Введение 11
1 Обзор литературы 13
1.1 Общие сведения о процессе алкилирования бензола этиленом 13
1.2 Методы разделения азеотропных смесей 14
1.3 Варианты технологического оформление ректификационных установок
процесса алкилирования 20
1.4 Обзор современных технологий алкилирования бензола этиленом 22
2 Объект и методы исследования 25
2.1 Постановка задачи исследования 25
2.2 Назначение отделения, характеристика применяемых материалов,
полуфабрикатов 26
2.3 Характеристика производственного объекта 29
2.4 Описание блок - схемы отделения ректификации 29
2.4.1 Технологическая схема отделения ректификации 30
2.5 Конструкция ректификационных колонн 33
3 Экспериментальная часть 35
3.1 Исходные данные для исследования 35
3.2 Оптимизированная технологическая схема 36
3.3 Разработка технологической схемы блока разделения продуктов
алкилирования в среде Aspen Hysys 36
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .„.41
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 41
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 41
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений 42
4.1.3 SWOT-анализ 43
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 45
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 45
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 45
4.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 46
4.3 Бюджет научно-технического исследования 47
4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ 47
4.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 48
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы 49
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы 51
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 51
4.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта.. ..52
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективностиисследования 53
5. Социальная ответственность 56
5.1 Производственная безопасность 56
5.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 56
5.1.2 Производственная санитария 60
5.2 Экологическая безопасность 64
5.2.1 Экологические проблемы в технологии алкилирования бензола
этиленом 64
5.2.2 Охрана окружающей среды на производстве алкилирования бензола
этиленом 67
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 68
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 71
Заключение 73
Список используемых источников 74
Приложение А
Приложение Б
Процесс ректификации смесей является одним из самых энергоемких и обширно применяемых процессов на предприятиях нефтехимии. Массообменные колонны обладают сложной конструкцией, большой металлоемкостью и имеют повышенный расход энергии в виде греющих и охлаждающих агентов. Расход энергии в большой мере зависит от совершенства аппаратурного оформления, то есть эффективности контактных устройств, используемых в колоннах [1].
Процесс алкилирования бензола этиленом является одним из крупнотоннажных процессов для синтеза полупродукта производства мономера каучука - стирола. Эту реакция проводят в трехфазной системе, в которой жидкой фазой являются продукты реакции, бензол и каталитический комплекс, а в паровой фазе - этилен и некоторая часть реакционной смеси - бензол, этиленбензол. В качестве катализатора применяют комплекс хлористого алюминия с ароматическими углеводородами. В такой системе торможение процесса определяется степенью дисперсности реакционной смеси, которая создастся при диспергировании жидкого катализатора и жидкой реакционной смеси.
В бакалаврской работе исследуется работа отделения ректификации получения из реакционной массы этилбензола - ректификата и осушенного бензола. Отделение производства этилбензола входит в состав цеха по производству этилбензола, стирола, полистирола.
На сегодняшний день одна из главных проблем ректификации - высокое энергопотребление установок, остается нерешенной. Поэтому данный процесс продолжает занимать одну из лидирующих позиций в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности по затратам энергии.
В выпускной квалификационной работе предлагается заменить существующую технологическую схему ректификации этилбензола, действующую на одном из нефтехимических предприятий, на новую, тем
самым сократить потребление энергетических ресурсов, главным образом тепловой энергии в виде пара.
Практическая значимость работы: разработана компьютерная модель в среде AspenHYSYS модернизированной технологической схемы процесса ректификации этилбензола, а также определены оптимальные режимы работы отделения.
Результаты исследования можно использовать для повышения ресурсо-эффективности и энергоэффективности установок ректификации на нефтехимических предприятиях.
В результате проведенных численных исследований установлено, что действующая установка ректификации работает неэффективно, так как из-за большой протяженности трубопровода, по которому подается пар для подогрева куба колонн, параметры пара Р-40 значительно снижаются, что приводит к образованию большого количества конденсата и повышенному износу трубопровода.
В ходе исследования проведен анализ способов модернизации отделения ректификации получения из реакционной массы этилбензола - ректификата и осушенного бензола. На основании проанализированных методов, предложена оптимизированная технологическая схема, которая позволит повысить эффективность процесса.
В среде AspenHYSYS V7.3 выполнено моделирование модернизированной схемы блока разделения продуктов ректификации. Расчеты, выполненные с применением разработанной компьютерной модели, показали, что возможно снижение рабочих температур колонн К-53, К-62 и К- 72 до параметров поставляемого пара Р-20. В связи с этим модернизация позволит отказаться от пара Р-40 и перевести работу установки на пар Р-20 и добиться снижения расхода потребляемого пара.
