Проект реконструкции установки получения циклогексилнитрата с увеличением производительности до 150 тонн в год (Химическая технология органических веществ, Нижегородский Государственный Технический Университет)
Перечень сокращений и условных обозначений 4
Введение 5
1 Литературный обзор с обоснованием метода производства 7
2 Технико-экономическое обоснование (ТЭО) проектируемого цеха и выбор места строительства 9
3 Физико-химические основы метода производства 12
4 Характеристика сырья и готовой продукции 14
5 Описание технологической схемы 21
6 Контроль и автоматизация процесса 28
7 Материальный баланс 31
8 Энергетический баланс 45
9 Технологический расчет реакционного аппарата 49
9.1 Конструктивные размеры основного аппарата 49
9.2 Теплотехнический расчет реакционного аппарата 51
9.3 Механический расчет 52
10 Подбор вспомогательного оборудования 57
11 Безопасность и экологичность проекта 63
12 Организация и экономика производства 82
Заключение 107
Список литературы 108
Во всем мире, в том числе и в России, растет применение дизельных двигателей на грузовом и легковом автотранспорте, как наиболее экономичных и экологически чистых по сравнению с бензиновыми. На данный момент выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания становятся основным источником загрязнения атмосферного воздуха, вопросы повышения качества дизельных топлив (ДТ) потребовали неотложного решения. Фундаментальные исследования, проведенные в разных странах мира, позволили выявить наиболее значимые факторы качества ДТ, влияющие на эксплуатационные характеристики двигателей и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания. В результате были приняты основополагающие документы, регламентирующие качество современных ДТ: Всемирная топливная хартия и европейский стандарт EN 590, которые в отличие от действующего в России ГОСТ 305-82, жестко ограничивают содержание в топливе серы, вводят показатель «смазывающая способность топлива» и устанавливают значительно более высокий уровень цетанового числа (ЦЧ).
Одним из важнейших показателей ДТ является ЦЧ, которое служит критерием самовоспламеняемости топлива, определяет долговечность и к.п.д. двигателя, полноту сгорания топлива и, во многом, дымность и состав отработанных газов.
Цетановое число топлива с присадкой определяется на установке ИТ9-3 по ISO 5165-1998. ЦЧ – это условный показатель, равный объемной концентрации цетана (С16Н34) в эталонной смеси цетана и α-метилнафталина (С11Н10), воспламеняемость которой соответствует воспламеняемости испытуемого топлива при периоде задержки воспламенения, равном 13 градусов.
Существующие на большинстве российских НПЗ технологии не позволяют получать ДТ с ЦЧ выше 47-48 пунктов (согласно Всемирной топливной хартии и EN 590 ЦЧ должно составлять 53-55 пунктов). Кроме того, по мере углубления нефтепереработки резко увеличивается количество низкоцетановых вторичных газойлей крекинга, коксования и висбрекинга. Все это делает проблему повышения ЦЧ ДТ еще более актуальной. На сегодняшний день наиболее экономичным способом повышения ЦЧ ДТ является введение в его состав цетаноповышающих присадок (промоторов воспламенения), поскольку это не требует масштабных капиталовложений в модернизацию и строительство нефтеперерабатывающих мощностей.
Из всего многообразия соединения – промоторов воспламенения промышленное применение нашли присадки нитратного типа. Принцип действия нитратных промоторов воспламенения объясняют легким распадом их молекул по связям O-N с невысокой (около 150 кДж/моль) энергией активации. Образующиеся свободные радикалы инициируют воспламенение топлива.
Наиболее эффективным и стабильным промотором воспламенения является циклогексилнитрат.
В данном дипломном проекте проведена реконструкция пилотной установки по получению циклогексилнитрата, с увеличением мощности производства до 150 тонн в год. Увеличение производственной мощности было достигнуто заменой основного реакционного аппарата (0,08 ) на аналогичный большего объема (0,15 ). Также был проведён примерный расчет нескольких единиц вспомогательного оборудования. Остальное технологическое оборудование было подобрано по каталогам стандартного оборудования по необходимой производительности.
В проекте проведен краткий анализ существующих способов производства циклогексилнитрата, технико-экономическое обоснование проекта, с обоснованием метода производства и места строительства производственного комплекса.
Кроме того, в проекте предусмотрено снижение расходных коэффициентов по сырью за счет более полного выделения циклогексилнитрата на стадии сепарации от отработанной кислоты. Это возможно благодаря установке на трубопроводе слива из аппарата поз. 2 смотрового фонаря с видеофиксацией и дублированием видеосигнала на экран монитора пульта управления. Благодаря этому на стадии сепарации возможно обеспечить высокую степень разделения отработанной кислоты от циклогексилнитрата, что повышает безопасность технологического процесса и снижает расходные коэффициенты по сырью в среднем на 15%.
Экономический анализ проекта показал, что в результате проведения реконструкции улучшились, практически, все технико-экономические показатели эффективности проведения данных проектных мероприятий. Снижается себестоимость товарного циклогексилнитрата (на 20,54 тыс. руб.), увеличивается прибыль от реализации товарной продукции (на 12283,2 тыс. руб.), увеличивается рентабельность предприятия (на 4,25 %), увеличивается фондоотдача (на 40,99 руб). Срок окупаемости данной реконструкции 2 месяца. Экономический эффект реконструкции обеспечивается за счёт снижения затрат на единицу продукции.
