетекает через вертикальные перегородки из одной секции в другую. Вторая справа секция служит сепаратором, в котором кислота отделяется от углеводородов и возвращается на алкилирование. Через последнюю перегородку перетекает смесь углеводородов, поступающая на дальнейшую переработку.

Технологическая схема алкилирования изобутана изобутиленом представлена на рисунке 1. В алкилатор 4 (в первую секцию слева) поступают жидкий изобутан, оборотная и свежая серная кислота; в каждую секцию подают жидкий изобутилен. За счет выделяющегося тепла часть избыточного изобутана испаряется; его пары попадают в емкость 2, служащую одновременно ресивером и сепаратором. Газ из этой емкости непрерывна забирается компрессором 1, сжимается до 0,6 МПа и при этом давлении конденсируется в водяном холодильнике 3. В дроссельном вентиле 5 снижают давление до рабочего (ок. 0,2 МПа), причем часть изобутана при дросселировании испаряется и разделяется в емкости 2. Оттуда жидкий изобутан снова направляется в алкилатор, завершая холодильный цикл. При непрерывной работе установки в изобутане накапливается пропан, образующийся в результате деструкции углеводородов и присутствующий в небольшом количестве в исходных углеводородных фракциях. Поэтому в изобутановый холодильный цикл включен депропанизатор — ректификационная колонна 6. В нее отводят часть циркулирующего изобутана после холодильника 3, а изобутан, очищенный от пропана, возвращают после дросселирования в емкость 2.

Смесь, выходящая из последней секции алкилатора 4, содержит избыточный изобутан, октаны, изобутилен и другие углеводороды С₅ — С₇ и высшие. Ее подают в сепаратор 7 для отделения остатков серной кислоты. Кислоту возвращают в алкилатор, но часть ее отводят из системы и вместо нее подают свежую. Углеводородный слой из сепаратора 7 нейтрализуют 10%-ным раствором щелочи в аппарате 8 и разделяют полученную эмульсию в сепараторе 9. Нейтрализованная смесь углеводородов направляется на отгонку избыточного изобутана в ректификационную колонну 10. Чтобы для конденсации изобутана можно было использовать дешевый хладоагент — воду, в колонне поддерживают давление ок. 0,6 МПа. В нее же подают свежую изобутановую фракцию. Часть изобутана возвращается на орошение колонны 10, а остальное количество после дросселирования поступает в емкость 2 и оттуда снова на реакцию. Таким образом совершается циркуляция изобутана. Из куба колонны 10 отбирают товарный алкилат.

6. Исходные проектные данные

Алкилирование изобутана изобутиленом до 2,2,4-триметилпентана (изооктана)

В реакторе алкилирования протекает реакция:

Н₃С-С(СН₃)=СН₂ + Н₃С-СН(СН₃)-СН₃ →

→ Н₃С-СН(СН₃)-СН₂-С(СН₃)₂СН₃ + Q

7. Расчеты и составление таблицы материального баланса.

1) Строим диаграмму материальных потоков

Р

Е

А

К

Т

О

Р

изобутан изобутан

изобутилен изобутилен

Сырье пропан пропан

н-бутан н-бутан

бутен-1 бутен-1

бутен-2 бутен-2

изооктан

2) Молекулярные массы веществ:

М(изобутан)=56;

М(изобутилен)=58;

М(изооктан)=114.

3) Массы веществ в сырье (кг/ч)

m(изобутан)=100000*0,4=40000;

m(изобутилен)=100000*0,4=40000;

m(пропан)=100000*0,05=5000;

m(н-бутан)=100000*0,08=8000;

m(бутен-1)=100000*0,04=4000;

m(бутен-2)=100000*0,03=3000.

4) Масса вступившего в реакцию изобутана (кг/ч)

40000*0,85=34000

5) Масса непрореагировавшего изобутана (кг/ч)

40000-34000=6000

6) Масса прореагировавшего изобутилена (кг/ч)

34000 – Х

56 – 58

Х = 34000*58/56=35214,286;

7) Масса поданного изобутилена (кг/ч)

35214,286*100/90=39126,984

8) Масса непрореагировавшего изобутилена (кг/ч)

39126,984-35214,286=3912,698

9) Масса образовавшегося изооктана (кг/ч)

34000 – Х

56 – 114

Х = 34000*114/56=69214,286

Таблица материального баланса

8. Технологические показатели процесса

1. Выход изооктана по данному изобутану:

β=G_факт/G_теор

G_факт=69214,286;

G_теор=?

40000 - G_теор

56 – 114

G_теор=40000*114/56=81428,571;

β= G_факт/ G_теор=69214,286/81428,571=0,85=85%;

2. Расходные коэффициеты по изобутану:

К_теор=М(изобутана)/М(изооктана)=56/114=0,49;

К_теор=М(изобутана)/М(изооктана)=40000/69214,286=0,58.

Литература

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М., «Химия», 2005, 736 с.

2. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. М.: «Химия», 2008, 846 с.

3. Общая химическая технология / Под ред. А.Г.Амелина. М.: «Химия», 2007, 400 с.

4. Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П.Мухленова. Л.:Химия, 2009, 300 с.

5. С.И. Вольфкович Общая химическая технология. М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы. 2009, 633с.

6. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов.// Под ред. Стадничука М.Д. – 5-е изд.. перераб. и доп. – СПб.: «Иван Федоров», 2002. – 624 с.

Характеристики

Список файлов курсовой работы