Аннотация 2
Введение 3
1 Литературный обзор 6
1.1 Существующие способы получения оксима циклогексанона 6
1.1.2 Аммоксимирования циклогексанона 9
1.2 Физико-химические основы процесса аммоксимирования циклогексанона 16
1.3 Характеристики сырья, материалов и продуктов процесса получения циклогексаноноксима 25
2 Технологическая часть 29
2.1 Предлагаемое техническое решение 29
2.2 Материальный баланс реактора аммоксимирования 31
2.3 Тепловой баланс процесса 37
2.4 Выбор и расчет реактора аммоксимирования 39
2.4.1 Выбор конструкции реактора аммоксимирования 39
2.4.2 Определение основных размеров реактора 42
Заключение 43
Список используемых источников 45
Капролактам является одним из наиболее широко используемых химических промежуточных веществ. Большая часть производимого капролактама получается из циклогексана, хотя небольшое количество производится из фенола и толуола.
Наиболее распространенный процесс начинается с бензольного сырья, используемого для получения циклогексана, который, в свою очередь, окисляется до циклогексанона.
Реакция циклогексанона с гидроксиламином, полученным из аммиака, образует оксим циклогексана, который подвергается молекулярной перегруппировке до капролактама. Практически весь капролактам используется в полимерах нейлона 6 для производства волокон и пластмасс/пленок.
По прогнозам, мировой рынок капролактама достигнет 15,74 млрд. долл. к 2022 году. Растущая потребность в смолах и волокнах из нейлона 6 из-за расширения электротехнической промышленности Китая, привела к значительному увеличению спроса на этот продукт за последние несколько лет.
Ожидается, что рост автомобильной промышленности, особенно в странах с развивающейся экономикой - Китае, Бразилии и Индии, в сочетании с ростом располагаемого дохода потребителей увеличит спрос на инженерные пластмассы. Развитие текстильной промышленности также, как ожидается, приведет к высокому спросу на продукцию в течение прогнозируемых лет. Нейлон 6 применяется во многих областях, включая производство промышленных нитей, напольных покрытий, инженерных пластмасс и пленок. Ожидается, что рост в этих сегментах конечного использования увеличит спрос на продукцию, что в дальнейшем положительно скажется на росте отрасли в течение прогнозируемых лет.
Крупнейшим производителем капролактама в России является нефтехимическое предприятие ПАО «КуйбышевАзот».
Целью представленной выпускной квалификационной работы является оптимизации стадии синтеза циклогексаноноксима на установке производства капролактама ПАО «КуйбышевАзот».
Задачи, поставленные в соответствии с целью работы:
1. Изучить существующие способы получения оксима циклогексанона;
2. Рассмотреть действующий процесс оксимирования на предприятии ПАО «КуйбышевАзот», привести описание технологической схемы процесса, рассмотреть основные характеристики сырья и продуктов;
3. Рассмотреть альтернативный метод синтеза оксима циклогексанона, заключающийся в аммоксимировнии циклогексанона. Изучить физико-химические закономерности данного процесса, используемые катализаторы, предоставить описание технологической схемы и параметров процесса.
4. Предложить способ модернизации узла синтеза оксима циклогексанона;
5. Произвести расчеты материального и теплового балансов проектируемй стадии синтеза;
6. Подобрать основное оборудование процесса.
Представленная выпускная квалификационная работа предлагает способ оптимизации работы узла синтеза оксима циклогексанона на установке синтеза капролактама ПАО «КуйбышевАзот».
В работе рассмотрены два основных способа получения оксима циклогексанона: оксимирование гидроксиламинсульфатом и аммоксимирование перекисью водорода. Каждый из рассматриваемых способов имеет ряд достоинств и недостатков. Оксимирование гидроксиламинсульфатом является сложным процессом, связанным с использованием опасных химических веществ, например, олеума и оксидов азота, и образованием большого количества побочного продукта - сульфата аммония. Основным недостатком процесса аммоксимирования является использование в качестве сырья процесса дорогостоящего пероксида водорода.
Изучены основные физико-химические закономерности процесса аммоксимирования. Оптимальными параметрами работы реактора аммоксимирования является температура 85о С и давление 1,7 МПа. В качестве катализатора процесса предлагается использование суспендированного силиката титана TS-1.
В качестве отимизации процесса оксимирования циклогексанона предлагается замена первой стадии оксимирования действующей установки на стадию аммоксимирования.
Предлагаемая схема включает в себя следующие процессы:
1) аммоксимирование циклогексанона перекисью водорода до конверсии анона 97%;
2) Удаление из продукта аммоксимирования водорастворимых компонентов;
3) оксимирование остаточного циклогексанона гидроксиламинсульфатом;
4) выделение циклогексаноноксима.
Предложенная схема позволит достигнуть 100% конверсии циклогексанона, при селективности процесса по оксиму более 99,9%.
Рассчитан материальный и тепловой баланс реактора аммоксимирования. Основная реакция процесса является экзотермичной, поэтому необходим постоянный отвод тепла из зоны реакции. Получено количество теплоносителя - холодной воды, для поддержания температуры процесса равной 85С.
Предложен реактор аммоксимирования, представляющий собой аппарат с перемешивающим устройством, рубашкой и внутренней системы фильтрации реакционной массы от суспендированного катализатора.
Определены основные размеры аппарата.
Таким образом, представленная технологическая схема позволит производить циклогексаноноксим высокого качества, при этом снизятся нагрузки на узел синтеза гидроксиламинсульфата, снизится количество олеума, используемого в процессе, и сульфата аммония, выделяющегося в процессе реакции оксимирования.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
