|
.2.3 Емкостное оборудование Газоотделитель 12(1) представляет собой горизонтальную полую цилиндрическую емкость, имеющую вверху промывную колонку с насадкой из колец Рашига. Емкость 20 -- вертикальный цилиндрический аппарат с расположенным внутри по дну змеевиком для подогрева в зимнее время. Остальные аппараты -- полые цилиндрические емкости. 3.2.4 Оборудование катализаторного отделенияОсушитель воздуха 2 (см. рис. 3) -- вертикальный цилиндрический аппарат, заполненный активной окисью алюминия. Пропарочный аппарат 4 -- вертикальный цилиндрический аппарат со сферическими днищами. Сито 5 -- шестигранный барабан, обтянутый металлической сеткой (размер отверстий 2,5 мм). Аппарат, предназначен для отсева пыли и крошки от носителя. Прокалочная печь 6 -- вертикальный прямоугольный аппарат шахтного типа, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом и снабженный трубчатым теплообменником для охлаждения воздухом носителя, выгружаемого из аппарата. На верху аппарата имеется приемный бункер, обеспечивающий равномерное распределение носителя и служащий затворным устройством от попадания дымовых газов в помещение. Топка 7-- горизонтальный цилиндрический аппарат с плоским днищем; выложен изнутри огнеупорным кирпичом. Сито 24 -- сито «Ротекс» с электроприводом. Предназначено для отсева пыли и мелочи от готового катализатора. Пропиточная ванна 10--вертикальный цилиндрический аппарат со сферическим днищем. Сборник 16 -- вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем. 3.2.5 Компрессоры и насосыКомпрессор 2 (см. рис. 1)--поршневого типа. Служит для сжатия этиленовой фракции, поступающей из цеха газоразделения, до 70 кгс/см3. Компрессор 3 -- тоже поршневого типа; служит для обеспечения циркуляции газа в агрегате гидратации. Для перекачки жидких продуктов применяются насосы различных типов -- поршневые, центробежные и др. Поршневые насосы используются для подачи на нейтрализацию подщелоченного водно-спиртового конденсата и для подачи фузельной воды на отмывку паров спирта из циркулирующего газа в скруббер 13. Остальные насосы, применяемые в производстве, являются центробежными или других типов, обеспечивающих заданные условия перекачки. 3.2.6 Вспомогательное оборудованиеК вспомогательному оборудованию относятся: бункеры, в которых транспортируют катализатор, тельферы, мостовые краны, дренажные емкости, масляное хозяйство, емкости парового хозяйства цеха, вентиляционное и отопительное оборудование, воздушный компрессор. Вспомогательное оборудование косвенным образом способствует успешному ведению технологического процесса. Большое значение в производстве придается вентиляции, которая делится на приточную и вытяжную. Приточная вентиляция выполняет и отопительную функцию, подавая в зимнее время теплый воздух, нагретый в калориферах. Приточная вентиляция улучшает условия труда за счет уменьшения концентрации углеводородов, выделяемых через неплотности в оборудовании. Приточная вентиляция имеется в компрессорном, насосном и операторном помещениях, в отделениях гидратации и катализаторном. Вытяжная вентиляция служит для отсоса паров жидкостей и тяжелых газов. Отсасывающие отверстия коробов располагаются обычно низко над полом. Вытяжная вентиляция имеется в насосных и служит также для улучшения атмосферы в помещениях. В отделении гидратации имеется вентиляционная система, отсасывающая катализаторную пыль в период загрузки и выгрузки катализатора. Пыль, захваченная воздухом, задерживается в 72-рукавном фильтре с электроприводом. При этом пыль с внутренней поверхности рукава стряхивается вниз в сборник. Воздух, профильтрованный через рукава, выходит из фильтра. Такой же фильтр для улавливания пыли установлен в катализаторном отделении. Дренажные емкости служат для сбора продуктов из аппаратов, которые освобождают перед ремонтом. Собранный продукт периодически откачивается из этих емкостей в специальный сборник. Наличие дренажных емкостей уменьшает сбросы, улучшает атмосферу цеха. Отопительное оборудование (калориферы) подогревает воздух, подаваемый приточной вентиляцией в помещение. Необходимо следить, чтобы в холодную погоду калориферы не замерзли. Грузоподъемное оборудование служит для подъема и перемещения грузов по территории. Воздушный компрессор служит для обеспечения пневмотельфера воздухом. 3.3 Характеристика сырья и продуктаОсновным сырьем для производства этилового спирта методом прямой гидратации является этилен.Этилен СН2=СН2, мол.вес.28,05, бесцветный газ со слабым запахом; т.пл. 169,5о; т.кип. - 103,8о; теплота сгорания 333,5 ккал/моль; т.воспл. 546о (в воздухе); растворимость газообразного этилена в одном объеме растворителя: 0,25 в воде, 3,59 в спирте, хорошо растворим в эфире. Пределы взрывоопасных концентраций в воздухе 3-34 об.%. При нагревании выше 350-400о разлагается: 3С2Н4=2СН4+2СНСН; при температуре белого каления этилен преимущественно дегидрируется: СН2СН2НССН+Н2.В светильном и коксовом газе находится 3-5% этилена; в некоторых газах нефтепереработки его содержание достигает 20%.Этилен - очень реакционноспособное соединение; его химические свойства обусловлены главным образом межуглеродной двойной связью и проявляются в большой склонности к реакциям присоединения. Этилен - один из важнейших исходных продуктов синтеза органических соединений.При действии хлора на этилен в органическом растворителе ( обычно в дихлорэтане) в присутствии металл.или хлорного железа гладко образуется дихлорэтан: СН2=СН2 + Cl2 Cl2CH2CH2ClДихлорэтан широко применяют как растворитель и сырье для получения винилхлорида и др. В присутствии АLСI3 этилен алкилирует бензол и образует этилбензол. В присутствии ионных катализаторов типа АLСI3 или ВF3 возможно алкилирование этиленом изопарафинов с образованием сильно разветвленных алканов, представляющих интерес в качестве авиационного топлива. С НСI этилен при -30о дает этил хлористый, применяемый для этилирования, например, в производстве тетраэтилсвинца.С хлоридами серы этилен образует дихлордиэтилсульфид (иприт) (СIСН2СН2)2S. Реакцией этилена с формальдегидом в уксусной кислоте в присутствии Н2SО4 можно получить ацетат триметиленгликоля его омылением - триметиленгликоль. Реакцией этилена с СО и Н2 можно получить пропионовый альдегид, а с СО2 - пропионовую кислоту.К числу производств, основанных на использовании этилена и получивших широкое промышленное развитие, относятся в первую очередь его полимеризация, его окисление в окись этилена, гидратация в этиловый спирт.Из общего количества используемого в различных странах этилена 25-40% расходуется на производство полиэтилена, 20-40% перерабатывается в спирт, до 25% идет на получение окиси этилена, 10% приходится на долю производства стирола (через этилбензол), примерно столько же на дихлорэтан и другие хлорпроизводные.При содержании в воздухе около 0,1% этилена фрукты и овощи (особенно лимоны, виноград, помидоры) ускоренно созревают. В медицине этилен применяют для общего наркоза при хирургических операциях.Этилен можно получать многими способами, в частности дегидратацией спирт, пропуская его пары над Al2O3 при 350о-400о. При этом образуется сравнительно чистый этилен. Метод применяется не только в лабораторной практике, но и в небольшом масштабе и в производстве. В странах, бедных нефтью, этилен иногда производят частичным гидрированием ацетилена при 180 - 320о над Рd - катализатором на силикагеле. Этилен можно также получать реакцией этана с избытком окиси углерода над Fе2О3 при 800 - 900о,образующаяся смесь этилена с СО пригодна для непосредственного получения пропионового альдегида. Однако основные методы получения дешевого этилена в крупном масщтабе связаны с переработкой нефти и природного газа. Так, газы парофазного или жидкофазного крекинга нефтепродуктов при 700 - 800о содержат 17 - 20 % этилена. После разделения газов методами дробной абсорбции, глубокого охлаждения и ректификации под давлением выделяют этиленовую фракцию, с 90 - 95% этилена и примесью 1-3% пропилена, 1-4% метана и 3-6% этана.В настоящее время основным источником низших олефинов является пиролиз углеводородного сырья, проводимый с целью производства этилена. Попутно при пиролизе получают другие ненасыщенные газообразные углеводороды - пропилен, бутены и бутадиен. Одновременно образуются жидкие продукты (смола пиролиза), которые содержат также ценные углеводороды, как изопрен, циклопентадиен, бензол, толуол, ксилолы и нафталин.Основным сырьем процесса пиролиза с целью получения газах, газовые бензины прямой перегонки нефти, а также рафинад каталитического риформинга, остающийся после удаления ароматических углеводородов. В качестве сырья пиролиза применяют также средние и тяжелые нефтяные фракции и даже сырую нефть.Процесс производства этилена и других олефинов из углеводородного сырья включает стадии пиролиза углеводородов, компримирования газа пиролиза, удаления тяжелых углеводородов, осушки, разделения (газофракционирование), удаление сероводорода, диоксида углерода и ацетилена. этилена являются этан, пропан и бутан, содержащиеся в попутных газах нефтедобычи и в нефтезаводских Этиловый спирт - конечный продукт производства. Физические свойства этилового спирта описаны во введении данной работы. Рассмотрим теперь, что же представляет этиловый спирт по своим химическим свойствам. При взаимодействии этилового спирта с щелочными металлами образуются этилаты: 2С2Н5ОН + 2Nа2С2Н5ОNа + Н2; водой этилаты омыляются до С2Н5ОН и NаОН. При действии на этиловый спирт кислот образуются сложные эфиры. Концентрированная H2SO4 образует с этиловым спиртом этилсерную кислотуС2Н5ОН + Н2SО4 С2Н5НSО4 + Н2О;При взаимодействии этилового спирта с уксусной кислотой в присутствии конц. серной кислоты или других катализаторов получается этилацетат:С2Н5ОН + СН2СООН С2Н5ОСОСН3 + Н2ОПри дегидрировании этилового спирта в присутствии катализаторов(серебро, медь) образуется ацетальдегид: С2Н5ОН СН3СНОЕсли пропускать пары этилового спирта над сложным катализатором при 380-400о нормальном давлении, происходит дегидратация и дегидрогенизация этилового спирта (способ С.В. Лебедева) с образованием бутадиена - 1,3 (дивинила): 2С2Н5ОН СН2 СН - СН = СН2 + 2Н2О + Н2Нагреванием этилового спирта до 140о в присутствии Н2SО4 образуется диэтиловый эфир:2C2Н5ОН (С2Н4)2О + Н2ОНад активированной окисью алюминия этиловый спирт дегидратируется до этилена:С2Н5ОН СН2=СН2 + Н2ОПри каталитическом взаимодействии этилового спирта с аммиаком образуются моно-, ди- и триэтиламины.Этиловый спирт - наркотик, возбуждающе действующий на организм. Длительное воздействие больших доз может вызвать тяжелые органические заболевания нервной системы, печени, сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта и т.д. Предельно-допустимая концентрация этилового спирта в воздухе рабочей зоны 1000 мг/м3 . 4 Расчётная часть4.1 Материальные расчёты и составление материального баланса процессаСН2 =СН2 + Н2О С2Н5ОН На образование 1кмоль спирта идёт 22,4 м3 этилена: С учётом степени превращения на стадиях процесса: Вместе с этиленом будет подано этана в количестве: Всего этан - этиленовой фракции: 2072,1554м3 +6216,4662м3 = 8288,6216 м3 Определим расход этилена: G (C2H4) = (6216,4662 М 28)/22,4 = 7770,5828 кг Определим расход этана: G (C2H6) = (2072,1554 М 30)/22,4 = 2775,2081 кг Всего этан - этиленовой фракции: 7770,5828 кг + 2775,2081 кг =12276,3кг = 10,5457909 тонн Для получения 1 кмоль этанола требуется 1 кмоль воды. Определим расход воды для производства 12000 кг этилового спирта: G (Н2O) = 18 М 12000 / 46 = 4695,6522 кг Побочных продуктов с учётом степени превращения образуется: Таблица 1. Материальный баланс. |
Приход | кг | Расход | кг | | Этиленовая фракция Вода | 10545,7909 4695,6522 | Этанол Этан Побочные продукты | 12000 2775,2081 466,235 | | Итого | 15241,4431 | Итого | 15241,4431 | | |
4.2 Тепловые расчёты и составление теплового баланса процесса
Тепловой баланс процесса рассчитываем на основании уравнения: где G - количество вещества, с - средняя теплоемкость этого вещества, t - температура, отсчитанная от какой-либо точки (обычно от 00С). Рассчитываем количество теплоты, вносимое водой: Рассчитывает количество теплоты, вносимое этиленовой фракцией: Теплоёмкость этиленовой фракции рассчитываем по уравнению:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|
