Введение 5
1 Теоретическая часть 7
1.1 Характеристика и свойства изобутилена 7
1.2 Способы получения изобутилена 9
1.3 Получение изобутилена на ООО «Тольяттикаучук» 12
1.4 Описание технологической схемы дегидратации триметилкарбинола . 20
1.5 Роль и физико-химические свойства катализаторов 21
2 Экспериментальная часть 31
2.1 Методика определения каталитической активности промышленного
формованного катализатора КУ-2ФПП 31
2.2 Определение полной статической обменной емкости 33
2.3 Методика проведения опытов по дегидратации ТМК 35
2.4 Расчет константы скорости реакции 48
3 Расчет материального баланса 53
3.1 Технологический расчёт реактора дегидратации ТБС 53
3.2 Материальный баланс процесса дегидратации триметилкарбинола на
предприятии ОООТольяттикаучук 58
3.3 Материальный баланс процесса дегидратации триметилкарбинола с
полученными расчётными данными 62
Заключение 65
Список используемой литературы и используемых источников
За последний год компания ООО «Тольяттикаучук» резко нарастила производственные мощности. Стратегическое видение и миссия компании - встать в один ряд с мировыми лидерами по производству синтетических каучуков. Основной продукцией ООО «Тольяттикаучук» являются каучуки, среди которых важное место занимает бутил-каучук, как по объёму его производства, так и по востребованности его применения.
Цех БК-4 на ООО «Тольяттикаучук» предназначен для получения изобутилена высокой степени чистоты из изобутилен-содержащих фракций - бутилен-изобутиленовой фракции (БИФ) цеха Д-4, изобутан-изобутиленовой фракции (ИИФ) цеха БК-3 и возвратного изобутилена цеха И-9.
Настоящая работа посвящена исследованию влияния физико-химических свойств формованного сульфокатионитного катализатора на процесс дегидратации трет-бутилового спирта (ТБС) на ООО «Тольяттикаучук».
Актуальность темы обусловлена повышением потребности изобутилена на предприятии ООО «Тольяттикаучук», так как в данный момент проектная мощность изобутилена в производстве бутилкаучука составляет 40 тысяч тонн в год. К настоящему времени объём производства бутилкаучука достиг 75 тысяч тонн в год. Поэтому необходимо обеспечить повышение производительности второй стадии производства изобутилена (дегидратации ТБС). Недостающий объём покупают на стороне и в этой ситуации есть два варианта решения проблемы первый - построить новый цех, второй - увеличение производительности работы реактора. Решение второго варианта, а именно увеличение производительности, напрямую зависит от свойств используемого катализатора.
Именно поэтому необходимо провести анализ физико-химических свойств сульфокатионитного катализатора и на основе изученных свойств, и экспериментальных исследований предложить эффективный способ его 5
использования для обеспечения требуемого уровня мощности предприятия и принципа энерго- и ресурсосбережения при проведении процессов.
Целью работы является обеспечение энерго - и ресурсосберегающих процессов при дегидратации трет-бутилового спирта в присутствии катализатора КУ-2-23ФПП.
Поставленная в работе цель включает решение следующих задач:
- провести анализ работы реакционного узла дегидратации ТБС на ООО «Тольяттикаучук»;
- провести исследование влияния физико-химических свойств формованного сульфокатионитного катализатора КУ-2-23ФПП на его активность в процессе дегидратации в производстве изобутилена на предприятии ООО «Тольяттикаучук»;
- изучить кинетические закономерности реакции дегидратации ТБС с использованием образцов форм катализатора;
- провести расчёты константы скорости реакции на различных образцах катализаторов
Проведён анализ научно-технической и патентной литературы по технологии получения чистого изобутилена, в частности дегидратации ТБС с использованием сульфокатионитных катализаторов. Тщательно изучен механизм реакции, рассматриваемой схемы, рассмотрены все его стадии, используемый катализатор и условия для благоприятного протекания реакции.
Изучен механизм дегидратации ТБС на ООО «Тольяттикаучук», проведен расчёт материального баланса реакторного блока, определена активность катализатора на основе
Определены физико-химические свойства формованного катализатора КУ-2-23ФПП, а именно полная статическая обменная ёмкость и размер гранул в набухаемом состоянии.
Проведены лабораторные исследования активности формованного катализатора в зависимости от размера гранул (удельной внешней поверхности).
Рассчитаны константы скорости реакции и показано, что повышение удельной внешней поверхности в 2,3 раза ведёт к увеличению значения константы в 1,55 раза.
Проведен расчёт производственного реактора с улучшением производительности, дегидратации ТБС (трет-бутилового спирта) при проведении процесса в жидкой фазе и использованием катализатора с меньшим в два раза диаметром. Показано, что при этом производительность реакторного блока повышается в 2,69 раза.
