ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Физико-химические основы процесса гидрирования бензола 7
1.1.1 Механизм и кинетика процесса получения циклогексана 9
1.1.2 Катализаторы процесса 13
1.2 Технологии получения циклогексана гидрированием бензола 23
1.2.1 Технология получения циклогексана на вольфрам-никель- 23
сульфидном катализаторе
1.2.2 Получение циклогексана на никель-хромовом катализаторе 24
1.2.3 Получение циклогексана на платиновом катализаторе 26
1.2.4 Производство циклогексана по бесциркуляционной схеме 27
1.2.5 Жидкофазный процесс получения циклогексана 28
1.2.6 Реактора гидрирования бензола 30
1.3 Патентный поиск 32
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 36
2.1 Характеристика сырья, полупродуктов и готовой продукции. 36
2.2 Описание технологической схемы 37
2.3 Характеристика основного технологического оборудования 40
2.4 Выбор и обоснование направления совершенствования стадии 46
гидрирования бензола
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 47
3.1 Технологический расчет предлагаемого способа модернизации 47
3.2 Материальный баланс проектной установки 52
3.3 Тепловой баланс проектной установки 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 62
Процесс гидрирования бензола в промышленности используется с целью получения циклогексана. Циклогексан сам по себе является ценным товаром, так как представляет собой растворитель, применяемый в промышленности для растворения жиров, резины и т.д.
Однако основными направлениями применения циклогексана в промышленности является производство капролактама, адипиновой кислоты и сырья для производства полиамидных и нейлоновых волокон, а также различных пластмасс - гексаметилендиамина.
Одним из способов получения циклогексана является извлечение его из нефтепродуктов ректификацией. Однако такой способ неприменим в случае, если требуется выделить чистый циклогексан высокой концентрации. Это связано с тем, что в нефтепродуктах содержится несколько близкокипящих с циклогексаном веществ.
Другим способом синтеза циклогексана является его экстрактивная дистилляция, в качестве экстрагента которой используется фенол. В данном случае конечный продукт отличается высокой степенью чистоты, но процесс является очень затратным.
Наиболее оптимальным из существующих способов получения циклогексана является его синтез путем гидрирования бензола, который и рассматривается в данной работе.
Целью выпускной квалификационной работы является совершенствование стадии гидрирования бензола существующей установки гидрирования бензола ПАО «КуйбышевАзот».
В связи с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
1. Обзор существующих литературных данных о процессе гидрирования бензола в циклогексан, включающих физико-химические основы процесса, химизм, механизм и кинетику протекающих реакции.
2. Анализ возможных технологических схем получения циклогексана путем гидрирования бензола. Сравнение характеристик катализаторов процесса. Проведение патентного поиска.
3. Рассмотрение существующей технологии гидрирования бензола на ПАО «КуйбышевАзот» и выбор возможного способа совершенствования данного процесса.
4. Расчет материального и теплового балансов модернизированного реакторного блока. Доказательство с помощью расчетов возможности осуществления предлагаемого решения.
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. Рассмотрен процесс гидрирования бензола в циклогексан. Исследованы физико-химические основы процесса, рассмотрены механизм и кинетика процесса, применяемые катализаторы, а также существующие в промышленности технологические схемы.
2. Показано, что существующая технология гидрирования бензола на ПАО «КуйбышевАзот» с трубным реактором и никель-хромовым катализатором соответствует современным требованиям и может быть взята за основу для дальнейшего совершенствования.
3. Проведен патентный поиск и показано, что исследования по увеличению производительности установки гидрирования бензола актуальны до настоящего времени.
4. Предложен способ модернизации трубчатого реактора синтеза бензола с целью увеличения производительности установки, заключающийся в реконструкции трубной решетки путем увеличения объема трубного пространства, т.е. увеличения количества труб внутри реактора.
5. Возможность модернизации существующего ректора гидрирования путем увеличения числа труб внутри реактора доказана в работе расчетами.
6. Произведен расчет материального баланса проектируемого процесса, результатом которого стало увеличение производительности установки по циклогексану до 78800 т/г.
7. В результате расчета теплового баланса процесса вычислено количество теплоносителя, необходимого для съема избыточного тепла реакции.
Произведенные в работе исследования и расчеты подтверждают эффективность предлагаемого решения.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
