Введение 5
1 Теоретическая часть 7
1.1 Теоретические основы процесса гидратации изобутилена 7
1.2 Характеристика трет-бутилового спирта 8
1.3 Гидратация изобутилена 9
1.4 Промышленный процесс гидратации изобутилена с получением
концентрированного раствора ТМК 13
2 Технологическая часть 15
2.1 Описание технологической схемы процесса гидратации в ООО
«Тольяттикаучук» 15
2.2 Описание технологической схемы 15
2.3 Изменение технологической схемы работы гидрататора Р5/2 18
2.4 Факторы, влияющие на эффективность работы и качество продукции 19
3. Расчетная часть 22
3.1 Базовый материальный баланс 22
3.2 Расчет гидрататора 33
3.3 Тепловой расчет гидрататора 37
3.4 Расчет конструктивных размеров 40
3.5 Предлагаемый материальный баланс 45
Заключение 54
Список используемых источников 55
Актуальность темы выпускной квалификационной работы заключается в том, что в настоящее время высококонцентрированный изобутилен считается ключевым исходным веществом в синтезе таких продуктов как: изопрен, бутилкаучук, синтетических смол. Ключевой задачей в основном является изготовление каучуков. Производство изобутилена состоит из нескольких стадий:
- на первой стадии происходит процесс гидратации изобутан-изобутиленовой фракции (ИИФ), в результате чего образуется низкоконцентрированный водный раствор триметилкарбинол (ТМК),
- на второй стадии происходит процесс концентрирования низкоконцентрированного водного раствора третбутилового спирта,
- финальной стадией является процесс дегидратации концентрированного триметилкарбинола.
Не так давно компания ООО «Тольяттикаучук» произвела частичную модернизацию производства синтеза бутилкаучука. В результате чего смогла добиться роста выхода продукта, что составляет порядка 75 тысяч тонн в год. Однако стоит учесть, что реакционный узел по изготовлению изобутилена остался без изменений. Это является экономической проблемой компании, поскольку в связи с низким выходом продукта - создается необходимость в приобретении дополнительного количества исходного изобутилена у сторонних компаний.
Цель работы и исследования заключается в предложении модернизации гидрататора триметилкарбинола.
Поставленная в работе цель включает решение следующих задач:
- исследовать технологический процесс получения, концентрированного трет-бутилового спирта на производстве ООО«Т ольяттикаучук»;
- произвести материальные и тепловые расчёты процесса гидратации изобутилена по действующей технологической схеме.
Объектом исследования бакалаврской работы является реакторный блок гидратации изобутилена до трет-бутилового спирта.
Методы проведения исследования. Изучение и анализ литературных данных. В ходе данной работы был произведён расчёт базового и предложенного материального баланса предложенной и действующей работе гидрататора, чтобы показать эффективность после улучшения.
Предложен обновленный способ работы, за счет переноса границы раздела фаз, а также снижения уровня воды в нижней части гидрататора. Суть данной доработки состоит в том, что через нижние слои катализатора будет проходить больше ИИФ фракции. Также при помощи данного изменения можно добиться увеличения скорости протекания процесса. Вследствие чего возрастет выход количества первичного низко концентрированного триметилкарбинола. А также эти изменения смогут затронуть выход чистого более концентрированного изобутилена.
В ходе данной выпускной квалификационной работе были рассмотрены все поставленные задачи:
- изучен процесс получения концентрированного водного раствора
третбутилового спирта в реакции гидратации изобутилена. Также была рассмотрена реакция получения изобутилена дегидратацией концентрированного водного раствора трет-бутилового спирта,
- рассмотрен способ синтеза концентрированного водного раствора трет-бутилового спирта на производстве ООО «Тольяттикаучук»,
- показана усовершенствованная схема работы нижней части гидрататора Р5/2. В ходе данного улучшения удалось также добиться увеличения высоты нижнего слоя катализатора с двух метров до трех метров. Данное улучшение позволит также увеличить скорость реакции процесса гидратации изобутилена в нижней части гидрататора в два раза.
- были рассмотрены теоретические основы процессы гидратации изобутилена, характеристика трет-бутилового спирта, реакция гидратации изобутилена, а также проанализирован промышленный процесс гидратации изобутилена с получением концентрированного раствора ТМК
В ходе данной работы был выполнен расчет материального, предложенного, энергетического баланса. В результате чего удалось добиться положительного эффекта. Выход концентрированного водного раствора в потоке №6 увеличился с 2230,4 кг/ч до 4954,1 кг/ч. Производство концентрированного водного раствора увеличилось более чем на 60%.
Также был проведён расчёт гидрататора, тепловой расчёт гидрататора, расчёт конструктивных размеров, в котором заданные характеристики существенно оказывают влияние на финальный выход продукции, и его качества. Продуктивность устанавливают благодаря проведенным тестам, которые показывают процентное содержание триметилкарбинола в готовом продукте в кубовом остатке.
