Циклогексанон получают из циклогексанола окислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) или каталитическим дегидрированием. Кроме дигидрирования при этом протекают дегидратация циклогексанола в циклогексен, а также расщепление циклогексанола с выделением углерода, водорода и воды.
Процессы дегидрирования имеют очень важное значение в промышленности. Дегидрированием получают ненасыщенные соединения, представляющие большую ценность в качестве мономеров для производства синтетического каучука и пластических масс.
Широкое распространение получил процесс дегидрирования циклогексанола с получением циклогексанона [1].
В данном проекте представлено производство по получению циклогексанона путем дегидрирования циклогексанола. В свою очередь циклогексанон используется как продукт для органического синтеза, а также в качестве растворителя. Кроме того, циклогексанон, производство которого разрабатывается в данном проекте нашел свое применение в получении капролактама.
Окисление проводят в жидкой фазе, однако окислитель — воздух поступает в зону реакции в виде газа, вследствие этого сложность самого химического процесса усугубляется непростыми гидродинамическими условиями его проведения [1].
Целью дипломной работы является:
1) Изучение возможных процессов получения циклогексанона
2) Изучение процесса дегидрирования циклогексанола на различных катализаторах
3) Привести характеристику сырья и готовой продукции
4) Предложить способ оптимизации технологии
5) Рассчитать материальный и энергетический балансы
1.ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Парофазное Гидрирование бензола
Данный процесс происходит при следующих параметрах:
1) 1,6-2,0 МПа (16-20 кгс/см2),
2) температуре 125-250 0С на никельсодержащем катализаторе
Используются два типа реакторов.
В трубчатом реакторе съем тепла осуществляется кипящим конденсатом и в колонном реакторе адиабатического типа.
Гидрирования бензола в циклогексан протекает по уравнению:
Бензол Водород Циклогексан мол. вес 78 мол. вес 2 мол. вес 84
При этих условиях, поданным ГИАП и ФХИ им. Карпова, равновесии реакции сдвигается полностью в сторону образования циклогексана.
Гидрирование бензола производится водородом из свежей азотноводородной фракции. Возможно также использование реакционного водорода из отделения дегидрирования циклогексанола.
Разработка энергосберегающей схемы разделения трехкомпонентной ...
... экстрактивной ректификации не обязательно выпаривать растворитель. Тогда как в азеотропной ректификации и растворитель и компоненты должны быть выпарены на верх азеотропной колонны ректификации. Более того, количество растворителя, применяемого в процессе азеотропной ректификации, ... активности), например отношением предельных коэффициентов активности циклогексана и бензола ( ? 0 цг /? 0 б ...
В промышленности циклогексан окисляют кислородом воздуха, чтобы в последствии получить циклогексанон [2].
1.2. Каталитическое гидрирование фенола.
Данный процесс осуществляется в присутствии никелевого или никельхромового катализатора. Температурные пределы для данной реакции составляют : от 140 до 200 С[2].
Реакция гидрирования протекает по уравнению: Фенол Водород Циклогексанол Моль.вес 94 моль. вес 2 моль. вес 100
Оптимальной температурой является интервал от 150 до 170 С, так как температура сильно влияет на скорость и селективность.Фенольный процесс является одним из основных процессов получения сырья для циклогексанона [2].
1.3. Дегидрирование циклогексанола
Дегидрирование циклогексанола является основным процессом получения циклогексанона, и происходит в присутствии цинк-хромового катализатора, из-за которого отщепляется водород. Температура данного
процесса составляет 420 оС а давление 1 Мпа. Реакция выглядит следующим образом:
Данный процесс осуществляется с поглощением тепла (эндотермическая реакция).
Тепловой эффект реакции составляет 15,42 ккал/моль. Тепло, необходимое для проведения процесса передается горячими дымовыми газами при помощи циркуляции с использованием газодувки [3].
Степень конверсии процесса 60%, Понижение температуры процесса
меньше чем 240оС приводит к снижению степени конверсии. Каталитическая
объемная скорость по циклогексанолу-ректификату 0,7-0,9 час-1. Выход циклогексанона составляет 97-98%. Совместно с реакцией получения циклогексанона протекают побочные реакции с образованием циклогексена: фенола:
Также протекают реакции с образованием высококипащих соединений получаемых во время конденсации циклогексанона: циклогексалиденциклогексанона, дициклогексанона и Т.Д.
При длительном использовании активность цинк-хромового катализатора со временем снижается, Поэтому возникает потребность его регенерации. Регенирацию производят, когда степень конверсии циклогексанола снижается ниже 60% [2].
1.4. Дегидрированиециклогексанола с использованием разных катализаторов
Основную роль в дегидрировании циклогексанола играет катализатор.
Делая выводы на основании изученной литературы можно сделать вывод, что для каждого катализатора имеются свои положительные и отрицательные аспекты.
1) Никелевые катализаторы в основном применяют для процессов гидрирования, так как для дегидрирования они менее пригодны: в их присутствии дегидрирование происходит сразу для фенола [8].
При использовании никель-хромаваго катализатора процесс дегидрирования идет в «мягких условиях»: Температура составляет 180-200°С.
Но есть и недостатки данного катализатора, а именно для оптимального выхода продукта необходимо протекание процесса с разбавителем, например водяным паром при массовом соотношении циклогексанол вода 1:2. И объемная скорость подачи сырья не должна превышать 0,8ч-1ч. В противном случае сильно падает конверсия. Так же в результате понижения объемсной скорости до 0,3-1ч, при температуре 200°С, возрастает степень конверсии с 60 до 88% . недостатком является то, что получается много побочных продуктов [2].
Оптимизация процесса получения уксусной кислоты
... дипломного проекта является – оптимизация процесса получения уксусной кислоты. В связи с поставленной целью решаются следующие задачи: 1. Изучить способы получения уксусной кислоты; 2. Изучить физико-химические основы процесса (химизм, механизм, катализаторы) получения уксусной кислоты ...
2)В присутствии никель-хромового катализатора процесс идет в «мягких условиях»: интервал температур составляет от 180 °С до 200°С, однако необходимо проводить процесс в присутствии инертного разбавителя, например водяного пара [3].
3) Применение чистого цинка показывает хорошие результаты, однако Тпл цинка составляет 419,5°С, что, к сожалению совпадает с температурой дегидрирования [7].
А это означает, что гранулы цинка сплаляются и ведут к ухудшению его каталитического воздействия В следствии данной особен6ности цинк применяют на носителях, например, на железе, так как цинк-железный катализатор является дешевым, стабильным в эксплуатации, и обеспечивает высокий выход продукта.
Важнейшим недостатком является то, что данный катализатор активен при давольно высоком интервале температур (400-420°С), введу чего образуется много побочных продуктов. Поэтому данный катализатор применяют только для сырья полученного на основе фенола [3].
4)Цинк железный катализатор активен при давольно высоком интервале температур: от 400 до 420 °С, что обуславливает образование большого количества побочных соединений. Также данный катализатор чувствителен к кислородосодержащим примесям. Поэтому его используют только для сырья, полученного фенольным процессом.
5)Циклогексанол полученный окислением циклогексана нецелесообразен из-за дезактивирующего действрия кислородосодержащих примесей: воды, эфиров, кислот.
6) Цинк-хромовый катализатор благодаря высокой активности выдерживает значительно большие нагрузки чем другие катализаторы, но для него характерен длительный «разбег», то есть для достижения оптимальных условий процесса этому катализатору необходимо пребывать в реакционной массе порядка 120 ч.
Применяют смешанный цинк хромовый катализатор, представляющий собой не восстановленную смесь оксида и хромата цинка. Его высокая активность обуславливается его развитой поверностью, что в процессе дегидрирования циклогексанона ведет к образованию побочных продуктов и к глубокому превращению циклогексанола [3].
Для катализатора на основе хром-цинка характерен длительный разбег, сопровождающийся ростом избирательности при одновременном падении активность. При дегидрировании циклогексанола, содержащего 94,1% основного вещества и около 6% примесей (преимущественно, кислородосодержащих соединений), стабилизация процесса происходит через 100-120ч постоянной работы. Оптимальными условиями являются Т=360 °С, объемная скорость 1,0 [8].
В данных условиях представляется возможность досчить 95%-ный выход циклогексанона при степени конверсии 80%. из-за высокой активности цинк хромового катализатора он может выдерживать высокие нагрузки по циклогексанону в отличии от других катализаторов. Если повысить объемную скорость до 2,3ч-1, то степень конверсии незначительно упадет, а полезный выход может вырости до 98%, что является одним из лучших показателей [7].
1.5.Спецификация на основное технологическое оборудование
Данная информация представленна в таблице № 1 и взята из Инструкции ИРМ 22-8 цеха циклогексанона № 22
производства капролактама предприятия ОАО «КуйбышевАзот» [5].
Таблица № 1- Спецификация на основное технологическое оборудование № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
Электрические аппараты
... теплоты в пространстве: теплопроводностью, тепловым излучением и конвекцией. Теплопроводность -, Тепловое излучение, Конвекция естественную Коэффициент теплопередачи 1.1.3 Задачи теплового расчёта электрических аппаратов При тепловом расчёте электрических аппаратов исходят ...
схеме защиты
Отделение дегидрирования циклогексанола 1. Т-601/1,2 Испаритель 2 Сталь Вертикальный кожухотрубчатый
циклогексанола 12Х18Н10Т аппарат F=126 м2, Д=1000 мм, L=3000
Минвата, мм, масса 3560 кг
окожушивание Допустимые рабочие условия:
трубное пространство:
Р=0,65 кгс/см2
Т=200 0С
Среда: циклогексанол — ректификат
Межтрубное пространство:
Р=20 кгс/см2
Т=211 0С № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Среда: водяной пар 1. Т-601/3 Испаритель 1 Сталь Вертикальный кожухотрубчатый
циклогексанола 12Х18Н10Т аппарат F=181,34 м2, Д=1000 мм,
Минвата, L=4640 мм
окожушивание Допустимые рабочие условия:
трубное пространство:
Р=0,65 кгс/см2
Твх=90 0С
Твых=200 0С
Среда: циклогексанол — ректификат
Межтрубное пространство:
Р=23 кгс/см2
Твх=250 0С
Твых=220 0С
Среда: водяной пар 2. С-602/1,2,3 Сепаратор 3 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
ВСт3ст2, Вст3сп5 Допустимые рабочие условия:
Минвата, трубное пространство:
окожушивание Р= 0,65 кгс/см2
Т= от 30 до 200 0С
Среда: пары циклогексанол 3. В-603 /1,2 Воздуходувка 2 Разный Тип ТВ-80-1,2
Объемная подача – 5000 м3/ч
Т- окружающая среда
Среда – атмосферный воздух
Электродвигатель: тип ВАО 355м
Мощность – 65 кВт
Частота вращения – 2950 мин-1
Исполнение: взрывозащищенное, 1Ехd
II АТЗ 4. В-603 /3 Воздуходувка 1 Разный Тип ТВ-80-1,2
Объемная подача – 6000 м3/ч № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Напор – 1,2 кгс/см2
Т- окружающая среда
Среда – атмосферный воздух
Электродвигатель: тип ВА 225м2У2
Мощность – 55 кВт
Частота вращения – 2955 мин-1
Исполнение: взрывозащищенное, 1Ехd
II АТЗ 5. В-604 Газодувка 3 Разный Тип 610-11-1 нагнетательный
/1,2,3 центробежный с двумя маслонасосами
Объемная подача – 60000 м3/ч
Напор – 0,02÷0,045 кгс/см2
Т= не более 400 0С
Среда – дымовые газы
Электродвигатель: тип ВАО 355м
Мощность – 200 кВт № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Частота вращения – 2970 мин-1
Исполнение: взрывозащищенное, 1Ехd
II АТЗ 6. Х-605/1,2 Камера сжигания 2 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
ВСт3сп2 V=5,75 м2, Днар=2200 мм, Н=7605 мм,
Внутренняя футеровка Двн=1200 мм
Допустимые рабочие условия:
Р= гидростатическое
Т=1250 0С
Среда: дымовые газы 7. Х-605/3 Камера сжигания 1 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
ВСт3сп2 V=5,75 м2, Днар=2200 мм, Н=6505 мм,
Внутренняя футеровка Двн=1400 мм
Допустимые рабочие условия:
Р= 0,6 кгс/см2
Правила и нормы метеорологических условий рабочей зоны
... условия для рабочей зоны производственных помещений регламентируются ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений" ГОСТ 12.1.005 установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия. ...
Т= 1300 0С № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Среда: дымовые газы 8. Р-606/3 Реактор 3 Трубки Вертикальный кожухотрубчатый
дегидрирования 12Х18Н10Т; аппарат Vтр=19 м2, Vм/тр=43 м3, Н=6630
Корпус 16ГС-12, мм
Решетки 09Г2С-12 Допустимые рабочие условия:
трубное пространство:
Р= 0,65 кгс/см2
Т= 420 0С
Среда: циклогексанон, циклогексанол,
водяной пар, водород
Межтрубное пространство:
Р= 0,2 кгс/см2
Т= 470 0С
Среда: дымовые газы 9. Т-607/1,2 Подогреватель 2 Сталь углеродистая Горизонтальный кожухотрубчатый
циклогексанола Днище аппарат F=33 м2, Д=800 мм, L=1500 № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
ВКСт3сп мм, Допустимые рабочие условия:
Минвата, трубное пространство:
окожушивание Р= 10 кгс/см2
Т= до 200 0С
Среда: циклогексанол
Межтрубное пространство:
Р= 10 кгс/см2
Т= до 200 0С
Среда: циклогексанон, циклогексанол,
водород, азот, водяной пар 10. Т-607/3 Подогреватель 1 Днище Горизонтальный кожухотрубчатый
циклогексанола 09Г2С-14 аппарат F=38 м2, Д=600 мм, L=2910
Обечайка мм,
09Г2С-12 Допустимые рабочие условия:
Минвата, трубное пространство:
окожушивание Р=0,65 кгс/см2 № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Т=200 0С
Среда: циклогексанол
Межтрубное пространство:
Р=0,65 кгс/см2
Т=до 250 0С
Среда: циклогексанон, циклогексанол,
водород, азот, 11. Т-608/1,2 Перегреватель 2 Днище Горизонтальный кожухотрубчатый
паров 17ГС аппарат F=200 м2, Д=800 мм, L=6000
циклогексанола Обечайка: мм, Допустимые рабочие условия:
09Г2С трубное пространство:
Минвата, Р= 0,65 кгс/см2
окожушивание Т= 400 0С
Среда: циклогексанол, водяной пар
Межтрубное пространство:
Р= 0,65 кгс/см2 № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Т= 400 0С
Среда: циклогексанон, циклогексанол,
водяной пар 12. Т-608/3 Перегреватель 1 Днище Горизонтальный кожухотрубчатый
паров 09Г2С-14 аппарат F=212 м2, Д=800 мм, L=7465
циклогексанола Обечайка: мм, Допустимые рабочие условия:
09Г2С-12 трубное пространство:
Минвата, Р= 0,65 кгс/см2
окожушивание Т= 400 0С
Среда: циклогексанол,
Межтрубное пространство:
Р= 0,65 кгс/см2
Т= 400 0С
Среда: циклогексанон, циклогексанол, 13. Т-609/1,2 Конденсатор 2 Обечайка: Горизонтальный кожухотрубчатый
Сталь углеродистая аппарат F=160 м2, Д=1000 мм, L=4000 № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
ВСт3сп5, мм, Допустимые рабочие условия:
Сталь 16ГС-12 трубное пространство:
Трубки: Ст10 Р= 6 кгс/см2
Движение газированной жидкости в пористой среде
... е. величины отношения объема содержащейся в некотором элементе пористой среды жидкости к объему порового пространства этого элемента пористой среды, позволяет рассматривать раздельно движение каждой из фаз ... насыщенности. Так как при движении жидкостей и газов в пористой среде пластовое давление изменяется в пространстве и времени (при неустановившейся фильтрации), то фазовые проницаемости ...
Т= 200 0С
Среда: оборотная вода
Межтрубное пространство:
Р= 6 кгс/см2
Т= 200 0С
Среда: циклогексанон, водород,
конденсат 14. Т-609/3 Конденсатор 1 Обечайка: Горизонтальный кожухотрубчатый
Сталь 09Г2С-12 аппарат F=174,51 м2, Д=1000 мм,
Трубки: L=4200 мм, Допустимые рабочие
12Х18Н10Т условия:
трубное пространство:
Р= 5,4 кгс/см2 № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Т= 100 0С
Среда: оборотная вода
Межтрубное пространство:
Р= 0,65 кгс/см2
Т= 200 0С
Среда: циклогексанон, водород,
конденсат 15. С-611 Сепаратор 2 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
С-615 ВСт3сп2 V=0,63 м3, Д=900 мм, Н=2040 мм
Допустимые рабочие условия:
Р= не более 0,65 кгс/см2
Т= не более 180 0С
Среда: пары циклогексанона, водород 16. Х-612 Гидрозатвор 1 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
ВСт3сп4 V=0,033 м2 Д=200 мм, Н=1000 мм
Допустимые рабочие условия: № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Р= не более 0,04 кгс/см2
Т= не более 40 0С
Среда: циклогексанон, циклогексанол 17. Х-613 Гидрозатвор 1 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
ВСт3сп2 V=0,4 м2 Д=400 мм, Н=3325 мм
Допустимые рабочие условия:
Р= не более 0,04 кгс/см2
Т= 40 0С
Среда: циклогексанон, циклогексанол 18. Е-614 Сборник 1 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
циклогексанона — ВСт3сп5 V= 4,0 м3, Д=1600 мм, Н=2000 мм
сырца Допустимые рабочие условия по
Минвата, паспорту:
окожушивание Р= 0,04 кгс/см2
Т= 40 0С
Среда: циклогексанон, циклогексанол № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты 19. С-615/2 Сепаратор 1 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
ВСт3сп5 V=0,63 м3, Д=900 мм, Н=2040 мм
Допустимые рабочие условия:
Р= не более 0,65 кгс/см2
Т= не более 100 0С
Среда: пары циклогексанона, водород 20. Т-616 Аммиачный 2 Сталь углеродистая Горизонтальный кожухотрубчатый
Т-640 испаритель ВСт3сп5 аппарат F=32 м2 Д=500 мм, L=4000 мм
Допустимые рабочие условия:
Минвата, трубное пространство:
окожушивание Р= 4,0 кгс/см2
Т= до 40 (55) 0С
Среда: реакционный водород, пары
циклогексанона, циклогексанола
Межтрубное пространство:
Р= 15 (23) кгс/см2 № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Т= от -40 до +40 0С
Среда: аммиак 21. Т-616/2 Аммиачный 1 Обечайка Горизонтальный кожухотрубчатый
испаритель 09Г2С-12 аппарат F=54 м2 Д=600 мм, L=3830 мм
Днище Допустимые рабочие условия:
09Г2С-14 трубное пространство:
Трубки Р= 0,65 кгс/см2
Ст20 Т= 100 0С
Коммерциализация патента с целью вывода на рынок новых
... использование изобретения, защищенного патентом в границах строго определенного рынка, в течение определенного ... 10) патентам; 11) топологиям интегральных микросхем; 12) секретам производства (ноу ... интеллектуальной деятельности как внедрение (создание, использование) результатов интеллектуальной деятельности в условиях рынка ... данного параграфа, как и всей работы, являются инновации, окружающие тот или ...
Минвата, Среда: реакционный водород, пары
окожушивание циклогексанона, циклогексанола
Межтрубное пространство:
Р= 4,5 кгс/см2
Т= от -40 до +40 0С
Среда: аммиак 22. Н-619 Насос 2 Разный Тип 1ЦГ 25/50-7,5-1С
центробежный Объемная подача = 25 м3/ч № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
для Напор = 50 м вод. ст.
циклогексанона — Среда = циклогексанон, циклогексанол
сырца Мощность = 4,0 кВт
Частота вращения = 2900 мин-1
Исполнение: взрывозащищенное, 1Ехd
II АТЗ 23. Х-625 Гидрозатвор 2 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
ВСт3сп2 V=0,63 м3, Д-600 мм, Н-2200 мм
Допустимые рабочие условия:
Р= 400 мм вод. ст.
Т= 20÷30 0С
Среда: азот, вода, пары органики 24. Е-626 Дренажный бак 1 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
ВСт3сп5 V=0,4 м3, Д=800 мм, Н=800 мм
Допустимые рабочие условия:
Р= 0,04 кгс/см2 № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
Т= 30 0С
Среда: вода, циклогексанон,
циклогексанол 25. Н-627 Насос 1 Разный Тип 2АИ1С 3х2
центробежный Объемная подача = 2÷6 м3/ч
для дренажной Напор = 40÷50 м вод. ст.
жидкости Т= не более 40 0С
Среда = циклогексанон, циклогексанол,
вода
Электродвигатель: тип ВАО 32-2
Мощность = 4 кВт
Частота вращения = 2900 мин-1
Исполнение: взрывозащищенное, 1Ехd
II АТЗ 26. С-639 Сепаратор 2 Сталь углеродистая Вертикальный цилиндрический аппарат
водяного пара Днище Ст20К V=0,7 м3, Дн=630 мм, Н=3305 мм № пп Номер Наименование Количество Материал, способы Техническая характеристика
позиции по оборудования антикоррозионной
схеме защиты
ВКСт3сп5 Допустимые рабочие условия:
Р= 7,0 кгс/см2
Т= 164 0С
Среда: конденсат, пар 1.6. Патентный обзор
Таблица № 2 –Патентный обзор. Название, номер, дата патента. Авторы патента Описание патента Способ модернизации установки TINGE, Johan Thomas; Реферат: Процесс конструирования второго для производства циклогексанона (NL).
химического завода, при этом вторая химическая Номер заявки WO/2016/096844 VERSCHUREN, Iris; (NL).
установка подходит для разделения циклогексанона из Дата заявки: 23.06.2016 второй смеси, что вторая смесь включает продукты
реакции от гидрирования фенола, при этом указанный
способ включает:a) обеспечение первого химического
завода, причем первая химическая установка подходит
для разделения циклогексанона из первой смеси, при
этом первая смесь содержит продукты реакции
окисления циклогексана Во-первых, установка
включает: i) дистилляционной колонны (с),
подходящего для отгонки циклогексана верхнего
погона;ii) отгонку верхнего погона дистилляционной
колонны, пригодный для окисления циклогексана,
циклогексанон; iii) блок (а), подходящего для
окисления циклогексана; иiv) блок рекуперации тепла
Производство бутадиена одностадийным дегидрированием н-бутана ...
... является оптимизация процесса производства бутадиена одностадийным дегидрированием н-бутана на усовершенствованном, модифицированном алюмохромовом катализаторе. Задачи бакалаврской работы: Провести патентный поиск по катализаторам дегидрирования уг леводородов; Рассчитать материальный и тепловой ...
(B) подходящие для рекуперации тепла из отходящего
газа из блока окисления циклогексана, пригодный для
окисления циклогексана;b) отключение в первом
химическом заводе , Указанной дистилляционной
колонны (с), подходящего для отгонки подвесной
циклогексана, упомянутый блок окисления
циклогексана (A) и упомянутый блок утилизации
тепла), при этом вторая химическая установка
включает дистилляционную колонну (F) подходящие
для отгонки циклогексанона повторно от первого
верхнего погона химического завода, в котором каждое
из первого и второго химического завода химическая
установка содержит перегонную колонну (E)
подходящие для отгонки служебные компоненты,
имеющие более низкую температуру кипения, чем
циклогексанон Дистилляционная колонна (G) подходит
для отгонки воздушной смеси, содержащей
циклогексанол и циклогексанон в мас: мас отношение,
по меньшей мере, 4: 1; и дегидрирования
циклогексанола блока (н), подходящие для
дегидрирования циклогексанола в циклогексанон.
Продолжение таблицы № 2 Название, номер, дата патента. Авторы патента Описание патента Способ получения циклогексанона Horsels Marleen Реферат: дистилляцией Parton Rudy Francols Maria Настоящее изобретение относится к способу Номер публикации: 20110054142 Jozef непрерывного получения циклогексанона из фенола с Дата публикации:03.03.2011 Tinge Johan Thomas использованием катализатора, содержащего по
меньшей мере один каталитически активный металл,
выбранный из платины и палладия, содержащегоa)
гидрирование фенола с образованием потока продукта,
содержащего циклогексанон и непрореагировавший
фенол; b) отделение по меньшей мере части потока
продукта Или, по меньшей мере, часть потока
продукта, из которых один или более компонентов,
имеющих более низкую температуру кипения, чем у
циклогексанона были удалены, на первую фракцию,
содержащую циклогексанон, и вторую фракцию,
содержащую фенол и циклогексанол, с использованием
дистилляции;c) разделение второй фракции на третью
фракцию, обогащенную циклогексанолом, и четвертую
фракцию, обогащенную фенолом и, с использованием
дистилляции;d)-обработку по крайней мере части
четвертой фракции на дополнительной стадии
дистилляции, Образуя пятую фракцию и шестую
фракцию, причем пятая фракция обогащена по фенолу
по сравнению с шестой фракции, и где шестая фракция
содержит побочные продукты с более высокой точкой
кипения, чем фенол и фенол, в котором этапd) проводят
в вакуумную дистилляционную колонну, снабженную
тарелок в нижней части колонны, при этом в верхней
части колонны, те В части над загрузочным
отверстием, упаковочный материал присутствует
вместо тарелок в, по меньшей мере, часть указанной
верхней части, упаковочный материал имеет
сравнимую или улучшенную эффективность
разделения, и обеспечивает уменьшение падения
давления, по меньшей мере, на 30%, предпочтительно
более чем на 50%, по сравнению со случаем с
тарелками в верхней части, при прочих аналогичных
условиях дистилляции. Продолжение таблицы № 2 Название, номер, дата патента. Авторы патента Описание патента Способ получения катализатора SUN ZHONGHUA Реферат: дегидрирования циклогексанона и YIN YUSHENG Настоящее изобретение принадлежит к технической циклогексанола в газовой фазе ZHANG HAO области производства катализатора, и обеспечивает Номер публикации:104437488 YUAN HAORAN способ получения циклогексанола, циклогексанона Дата публикации:25.03.2015 WU JIEHUA дегидрирования катализатора газовой фазы. Основным
Технология получения стирола дегидрированием этилбензола
... методом промышленного производства стирола является каталитическое дегидрирование этилбензола. Этим методом получают более 90% мирового производства этилбензола. В качестве катализаторов дегидрирования применяются сложные композиции на основе ... такой установке имеются 2 реактора (или два слоя катализатора). Охладившуюся в первом реакторе смесь до подачи во второй реактор нагревают перегретым паром. ...
LYU FENG ингредиентом катализатора по изобретению является
Cu/SiO 2, способ получения представляет собой способ
фракционного осаждения и, в частности, включает
следующие этапы: проведение осаждения на
определенное количество осадителя и силиказоль
Раствор нитрата меди, с добавлением в раствор для
осаждения, промывания, отделения твердых веществ
от жидкости, сушку, обжарку и затем таблетирования
для формирования. Катализатор имеет характеристики,
высокую активность, высокую селективность,
небольшой доли и тому подобное.
Продолжение таблицы № 2 Название, номер, дата патента. Авторы патента Описание патента Способ получения циклогексанона Van Dortmont Godefridus Реферат: Настоящее изобретение относится к способу Множественной дисциляцие Maria J. непрерывного получения циклогексанона из фенола с Номер публикации: 20110028675 Horsels Marleen использованием катализатора, содержащего по Дата публикации : 03.02.2011 Parton Rudy Francois Maria меньшей мере один каталитически активный металл,
Jozef выбранный из платины и палладия, включающий
Tinge Johan Thomas гидрирование фенола с образованием потока продукта,
содержащего циклогексанон и непрореагировавший
фенол; разделение по меньшей мере части потока
продукта, или, по меньшей мере, часть потока
продукта, из которых один или более компонентов,
имеющих более низкую температуру кипения, чем у
циклогексанона были удалены На первую фракцию,
содержащую циклогексанон, и вторую фракцию,
содержащую фенол и циклогексанол, с использованием
дистилляции; разделение второй фракции на третью
фракцию, обогащенную циклогексанолом, и четвертую
фракцию, обогащенную фенолом, с использованием
дистилляции;-обработку по крайней мере части
четвертой фракции на дополнительной стадии
дистилляции, образуя пятую фракцию и шестую
фракцию, причем пятая фракция обогащена по фенолу
по сравнению с шестой фракции И где шестая фракция
содержит побочные продукты с более высокой точкой
кипения, чем фенол и фенол; и этот способ
характеризуется в дополнительную стадию
непрерывного или периодического отделения по
меньшей мере части шестой фракции еще
дополнительной стадии дистилляции, в результате чего
образуется седьмая фракция и восемь фракции, причем
седьмая фракция обогащена по фенолу по сравнению с
восемью фракции И в котором восемь фракция
содержит побочные продукты с более высокой точкой
кипения, чем фенол. Продолжение таблицы № 2 Название, номер, дата патента. Авторы патента Описание патента Способ получения циклогексанона Деннис Айзеле Реферат: из циклогексанола Бита Филлипи Предлагается способ формирования циклогексанона из Номер заявки:15227255 циклогексанола, в котором два или более реактора Дата заявки:03.08.2016 дегидрирования циклогексанола и связанные с ними
конденсаторы последовательно соединены
последовательно, чтобы увеличить относительную
концентрацию циклогексанона в формованном
продукте с использованием принципа Ле Шателье. Продолжение таблицы № 2 Процесс производства смеси Мартинес Вильемус Реферат: содержащей циклогексанола и Рудольф Мария Непрерывный способ получения смеси, включающей циклогексанон Тинге Йохан Томас циклогексанон и циклогексанол, путем гидрирования Номер заявки:15175465 фенола, причем этот процесс выполняется в Дата заявки:06.07.2015 многотрубном реакторе, отличающийся тем, что
указанный многотрубный реактор используется для
дегидрирования циклогексанола; Химический завод,
подходящий для гидрирования фенола, содержащий
многотрубный реактор; Циклогексанон, полученный на
химической установке, содержащей многотрубный
реактор; И процесс создания такого растения.
Продолжение таблицы № 2 Название, номер, дата патента. Авторы патента Описание патента СПОСОБ ДЕГИДРИРОВАНИЯ Садивский Сергей Реферат: ЦИКЛОГЕКСАНОЛА В Ярославович (RU), Изобретение относится к способу ЦИКЛОГЕКСАНОН Ардамаков Сергей дегидрирования циклогексанола в циклогексанон. Заявка: 2012152038/04, 04.12.2012 Витальевич (RU), Предложенный способ дегидрирования
Хусаенов Ильдар циклогексанола в циклогексанон осуществляют
Фаезрахимович (RU) в газовой фазе при повышенной температуре в
присутствии катализатора, содержащего
активные компоненты, на 56÷88 мас.% состоящие
из оксида цинка и на 8,0÷39,0 мас.% из карбоната
кальция. При этом применяемый катализатор
используют в виде каталитической системы с
чередованием по ходу газа трех слоев различной
высоты, заполненных в различных соотношениях
катализатора и керамики. Первый — защитно распределительный — слой состоит из керамики
высотой 10÷20 см. Второй слой зоны зажигания
основной реакции состоит из катализатора и
керамики в соотношении 1:1 с высотой слоя в
диаметр газохода дымовых газов. Третий слой
зоны основной реакции состоит из катализатора
и керамики в соотношении 3:1 с высотой слоя,
равной высоте аппарата до первого входа
газохода. Предложенный способ позволяет
избежать нежелательного протекания побочных
реакций, предотвратить коксование катализатора
и увеличить срок его службы. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Приложение к таблице
Газофазный процесс дегидрирования циклогексанола в циклогексанон осуществляется при повышенной температуре с использованием катализатора состоящего из активных компонентов: 56÷88мас.% состоящий из оксида цинка и на 8,0÷39,0мас.% из карбоната кальция. Применяется с чередованием слоев отличающихся по высоте в различных соотношениях керамики и катализатора: Первым слоем является защитно-распределительный состоящий из керамики с высотой 10÷20 см, и второй слой является зоной зажигания целевой реакции из керамикии катализатора в соотношении 1:1 с высотой слоя соответствующей диаметтру газохода. Третий слой состоит из соотношения 3:1 катализатора к керамике с высотой слоя соответствующей высоте аппарата до первого входа газохода.
Данный способ отличается тем, что процесс осуществляется в температурном интервале от 320 до 440°С и объемной скорости подачи сырья 1,5÷2,0 ч-1, а также, что перед запуском процесса в реактор пропускают азот в течении 6÷8 часов с поддержанием температуры от 320 до 350°С. Данные по исследованию данного процесса представленны в таблице № 3 Таблица № 3- Результаты эксперементальных исследований.
Технологические параметры процесса дегидрирования Параметры процесса 1 2 3 4 5 Температура процесса, оС 370-380 350-360 320-330 430-440 350 Объемная скорость, ч-1 1,5 1,5 1,5 2 1 Выход циклогексанона, 84,4 86,5 85,9 83,5 82,4 мас. % Конверсия, % 88,8 89,5 88,2 88,1 87,6 Селективность, % 96,0 97,7 98,6 95,5 94,6 Остаточный 9,7 9,1 10,2 10,3 10,7 циклогексанол , % Выход дианона, % 1,8 0,5 0,3 1,3 2,6 Сумма побочных, % 4,1 3,9 3,6 4,9 4,3 Выход на режим, ч 8 8 8 8 14
2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Характеристика сырья и готового продукта.
Технический циклогексан получаемый гидрированием бензола
Циклогексан технический выпускается по ГОСТ 14198-78.
Настоящий стандарт распространяется на технический циклогексан, получаемый гидрированием бензола.
Формулы:
Эмпирическая формула С6Н12
Структурная формула
Молекулярная масса – 84,16.
Циклогексан – бесцветная, легко воспламеняющаяся жидкость
Плотность при 20 0С- 778,5 кг/м3
Температура кипения
при 760 мм рт. Ст. +80,7 ºС
Температура плавления -6,2-6,6 0С
В воде циклогексан практически не растворим, его растворимость в воде
при 58 0С составляет 0,035 % вес [2][6][8].
Растворимость воды в циклогексане при температуре 19 0С составляет 0,01% вес.
С водой циклогексана образует азеатропную смесь (при содержании воды 9 %), кипящую при температуре 68,95 0С.
Упругость паров циклогексана:
При температуре:
20 0С –76,9 мм рт. ст.
40 0С –161,7 мм рт. ст.
80 0С –741,3 мм рт. ст.
100 0С –703 мм рт. ст.
150 0С –4123 мм рт. ст.
При работе агрегата гидрирования фенола на никельсодержащем катализаторе, готовым продуктом является циклогексанол – технический.
Эмпирическая формула С6 Н12О
Структурная формула
Молекулярный вес -100,16
Плотность при 25 ºС -945 кг/м3
Температура кипения при 760 мм рт. Ст .-+161,1 ºС
температура плавления +24 ºС
температура вспышки +67 ºС
Присутствие небольших количеств воды или циклогексанона резко понижает температуру плавления циклогексанола.
Растворимость циклогексанола
в воде при Т=11 ºС 5,65 %
Растворимость воды в циклогексаноле
при Т=11 ºС 11,27 %
С водой циклогексанол образует азеотропную смесь состава:
Вода – 70,4 %
Циклогесанол –29,6 %
Температура кипения азеотропной смеси при давлении 760 мм рт. ст. + 97,8 ºС [5][6]
Циклогексанон
Химическая формулаС6 Н10О.
Горючая, бесцветная, маслянистая жидкость с ацетоно-мятным запахом. В водерастворим плохо.
Удельный вес -0,948 г/см3
Температура кипения -+155,6 ºС
Температура плавления — 40,2 ºС
Температура вспышки -+40 ºС
Температура самовоспламенения -+495 ºС.
Пределы взрываемости паров в смеси с воздухом -1,3 9,0 % об.
Пары тяжелее воздуха в 3,38 раза
Молекулярный вес — 98,14
ПДК — 30,0 мг/м3
Относится ко 3 классу опасности по степени воздействия на организм [5][7].
Катализатор цинк-кальциевый:
БАСФ Н5-15 (фирмы БАСФ) представляет собой соединения: СаО, ZnO, Na2O, графит, спрессованные в таблетки серого цвета размера 7х7х3 Не горюч, плохо растворим в воде, без запаха.
Насыпной вес: 980 кг/м3 (отработанный).
Состав: ZnO –54,0 %;
- CaO –44,7 %;
- Na2O –0,59 %;
С –12,2 % [6][5]
Катализатор цинк-хромовый
Представляет собой смесь окиси цинка с хромом, спрессованную в таблетки размером 9х9 мм, зеленовато-желтоватого цвета. Содержание цинка в пересчете на окись цинка 55,5, содержание хрома шестивалентного 34,0 %
Насыпной вес не более 2,1 кг/л.
Пожаровзрывобезопасен
ПДК — 0,01 мг/м3 (в пересчете на СгО3) [6][5]
2.2.Описание технологической схемы и оборудования.
Для переработки циклогексанола–ректификата в циклогексанон–сырец на стадии дегидрирования предусмотрено три агрегата дегидрирования. Мощность агрегата по циклогексанолу 6000 кг/ч.
Мощность агрегата лимитируется производительностью газодувки поз. В-604 и давлением пара реагирующей смеси в реакторе поз. Р- 606.
Количество анола-ректификата подаваемого на позицию агрегата дегидрирования измеряется диафрагмой и автоматически поддерживается регулятором FIRC-607, который установлен на линии подачи сырья в подогреватель Т-607, где подогревается до 90 °С , за счет теплоты передаваемой парами за Т-608.
Сырье(анол-ректификат) поступает в трубное пространство Т-601 (испаритель), где происходит его испарение и перегревание до Т=200°С. (Пар давления 2 Мпа).
Далее анол-ретификат в паровой фазе поступает в сепаратор поз. С-602, где происходит отделение паров от капельного анола-ретификата. Уровень жидкой фазы в сепараторе поз. С-602 замеряется по прибору поз. LIAh-611 и максимальное значение передается на центральный пункт управления.
Из С-602 (сепаратор) сырье поступает в Т-608 (теплообменник подогреватель), где подогревается до Т=340°С. Пары сырья из Т-608 (перегреватель) поступают в Р-606 (реактор дегидрирования).
Пары анола-ректификата из перегревателя поз. Т-608 поступают в трубное пространство реактора дегидрирования поз. Р-606.
Реакция дегидрирования анола-ректификата в анон-сырец происходит в присутствии катализатора цинк-кальциевого (фирмы БАСФ) или цинкхромового при температурном режиме не более 420 °С. [5]
Тепло к катиализатору подводится из Х-605 (камера сгорания)
Снижение перепада температур между зоной катализатора и греющим газом осуществляется циркуляцией дымовых газов:
К форсункам Х-605 подается смесь из природного газа и воздуха, которая нагнетается из В-603 (воздуходувка) .
При одновременной работе всех агрегатов необходима , работа двух воздуходувок, одна из которых находится в резерве.
Температура в топке составляет 1240°С ,так как сжигают природный газ и избыточный воздух. Расход воздуха в Х-605 задается автоматически, и расход газа и воздуха определяется из необходимости процентного содержания кислорода в циркулирующих газах. Оно не должно превышать 11%. (соотношение газ воздух 1 ÷ 21,7).
Природный газ (давление 0,6 МПа) редуцируется клапаном до давления не более 0,2 МПа (2,0 кгс /см²) и через клапан FIRC –606 с давлением 0,03 Мпа подается к горелкам Х-605.
Газы с Т= 1250 °С , наверху камеры сжигание смешиваются с газами из В-604 с Т=340-475 °С . Данная смесь поступает в Р-606.Отдав тепло газы поступают на В-604. Избыток газа сбрасывается регулятором давления.
Температура реакционной зоны постоянна за счет расхода природного газа к форсункам Х-605.
В целях обеспечения безопасных условий работы агрегатов дегидрирования, предусмотренны следующие блокировки :
Закрывается отсекатель на общем коллекторе природного газа, при :
а) снижении давления воздуха на нагнетании воздуходувки поз. В-603 до 0,005 МПа (0,05 кгс/см², 500 мм.в.ст.)
б) снижение давления природного газа в общем коллекторе до Р=0,05 МПа (0,5 кгс/см²)
в) остановка воздуходувки поз. В-603.
Закрывается отсекатель на агрегатном коллекторе природного газа, при
а) остановке циркуляционной газодувки поз. В-604.
б) повышение температуры дымовых газов до 500°С
в) понижение температуры дымовых газов до 340 °С
г) понижении давления дымовых газов на нагнетании газодувки поз. В604/1,2 до 0,002 МПа (0,02 кгс/см2) и газодувки поз. В-604/3 до 0,001 МПа (0,01 кгс/см2).
3. Остановка циркуляционной газодувки поз.В-604/1,2,3, при:
- повышении температуры подшипников газодувки до 70 °С; — понижении давления масла на подшипники газодувки до 0,02 МПа (0,2 кгс/см2)
4. Остановка циркуляционной газодувки поз. В-604/1,2 также при:повышении температуры подшипников электродвигателя газодувки до 90 С
5. Закрывается отсекатель на линии анола-ректификата на 3 агрегат, при: — остановке газодувки поз. В-604/3 — понижении давления дымовых газов на нагнетании газодувки поз. В-604/3 до 0,001МПа(0,01кгс/см2).[5] -повышении температуры циркуляционных дымовых газов до 500 °С -понижении температуры циркуляционных дымовых газов до 340 °С.
6. Включается резервный маслонасос газодувки поз. В-604/1,2,3 при: — снижении давления в системе маслосмазки до 0,025 МПа (0,25 кгс/см2)
Далее, реакционная смест из Р-606 с Т=400 °С, поступает в Т-608, где происходит охлаждение смеси до 210°С, передавая свою теплоту на перегрев паров анола-ректификата, поступающего в Р-606.[5]
Далее реакционная смесь охлаждается до Т=90 °С за счет отдачи тепла исходному анолу-ректификату в подогревателе Т-607.
Из Т-607 реакционная смесь подается в Т-609 (холодильник конденсатор), где продукты реакции дегидрирования охлаждаются до Т= 40 °С
В трубное пространство Т-609 поступает вода и в межтрубном пространстве реакционная смесь разделяется на фазы.
Жидкая фаза – циклогексанон-сырец (циклогексанол циклогексанол, вода, примеси) из холодильника-конденсатора поз.Т-609 направляется через гидрозатвор поз. Х-613 в сборник анона-сырца поз. Е-614. Высота затвора в гидрозатворе поз. Х-613 равна 3,3 м и рассчитана на давление в холодильникеконденсаторе поз.Т-609 не более 0,03 МПа (0,3 кгс/см²).
Из сборника анонасырца поз. Е-614 анон-сырец насосом поз. Н-619 откачивается на склад. [5]
Уровень анона-сырца в сборнике поз. Е-614 замеряется, регулируется и автометически поддерживается регулятором уровня Н-619.
Водород, образовавшийся в результате реакции дегидрирования и из Т-609 с Т =50 °С поступает в трубное пространство испарителей Т-616, где продукты охлаждаются до Т = 3-10 °С. [5]
Уровень жидкого аммиака в аммиачном холодильнике поз. Т-616 поддерживается постоянным автоматически с помощью регулятора уровня, клапан которого установлен на линии подачи жидкого аммиака в аммиачный холодильник. Эта смесь поступает в С-615. Из сепараторов поз. С-615 сконденсировавшиеся пары анона-сырца и циклогексанола отделяются от водорода и через гидрозатвор поз. Х-613 сливаются в сборник анона-сырца поз. Е-614.
В сборник анона-сырца E-614 и в X-613 (гидрозатвор) поступает азот Р= 400 мм вод.ст. с целью получения «азотной подушки». Водород (реакционной) из С-615 направляется в корпус 704 на гидрирование бензола. [5]
Все гидрозатворы и емкости содержащие органические продукты, находятся под давлением азота. Азотная подушка в гидрозатворах и емкостях создается за счет давление азота 0,04 кгс/см², получаемого из азота давление 6 кгс/см² с помощью регулятора давления и поддерживается гидрозатвором. Для опорожнения аппаратов имеется дренажная емкость поз. Е-626. Дренажные стоки из емкости поз. Е-626 насосом подаются по линию анона-сырца от насосов Н-619 [5].
Регенерация катализатора
В процессе работы реактора дегидрирования происходит выделение продуктов осмола, в результате чего снижается активность катализатора. Регенерация цинк-хромового катализатора производится 1 раз в 2-3 месяца, когда степень конверсии циклогексанона снижается ниже 60 %.
Регенерация цинк-кальциевого катализатора БАСФ Н5-15, производится по необходимости, для продления срока службы.
Регенерация происходит в две стадии:
1. Прожиг катализатора азото-воздушной смесью.
2. Восстановление водородом.
Восстановление водородом цинк-кальциевого катализатора БАСФ Н5-15 не производится. [5]
Прожиг катализатора азото-воздушной смесью.
Перед подачей азото-воздушной смеси прекращается подача аноларектификата в теплообменник поз. Т-607, затем продукт из теплообменника поз.Т-607 дренируется на всас насоса Н-619, который продолжает откачивать продукты дегидрирования из сборника поз.Е-614 с температурой не более 45°С
Агрегат продувается азотом по линии анола до отсутствия горючих компонентов в отходящем газе, что определяется по анализу. [5]
Прожиг катализатора производится азотом с содержанием кислорода не более 8 % объемных при температуре не более 400 °С. При содержании в азоте кислорода менее 0,5 % объемных в азот добавляется воздух. Подготовка смеси азота с кислородом производится вручную. Азот давление 6 кгс/см² и воздух с давлением 13-16 кгс/см² от коллектора подаются через регулирующие вентили, дросселируются до давления не более 0,65 кгс/см² и смешивается в небольших количествах по показаниям расходомеров для азота и воздуха. Содержание кислорода в азотно-воздушной смеси определяется автоматически с проверкой лабораторным путем и должно быть не более 8 % объемных. [5]
Азотно-воздушная смесь подается в линию анола-ректификата перед теплообменником поз. Т-607 и далее через подогреватель анола поз. Т-601, а перегреватель поз. Т–608 в реактор поз. Р-606 и далее с температурой не более 400 °С поступает в межтрубное пространство перегревателя поз. Т-608, где отдает свое тепло на подогрев азотно-воздушной смеси, которая идет в трубном пространстве и далее проходит межтрубное пространство холодильника поз Т609.
В холодильнике поз. Т-609 азотно-воздушная смесь охлаждается до температуры не более 40 °С за счет подачи в трубное пространство охлаждающей оборотной воды. Охлажденная газовая смесь проходит через аммиачный холодильник, где дополнительно охлаждается и направляется через сепаратор поз. С-611 в атмосферу. Жидкая фаза направляется через гидрозатвор в дренажную ёмкость. [5]
Уровень аммиака в холодильнике поддерживается автоматически регулятором уровня и клапаном которого, установлен на линии подачи жидкого аммиака. Регенерация считается законченной при содержании СО2 в азотовоздушной смеси на выходе из холодильника поз. Т-609 не более 0,2 % объемных.
Восстановление водором катализатора производится при температуре не более 410 °С водородом, поступающем с давлением не более 24 кгс/см² в отделение дегидрирования из цеха С помощью регулятора давления и клапана, установленного на линии водорода, давление понижается до 2 кгс/см². Снижение давления до 0,65 кгс/см². производится вручную дроссельным вентилем, после чего водород поступает в линию анола-ректификат перед теплообменником поз. Т-607.
Подача водорода на восстановление производится после прекращения подачи воздуха и обязательной продувки агрегата от кислорода чистым азотом.
При восстановлении катализатора необходимо строго следить за температурным режимом в зоне катализатора реактора поз. Р-606. В случае увеличения температуры в реакторе более 410°С подача водорода прекращается и увеличивается подача азота. [5]
Чертеж технологической схемы представленн на приложении 1. 51
3. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Материальный и тепловой баланс
Для расчета материального баланса возьмем данные по работе предприятия ПАО «КуйбышевАзот»[5][21].
Для переработки циклогексанола – ректификата в циклогексанон – сырец на стадии дегидрирования предусмотрено три агрегата дегидрирования. Мощность агрегата по циклогексанолу 6000 кг/ч
Исходный процесс:
Таблица № 4- данные по нагрузке действующего реактора на предприятии «КуйбышевАзот». Производительность по 6000 циклогексанолу, кг/ч Состав реакционной смеси: моль % циклогексанон 70 циклогексанол 25 гексен 5
Молярные массы веществ:
Mr (C6H11ОН) =100 кг/кмоль
Mr (C6H10О) =98 кг/кмоль
Mr (C6 H10) =82кг/кмоль
Mr (Н2О) =18кг/кмоль
Mr (Н2) = 2 кг/кмоль
1. Производительность реактора по циклогексанолу:
ПР= 6000кг/ч
Wпр= 60 кмоль/ч 52
2.Состав реакционной смеси:
циклогексанол:
m(анола) 6000
M ( Анол) 25% 25% 1500кг / ч
Mr (анола) 100
m(анола) 1500
W ( Анол) 15кмоль / ч
Mr (анола) 100
циклогексанон:
W ( Анона) Wпп(анола) 0,7 60 0,7 42кмоль / ч
C6H10О в реакционной смеси 70% от общего числа моль.
M ( Анона) W (аноyа) Mr(анона) 42 98 4116кг / ч
циклогексен: его в реакционной смеси 5%
W (C6H10) — 5%
W (гексена) Wпп(анола) 0,05 60 0,05 3кмоль / ч
М (гексена) W (гексена) Mr (гексена) 3 82 246кг / ч
Количество полученной воды.
W (воды) W (гексена) 3кмоль / ч
М (воды) W (воды) Mr (воды) 3 18 54кг / ч
Количество и масса полученного водорода:
W (водорода) W (анона) 48кмоль / ч
М (водорода) W (водорода) Mr (водорода) 42 2 84кг / ч
W (Н2) = W (C6 H10 О) = 48 кмоль/час, m(H ) =42*2=84кг/час
Оптимизации процесса состоит в замене катализатора, т.к. при его замене вырастает конверсия циклогексанола по сравнению с уже действующим процессом. Расчеты делаем на основе патента. 53
Из него делаем вывод что самой оптимальной температурой является интервал 350-360 оС.
Таблица № 5- Теоритические данные по нагрузке оптимизированного процесса
Производительность по 6000 циклогексанолу, кг/ч Состав реакционной смеси: моль % циклогексанон 89,5 циклогексанол 6,6 гексен 3,9
Молярные массы веществ:
Mr (C6H11ОН) =100 кг/кмоль
Mr (C6H10О) =98 кг/кмоль
Mr (C6 H10) =82кг/кмоль
Mr (Н2О) =18кг/кмоль
Mr (Н2) = 2 кг/кмоль
1. Производительность реактора по циклогексанолу:
ПР= 6000кг/ч
Wпр= 60 кмоль/ч
2.Состав реакционной смеси:
циклогексанол:
m(анола) 6000
M ( Анол) 6,6% 6,6% 396кг / ч
Mr (анола) 100
m(анола) 396
W ( Анол) 3,96кмоль / ч
Mr (анола) 100 54
циклогексанон:
W ( Анона ) Wпп(анола) 0,7 60 0,895 53,7кмоль / ч
C6H10О в реакционной смеси 89,5% от общего числа моль.
M ( Анона) W (аноyа) Mr(анона) 53,7 98 5262,6кг / ч
циклогексен: его в реакционной смеси 3,9 %
W (C6H10) – 3,9 %
W (гексена) Wпп(анола) 0,039 60 0,039 2,34кмоль / ч
М (гексена) W (гексена) Mr(гексена) 2,34 82 191,88кг / ч
Количество полученной воды.
W (воды) W (гексена) 2,34кмоль / ч
М (воды) W (воды) Mr(воды) 2,34 18 42,12кг / ч
Количество и масса полученного водорода:
W (водорода) W (анона) 53,7кмоль / ч
М (водорода) W (водорода) Mr(водорода) 53,7 2 107,4кг / ч
Таблица № 6 Материальный баланс действующего процесса
Приход Наименование Расход Наименование
компонента %, компонента
Кг/ч %, масс кг масс Циклогексанол 6000 100 Циклогексанол 1500 25
Циклогексанон 4116 68,6
Циклогексен 246 4,1
Вода 54 0,9
Водород 84 1,4 Итого 6000 100 Итого 6000 100 55
Таблица № 7 Материальный баланс оптимизированного процесса
Приход Наименование Расход Наименование
К компонента %, компонента
г/ч %, масс кг масс Циклогексанол 6000 100 Циклогексанол 396 6,6
Циклогексанон 5262,6 87,71
Циклогексен 191,88 3,198
Вода 42,12 0,702
Водород 107,4 1,79 Итого 6000 100 Итого 6000 100
3.2. Энергетический баланс реактора
Тепловой эффект реакции при стандартных условиях
Любой тепловой баланс [15] основывается на законе сохранения энергии, согласно которому количество теплоты, поступающей в процесс, равно количеству теплоты, исходящему из процесса:
ΣQ’ = ΣQ»
При составлении теплового баланса стоит учесть, что к данному реактору подводится тепло, и есть потери теплоты в окружающую среду, следовательно данный тепловой баланс стоит расчитывать, как сумму теплота исходных веществ и подводимого тепла, к сумме исходящего тепла и тепла ушедшего в атмосферу.
Таким образом, уравнение теплового баланса имеет следующий вид Qисх + Qт = Qпрод+ Qп
Расчетная часть:
1) величины теплот образования веществ
ΔНобрC6H11ОН = 352,9 кДж/кмоль
ΔНобр C6H10 = — 7,1176 кДж/кмоль 56
ΔНобр C6H10О = — 7,1176 кДж/кмоль
ΔНобр H2 = — 285,8 кДж/кмоль
ΔНобр H2О = — 285,840 кДж/кмоль
2) тепловой эффект реакции (изменение энтальпии реакции) при стандартных условиях (250С)
ΔН298 = -352,9 +285,80+7,1176+7,1176+285,840= 205.97552 кДж/кмоль
Изменение энтальпии экзотермической реакции показывается с отрицательным знаком.
ΔН298 =- 285,840 кДж
Физическое тепло реагентов
Физическое тепло реагентов может быть найдено по одной из формул [15]:
- QФ = n*c*Δt;
- QФ = m*c*Δt;
- QФ = v*c*Δt;
QФ = n*ΔH
где n – количество вещества, кмоль;
- m– Масса вещества, кг;
- v– Объем вещества (газа), м3;
с– Теплоемкость вещества при соответствующей температуре,
(кДж/кмоль*град, кДж/кг*град, кДж/м3*град)
H– теплосодержание продуктов при данной температуре, кДж/кмоль;
- t– температура реагентов (обычно 0С).
Количество реагентов берется по данным материального баланса.
Температура реагентов приводится в задании или принимается на 57 основании литературных данных.
Теплоемкости веществ берутся по справочным данным:
C= a+(b*T)+(C’/Т2)
Общая формула будет иметь вид -51,72 + (0,598 *T) +(-0,000230/T2)
Т=723
Для рабочего реактора
Сp(Н2О)=30+(10,71*Т)+(0.33/T2)=30+7743,33+63130*10^-7=7803,96
кДж/кмоль*град
Сp(Н2)=37+(0,00059*Т)+(-0,71/T2)=37+0,42657+0,136=37,43
кДж/кмоль*град
Сp = 51,72 + 432,354 кДж/кмоль*град
Сp (C6H11ОН) = 484,074 кДж/кмоль*град
Сp (C6H10О) = 484,074 кДж/кмоль*град
Сp (C6H10) = 484,074 кДж/кмоль*град
Физическое тепло реагентов в кДж:
Q (C6H11ОН) =60*484,074+4.4*10-10*400= 29044,44 кДж:
Q (C6H10О) = 42*484,074+4.4*10-10*400= 20331,11 кДж:
Q (C6H10) = 3*484,074+4.4*10-10*400= 1452,22 кДж:
Q (Н2О) = 3*7803,96 +4.4*10-10*400= 23411,88 кДж:
Q (Н2) = 42*37,43+4.4*10-10*400= 1572,06 кДж:
Тепловой баланс процесса
Полученные расчетные данные представляются в таблице
Qисх + Qт = Qвых + Qпот
Qисх = Q(C6 H11ОН) = 29044,44 кДж 58
Qвых=С(C6H10О)+С(C6H10)+Q(Н2О)+Q(Н2)=20331,11+1452,22+
+23411,88+1572,06=46767,27 кДж
Qт=(Qисх–Qвых)/0.9
При этом тепловые потери составят:
Qп=Qт 0,1
Qпот=1969,203кДж
Qт=19692,03кДж
Для оптимизированного реактора:
Температура несколько ниже, и составляет 633 К
Теплоемкости веществ берутся по справочным данным:
Cp= a+(b*T)+(C’/Т2)
Общая формула будет иметь вид: 51,72 + (0,598 *T) + (-0,000230/T2)
Сp(Н2О) = 30 + (10,71*Т) +(0.33/T2) =30+7,743+8,24*10-7=6779,43
кДж/кмоль*град
Сp(Н2)=37+(0,00059*Т)+(-0,71/T2)=37+0,42657+0,136=37,37
кДж/кмоль*град
Сp = 430,25 кДж/кмоль*град
Сp(C6 H11 ОН) = 430,25 кДж/кмоль*град
Сp(C6 H10 О)= 430,25 кДж/кмоль*град
Сp(C6 H10)= 430,25 кДж/кмоль*град
Физическое тепло реагентов в кДж
Q(C6H11ОН) =60*430,25+4.4*10-10*400= 25815 кДж:
Q(C6H10О)= 53,7*430,25+4.4*10-10*400= 23104.43 кДж:
Q(C6H10)= 2,34*430,25+4.4*10-10*400= 1006.79 кДж: 59
Q(Н2О)= 2,34*6779,43+4.4*10-10*400= 15863.87 кДж:
Q(Н2)= 53,7*37,37 +4.4*10-10*400= 2006.8 кДж:
Общее количество физического тепла на входе в аппарат составляет кДж
Тепловой баланс процесса
Qисх + Qт = Qвых + Qпот
Qисх = Q(C6 H11ОН) = 29044,44 кДж
Qвых=С(C6H10О)+С(C6H10)+Q(Н2О)+Q(Н2)=23104.43+1006.79+
+15863.87+2006.8=41981.09 кДж
Необходимо подвести теплоты для обогрева:
Qт = (Qисх–Qвых)/0.9
При этом тепловые потери составят:
Qп=Qт*0,1
Qп=1796,32 кДж
Qт =17963,41кДж Таблица № 8 – Тепловой баланс для действующего процесса. Приход КДж Расход КДж тепла тепла Qисх 29044,44 Qкон 46767,27
Qт 17962,32 Qп 1969,203
Итого 48736,47 Итого 48736,47
Таблица № 9 – Тепловой баланс для оптимизированного процесса. Приход КДж Расход КДж тепла тепла Qисх 25815 Qкон 41981.09
Qт 17962,41 Qп 1796,32
Итого 43777,24 Итого 43777,41 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В представленной бакалаврской работе представленна оптимизациия процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола
По итогам работы:
Изучены литературные данные по процессам получения циклогексанона, свойствам этих процессов и условиями их проведения.
Оптимизирован технологический процесс получения циклогексанона, представлена аппаратурно-технологическая схема производства.
Проведены расчеты материального, теплового баланса выбранных процессов.
Представленная работа позволяет увеличить полезных выход на уже имеющемся производстве. 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/bakalavrskaya/tsiklogeksan/
1. Издательство “Наука” (художественное оформление) . / Рецензенты
академик Н.П.Федоренко , член-корреспондент РАН А.Л. Лапидус, 2003
2. Химическая энциклопедия: в 5 т. – М.: БРЭ, 1988 – 1998.
3. Зефиров Н.С. и др.т.5 Три-Ятр // Химическая энциклопедия. — М.:
Большая Российская Энциклопедия, 1998. — 783 с
4. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии, — В, 2ч. М.: Химия, 1995.
5. Инструкция ИРМ 22-8 цеха циклогексанона № 22 производства
капролактама предприятия ОАО «КуйбышевАзот».
6. Седьмое издание: «Краткий справочник физико-химических величин»
под редакцией К.П. Мищенко и А.А. Равделя, Л.: Химия, 1974 г. – 200 стр
7. Синович А. Д., Павлов Г. П. Фенолы // Химическая энциклопедия: в 5 т /
Зефиров Н. С. (гл. ред.).
— М.: Большая Российская энциклопедия,
1998. — Т. 5: Три—Ятр. — 783 с.
8. Новый справочник химика и технолога. Радиоактивные вещества.
Вредные вещества. Гигиенические нормативы / Редкол.: Москвин А. В. и
др.. — СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. — 1142 с.
9. A process for the production of a mixture comprising cyclohexanol and
cyclohexanone Патент DE № WO/2016/096844 МПК: B1 опуб 23.06.2016
10. A process for revamping a plant for the production of cyclohexanone Патент
NL № WO/2016/09684 опубл. 23.06.2016
11.Process and System for Making Cyclohexanone Патент US № 20170152201
МПК: A1 опубл. 1.06.2017
12.Phenyl Cyclohexanone Derivatives and Methods of making and using them
Патент US № WO/2017/087388 МПК: А1 опубл. 26.05.2017
13.Способ дегидрирвоания циклогексанола в циклогексанон Патент RU №: 62
2012152038/04, опубл 4.12.2012
14.Cyclohexanone production process with multiple post- distillation
Патент №12808808 МПК: B2 опубл. 16.12.2008
15.Грошева Л. П. Учебное пособие «Принципы составления энергетического
(теплового)баланса и тепловые расчеты химико-технологических
процессов». – НГУ, 2006.
16.Проектирование и расчет аппаратов основного органического и
нефтехимического синтеза. Под ред. Проф. Лебедева Н. Н., -М.: Химия,
1995.
17.Огородников С. К. Справочник нефтехимика. В двух томах. Т. 1 / Под ред.
С. К. Огородникова. – Л. : Химия, 1978. –
18.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии, Л.: Химия, 1987. – 576 с.
19.Беляев В.М., Миронов В.М. Расчет и конструирование основного
оборудования отрасли:учебное пособие. Томск: Изд-во Томского
политехнического университета, 2009. – 288 с.
20.Гибкие автоматизированные производственные системы в химической
промышленности; Учебник для вузов. — М.: Химия, 1990. 320 с.; ил.
кЯВН 5—7245—0236—4
21.Бесков В.С. Общая химическая технология Учебник для вузов — М.:
Академкнига, 2005. — 452 с
22.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии, Л.: Химия, 1987. – 576 с 63
Приложение 1.
2 Азот Р=6 кгс/ см
Азот Р=6 кгс/ см PI ВД PI
640 629 АЛР
TI
АВзС
HVSA FIRC
АНС
603 607
Ан
Т- 607/ 3 PI
6421
ХФ 4
TIR PI
6431
ОР 615 4
TI PI
АЛР
АЛР со склада ВА PI
АНС 621 659 6432
ЭА стояки азота
РВ ВА TI
РВ 631
Ан
ГА ЭА LIRAh
611
ХФ РВ С- 610/ 2
TIRCAhl Пар 20
ОР АНС
601 АЛР
TI РIRC
PI PI 632 TIR
, TIR
6422 621 TI 659 615- 6
622 Т- 609/ 3 615- 5
Ан Ан
Т- 616/ 2 3
С- 602/ 3
3 Т- 601/ 3 PIRAh
Т- 608/ 3 632
ВОП ВОО
РВ LIRCA АЛР
612 PIRC TI
ХФ
С- 615/ 2 611 от С- 615 629 АЛР PI
ОР Кн 20 655
АНС
Жидкий аммиак Др
Др АНС
АНС АЛР
PI
коллектор воздуха
6113
АЛР
TIR TIR
ФФ ВА 615- 8,10,12 615- 7,9,11
ОР ЭА TIRShlAhl
Т- 642
Анон- сырец на промсклад
FIRC
Др АЛР
В- 603/ 3 Ан
w HVSA TIR ДГ
602 Ан 618
ФФ ОП Х- 613 LIRCA
PI
QIRAh
ДГ FIRC ОР ЭА
6231
PI ХФ
6232
606
PI ОР
ДГ Е- 614 PISL PI
PI X- 605/ 3 ФФ 6301
PISL
623/ 1
Топливный газ PIRCSlAhl 646 ОР 6302
PIRCA Р- 606/ 3 MA
ФФ 605 PI
TIRAhl MA
602 602
TIR ОР PI 645
PI
6171. 644
654 ФФ ХФ
PIRAh
в Е- 626 Н- 619/ 1,2 ОР ОР
TIR
w PIRCSlAhl
613/ 1.2
АНС
6172
TIRShAh
MAS
В- 604/ 3
ВЗО
ВЗП
