Проект установки получения окиси пропилена производительностью 1200 кг/ч

Содержание
Введение
Литературный обзор
Характеристика сырья и готового продукта
Описание технологии производства окиси пропилена
Расчет расхода катализаторного комплекса
Тепловой расчет реактора эпоксидирования
Экология процесса
Заключение
Литература

В возвратном катализаторном комплексе может содержаться МФК, и тяжелый остаток, который образуется в результате осмоления оксида пропилена и стирола, образующегося при дегидратации МФК
Общий материальный баланс составляем на базе расчетов с учетом материалов катализаторного комплекса
№ п/п компоненты реагирует получено кг/ч %масс кг/ч %масс 1 пропилен 4605,5 27,5 - 3684,4 22, 2 ГПЭБ + 3071,9 18,3 - - 3 этилбензол 9079,4 54,2 9079,4 54,17 4 оксид пропилена - 1272,0
7,59 5 МФК - +
2690,0 16,05 6 Мо 2,52 0,0015 7 этиловый спирт 2,37 0,014 8 кат.комп. 33,945 0,2 вода 1,895 0,01 итого ∑G 16761,7
100 ∑G 16761,7
100
Тепловой расчет реактора эпоксидирования
Согласно данным об установленном оборудовании процесс эпоксидирования осуществляют в каскаде из 3-х последовательно соединенных реакторов, каждый из которых снабжен рубашкой, лопастной мешалкой и змеевиками, вмонтированными в реактор.
В каждом реакторе поддерживается определенная температура. Поскольку эпоксидирование является экзотермическим процессом, то тепловой расчет реакторного блока состоит из определения тепловой нагрузки на каждый реактор и расчете поверхности теплообмена. Под тепловой нагрузкой понимается тепло, которое необходимо отвести из реактора [8,10].
Для этого определяем количество реакторов в блоке эпоксидирования. На промышленной установке установлен реактор со следующими характеристиками
Объем Диаметр Высота цилиндрической части Поверхность змеевиков Рабочая температура в реакторе в трубном пространстве змеевика Коэффициент заполнения реактора Давление в реакторе в трубном пространстве змеевика Диаметр труб змеевика внутренний наружный Среднее время пребывания эпоксидата в реакторах Определение количества реакторов
Реакционный объем определяют по формуле
,
где - количество эпоксидата (кг/ч);
- плотность реакционной массы (кг/м3);
- коэффициент заполнения.
Количество реакторов составит:
Vобщ р = 16761.7/0.7*720 = 33.26 м3
n = 33.26/25 = 2
При 2-x работающих реакторах в технологической нитке число ниток составит
np = 2/3 = 1
Тепло реакции отводится с помощью змеевиков, вмонтированных в реактор. Распределение теплоты реакции по реакторам определяется с учетом доли конверсии гидропероксида в каждом из реакторов [5].
Процесс окисления протекает с выделением тепла. Тепловой баланс рассчитывают по равенству тепловых потоков, входящий в систему Qвх и тепловых потоков Qвых, отводимых из системы.
C6H5CH(OOH)CH3 + CH3CH=CH2 → C6H5CH(OH)CH3 + CH3CHCH2O
Q1 - тепло, вносимое с реакционной массой; Q2 - тепловой эффект процесса; Q3 - тепло, отводимое из аппарата с реакционной массой; Q4 - потери.
При энергетических расчетах тепло вводимое и выводимое с реакционной массой определяются по формуле:
Q = ΣG*c*Т
где G - масса вещества, кг; c - теплоемкость, кДж/(кг(К); Т - температура, К, G - масса вещества, которая определяется из уравнения материального баланса.
Тепловой эффект процесса Q3 процесса рассчитывают по закону Гесса разницу теплот образования продуктов реакции и исходных веществ:
Q3 = -
где - сумма теплот образования исходных веществ, - сумма теплот образования продуктов реакции.
Теплоты образования окиси пропилена достаточно для проведения процесса ее отгонки.
Тепловой эффект реакции равен 285,8 кДж/моль
Q = 285.8*(1272/58) = 6259 кДж
Считаем, что в реактор поступает смесь с температурой 100°С, потери тепла в окружающую среду составляют 3 % от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ.
Определяем теплоту, соответствующую теплоте потока сырья
Q1= 1,913*(4605,5/28)*(100+273) =117 кДж/ч
Q2 = 0,82*(3071,9/138)*373 = 68 кДж/ч
Q3 = 122*(9079/106)*373 = 390 кДж/ч
Q = Q1 + Q2 +Q3= 575 кДж/ч
Теплота потерь
Q = 0.03*Q = 17,25 кДж/ч
Экология процесса
Экология для предприятий нефтехимичекой отрасли является сейчас очень актуальной проблемой. Причем направление по разработке рекомендаций по снижению опасности производства определяются достоверностью результатов анализа о состоянии воздушного и водного бассейнов [7].
Но получение достоверной информации является сложной и трудоемкой работой, что связано в первую очередь с отсутствием прошедших обкатку методик анализа, позволяющих избирательно определять вредные вещества на уровне микроколичеств в присутствии ряда сопутствующих примесей. Разработка таких методик связана с установлением и нормативов по оказанию влияния на здоровье человека и на изменния в окружающей среде. Методы контроля, используемые для характеристики производственного и атмосферного воздуха, должны отвечать требованиям государственных стандартов на определение предельно-допустимых с суммарной погрешностью, не превышающей ±25%.
Современные технические средства позволяют определять практически все ингредиенты антропогенных загрязнений воздуха и воды. Наиболее селективными являются методы атомно-абсорбционный и эмиссионной спектрофотометрии для неорганических веществ и хромато-масс-спектрофотометрии для идентификации нескольких тысяч органических загрязнений. Однако из-за сложности аппаратуры эти методы используются весьма ограниченно. Для многих вредных органических соединений, содержащихся в атмосферном воздухе, в сточных водах и в воде водоемов до настоящего времени не существуют доступные для лабораторий предприятий методы их определения, и это зачастую приводит к неконтролируемому загрязнению окружающей среды.
Охрана окружающей среды от загрязнения веществами, выделяемыми на предприятиях органического синтеза, может быть обеспечена при комплексном решении ряда проблем [3,11].
Во-первых необходимо на всех этапах производства организовать контроль соблюдения температурно-временных режимов операций органического синтеза. Во-вторых. необходимо постоянно заниматься совершенствованием технологии, модернизацией оборудования, следить за сроками эксплуатации оборудования, правильностью схемы метрологического контроля аппаратуры и пр.
Необходимо не допускать нарушений в технологическом процессе и предотвращать выпуск некондиционной продукции в природной среде.
Одним из наиболее реальных направлений в плане улучшения экологической обстановки на предприятиях органического синтеза может стать разработка и внедрение экспресс методов контроля объектов окружающей среды и технологических продуктов нефтехимических предприятий.

Заключение
Производство окиси пропилена относится к крупнотоннажным производствам, поскольку окись пропилена является сырьем для производства ряда важнейших продуктов нефтехимии, таких как полиуретаны, гликоли, косметические средства, медицинские препараты. жесткий пенополиуретан, пропиленкарбоната, изопропаноламинов, полиоксипропиленполиолов, полипропиленоксида, пропиленоксидных каучуков, пропиленсульфида, некоторых ПАВ др.
При организации производств, в которых получают и используют окись пропилена следует зать, что она обладает цитотоксичным и мутагенным действием, может вызывать расстройства гемодинамики. Воздействие окиси пропилена вызывает раздражение кожи, глаз и дыхательных путей, угнетение центральной нервной системы и пр.
При разработке технологического процесса производства окиси пропилена путем окисления пропилена необходимо использовать современные реакторы и не допускать утечек материалов в окружающую среду.
В работе проведены расчеты материального и теплового баланса процесса, рассчитан основной реактор.
Литература
1. Синтетические смазочные материалы и жидкости, под ред. Р.-С. Гундерсона и А.-В. Харта, пер. с англ., М. — Л., 1965;
2. Лебедев Н. Н., Химия и технология основного органического и нефтехимическогосинтеза.
3. Белов П.С., Крылов И.Ф. Методические указания по дипломному проектированию для специальностей 0807. – М.: МИНГ, 1985, 48с.
4. Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1985, 607с.
5. Сталл Д., Вестром Э., Зинке Г. Химическая термодинамика органических соединений. – М.: Мир, 1971, 809с.
6. Павлов К.Ф., Романков Н.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии/ Под ред. Романкова П.Г. – 9-е изд. перераб. и доп. – Л.: Химия, 1981, 560с.
7. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие для вузов/ Под ред. Дытнерского Ю.И. – М.: Химия, 1983, 271с.
8. Жоров Ю.М. Термодинамика химических процессов. – М.: Химия, 1985, 462с.
9. Смирнов Н.Н., Волжинский А.И. Химические реакторы в примерах и задачах. – Л.: Химия, 1986, 224с.
10. Игнатенков В.И., Бесков В.С. Примеры и задачи по общей химической технологии: Учебное пособие. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 198 с.
11. Проектирование и расчет аппаратов основного органического и нефтехимического синтеза / Под ред. Н.Н.Лебедева: Учебное пособие. – М.: Химия -1995. – 256 с.
12. С. М. Данов, А. В. Сулимова, Т. А. Рябова, А. А, Овчарова. Основные тенденции развития производства оксида пропилена// Химия, химические и биотехнологии. 2005, №4, с. 267-272.
13.  Ф. Андреас, К. Гребе. Химия и технология пропилена.//Л.: Химия, 1973 - 368 с.
3
32
куб.остаток
продукты эпоксидирования.
4
3
2
1