
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Модернизация установки выделения изобутан-изобутиленовой фракции (ИИФ) контактного газа каталитического дегидрирования изобутана

Работа №	107645
Тип работы	Бакалаврская работа
Предмет	химия
Объем работы	92
Год сдачи	2019
Стоимость	4200 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	92

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 9
1.1 Литературный обзор 9
1.1.1 Получение изобутилена методом дегидрирования изобутана 9
1.1.2 Получение изобутилена дегидратацией изобутилового спирта 11
1.1.3 Извлечение изобутилена из С4 фракций 11
1.1.3.1 Выделение изобутилена с помощью серной кислоты 12
1.1.3.2 Извлечение изобутилена жидкостной гидратацией в
присутствии катионообменных смол 14
1.1.4 Физико-химические основы процесса дегидрирования 15
1.2 Патентный поиск 20
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 31
2.1 Предлагаемое техническое решение 31
2.2 Описание технологического процесса и схемы 32
2.2.1 Дегидрирование изобутана (установка ДИ, схема № 1) 32
2.2.2 Выделение изобутан-изобутановой фракции (установка ВИИФ, схема № 2) 40
2.3 Схемы материальных потоков установок 49
2.3.1 Материальные потоки установки дегидрирования изобутана 49
2.3.2 Материальные потоки установки выделения изобутан-изобутиленовой фракции 50
2.4 Характеристика производимой продукции 51
2.5 Аналитический контроль технологического процесса 53
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 57
3.1 Расчет материального баланса для колонны стабилизации 57
3.2 Расчет теплового баланса для колонны стабилизации 61
3.3 Расчет материального баланса конденсатора 68
3.4 Расчет теплового баланса конденсатора 70
3.5 Расчет необходимой поверхности теплообмена 72
3.6 Расчет гидравлического сопротивления 78
3.7 Вывод по главе 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 83
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение

В настоящее время объемы мирового производства высокомолекулярных соединений (полимеров) исчисляются сотнями миллионов тонн в год. Ни одна отрасль промышленности не может в полной мере следовать современным темпам развития без полимеров. Продолжаются научные исследования как по совершенствованию свойств и химической структуры существующих высокомолекулярных соединений., так и по синтезу новых.
Среди огромного количества различных полимеров значительную часть занимает производство синтетического каучука, мощности которого непрерывно наращиваются.
На российском рыке каучуков можно выделить несколько крупных производителей синтетического каучука (СК), это заводы «СИБУР» холдинга, «Нижнекамскнефтехим», «Стерлитамак Синтез Каучук», «Омск Синтез Каучук» и «Ефремов Синтез Каучук». Порядка 90 % всего отечественного выпуска синтетического каучука принадлежит двум крупнейшим предприятиям - «Нижнекамскнефтехим» и «СИБУР» холдингу. На данный момент под контролем «СИБУР» находится практически 60 % всего производства синтетического каучука в России (включая завод в Стерлитамаке). Среди заводов группы «СИБУР» два крупных производителя СК, это - «ВоронежСК», на долю которого приходится около 20 % производства СК и «СИБУР Тольятти» - более 20 %.
Основной продукцией «СИБУР Тольятти» являются синтетические каучуки различных марок: бутилкаучук, изопреновый каучук, сополимерные эмульсионные каучуки. Также предприятие занимается производством углеводородных фракций, продуктов органического и неорганического синтеза, мономеров, полимеров, присадок для автомобильных топлив.
Продукция «СИБУР Тольятти» поставляется практически во все страны мира. Синтетическим каучуком обеспечиваются страны СНГ: Беларусь, Казахстан, Украина, Узбекистан; также осуществляется экспорт в такие страны как: Австрия, Бельгия, Болгария, Великобритания, Вьетнам, Германия, Индия, Испания, Италия, Китай, Корея, Латвия, Литва, Люксембург, Малайзия, Марокко, Нидерланды, ОАЭ, Польша, Румыния, Сербия, Сингапур, Словакия, США, Тайвань, Таиланд, Турция, Чехия, Эстония.
Основным сырьем для производства каучука на предприятии является изобутилен, который получают каталитическим дегидрированием изобутана. Помимо того, что изобутилен применяют как мономер для производства каучука, из него также получают изопрен (по реакции конденсации изобутилена с формальдегидом) и метил-трет-бутиловый эфир (путем селективного взаимодействия с метанолом).
Производство изобутилена представляет собой следующее:
• Установка дегидрирования изобутана:
- прием, испарение и перегрев сырья;
- процесс каталитического дегидрирования;
- промывка и охлаждение контактного и дымового газов;
• Установка выделения изобутан-изобутиленовой фракции:
- компримирование и конденсация контактного газа;
- абсорбция несконденсировавшихся углеводородов С4;
- десорбция углеводородов С4;
- стабилизация изобутан-изобутиленовой фракции;
- ректификация ИИФ от тяжелых углеводородов;
• Установка выделения концентрированного изобутилена
- гидратация изобутилена в триметилкарбинол
- отделение ТМК от непрореагировавших реагентов;
- дегидратация ТМК в изобутилен.
В процессе дегидрирования изобутана помимо основного продукта - изобутилена - образуются более 10 % побочных продуктов: углекислый газ, водород, метан, этан, этилен, пропан, пропилен. Отходящая метан-этан- пропановая фракция используется в производстве метанольной присадки для автомобильных топлив.
Целью данной работы является модернизация блока стабилизации ИИФ установки выделении ИИФ.
Задачи работы:
- изучить производство изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена;
- рассчитать материальный и тепловой баланс аппарата Дф-33;
- показать возможность выделения дополнительного продукта;
- провести модернизацию технологической схемы блока стабилизации ИИФ;
- рассчитать и подобрать дополнительный кожухотрубчатый теплообменник.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе предложен способ модернизации блока стабилизации изобутан-изобутиленовой фракции (ИИФ) путем ввода в технологическую схему дополнительного теплообменного аппарата для более качественной конденсации углеводородов С4 газовой фазы, выходящей из колонны стабилизации ИИФ. В следствие чего предполагается снижение количество углеводородов С4 в пропан-пропиленовой фракции (111 КФ).
1. Проанализированы технологические показатели работы
производства изобутан-изобутиленовой фракции и изобутилена и выявлена проблема действующей установки выделения ИИФ.
2. Проведен анализ литературных источников по тематике работы.
3. Показана возможность выделения дополнительного продукта, являющегося побочным при каталитическом дегидрировании изобутана.
4. Рассчитаны материальные и тепловые балансы колонны стабилизации и конденсатора.
5. Предложно решение по модернизации действующей установки.
6. Проведен расчет и подбор дополнительного кожухотрубчатого теплообменного аппарата.

Литература

1. Химическая технология. Выполнение и защита бакалаврской работы: электронное учебно-методическое пособие / сост. И. В. Цветкова, О. С. Авдякова. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2018. - 1 оптический диск.
2. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 36 с.
3. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. - Москва: Стандартинформ, 2010. - 47 с.
4. ГОСТ 2.104-2006 ЕСКД. Основные надписи. - М.: Стандартинформ, 2007. - 14 с.
5. ГОСТ 2.701-2008. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. - М.: Стандартинформ, 2009 - 13 с.
6. Технология получения мономеров и синтетических каучуков:
монография / В. И. Аксенов, Ю. М. Казаков, В. П. Шабанова, В. Ф. Каблов. - ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2013 г. - 516 с.
7. Эффективная практика глубокой переработки газового сырья в
химическую продукцию на предприятиях ПАО «СИБУР Холдинг» и используемые технологические процессы / под ред. Э. А. Майера. - 2-е изд., испр. и доп. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2015. - 476 с.
8. Михеев, В. В. Химия мономеров: Учебное пособие / В. В. Михеев. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2006. - 100 с.
9. Вацулик, П. Химия мономеров. Том 1 / П. Вацулик; перевод с чешского кандидата техн. наук А. А. Артемьева и Б. М. Вольфсона, под ред. академика И. Л. Кнунянца. - Москва: изд-во иностранной литературы, 1990. - 738 с.
10. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука: Учеб. пособие для вузов / П. А. Кирпичников, В. В. Береснев, Л. М. Попова - 2-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1906 - 224с.
11. Химия и технология мономеров для синтетических каучуков: Учебное пособие для вузов / П. А. Кирпичников, А. Г. Лиакумович, Д. Г. Победимский, Л. М. Попова. - Л.: Химия, 1981. - 264 с.
12. Магистерская диссертация на тему «Дегидрирование изобутана на модифицированном алюмохромовом катализаторе» / А. М. Нестеров. - Тольятти: ТГУ, 2018. - 75с.
13. Технологический регламент ТР-БК-2,3-32-17 г. Тольятти, 2017г. - 444 с.
14. Мономеры промышленного производства каучуков. Часть 1: Учебно-методическое пособие для вузов / Г. В. Шаталов, А. С. Шестаков. - Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2012. - 10 с.
15. Материальный баланс химико-технологической системы: Методич. пособие / Сост.: В. С. Бесков, В. И. Ванчурин и др. - РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2003. - 64 с.
16. Бесков, С. Д. Технохимические расчеты / С. Д. Бесков. - Москва: изд. «Высшая школа», 1966. - 520 с.
17. Краткий справочник физико-химических величин. Изд. 8-е, перераб. / Под ред. А. А. Радвеля и А. М. Пономаревой. - Л.: Химия, 1983. - 232 с.
18. Литвин, О. Б. Основы технологии синтетических каучуков / О. Б. Литвин. - Москва: изд. «Химия», 1972. - 528 с.
19. Никольский, Б. П. Справочник химика. Второе издание, переработанное и дополненное / Б. П. Никольский. - Москва: изд. «Химия», 1966. - 508 с.
20. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. II. - СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2005, 2007. - 1142 с.
21. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук «Модифицированный диоксидом кремния алюмохромовый катализатор дегидрирования изобутана» / Бекмухамедов Г. Э. - Казань: Казанский (Приволжский) Федеральный университет, Химический институт им. А. М. Бутлерова, 2015. - 200 с.
22. Лебедев, Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и и доп. - М. химия, 1988. - 592 с.
23. Технология нефтехимического синтеза: Учеб. для вузов. - 2-е изд.. перераб. / С. В. Адельсон, Т. П. Вишнякова, Я. М. Паушкин. - М.: Химия, 1985. - 608 с.
24. Крючков, А. П. Общая технология синтетических каучуков. 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: изд. «Химия», 1955. - 470 с.
25. Технология переработки нефти. В 2 ч. Часть вторая. Деструктивные процессы / В. М. Капустин. А. А. Гуреев. - М.: КолосС, 2007. - 334 с.
26. Пахомов, Н. А. Современное состояние и перспективы развития процессов дегидрирования / Н. А. Пахомов // Промышленный катализ в лекциях. - 2006. - Вып. 6.
27. Семидович, Е. В. Технология переработки нефти и газа. Часть вторая. Деструктивная переработка нефти и газа. 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: изд. «Химия», 1968. - 376 с.
28. Семидович, Е. В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2-я. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1980. - 328 с.
29. Орочко, Д. И. Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке / Д. И. Орочко, А. Д. Сулимов, Л. Н. Осипов. - М.: Химия, 1971. - 352 с.
30. Аксенов, В. И. Технология получения мономеров и синтетических каучуков: монография / В. И. Аксенов, Ю. М. Казаков, В. П. Шабанова, В. Ф. Каблов. - ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2013 г. - 516 с.
31. Адельсон, С. В. Технология нефтехимического синтеза: Учеб. для вузов / С. В. Адельсон, Т. П. Вишнякова, Я. М. - 2-е изд., перераб. - М.: Химия, 1985. - 608 с.
32. Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов / Н. Б. Варгафтик, Л. П. Филиппов, А. А. Тарзиманов, Е. Е. Тоцкий. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с.
33. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / под ред. Ю. И. Дытнерского. - М.: Химия, 1991. - 496 с.
34. Дытнерский, Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч. 1 -2 / Ю. И. Дытнерский. - М.: Химия, 1995. - 730 с.
35. Павлов, К. Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов / К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков. - 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. - 587 с.
36. Гутник, С. П. Расчеты по технологии органического синтеза: Учеб. пособие для техникумов / С. П. Гутник, В. Е. Сосонов, В. Д. Гутман. - М.: Химия, 1988. - 272 с.
37. Справочник нефтехимика. В двух томах. Т. 1 / Под ред. С. К. Огородникова. - Л.: Химия, 1978. - 496 с., ил.
38. Справочник нефтехимика. В двух томах. Т. 2 / Под ред. С. К. Огородникова. - Л.: Химия, 1978. - 592 с., ил.
39. Савельев Н. И. Расчет и проектирование кожухотрубчатых теплообменных аппаратов: учеб. пособие / Н. И. Савельев, П. М. Лукин.
- Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та. 2010. - 80 с.
40. Альбом примеров выполнения чертежа общего вида химического аппарата / Сост. Н. Ю. Смирнов, Г. Д. Демидова, Е. В. Миронов и др.; под ред. Н. Ю. Смирнова. - Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2009.-20 с.
41. Аппараты теплообменные кожухотрубчатые специального назначения. Конденсаторы вакуумные по ТУ 3612-007-00220302-99.
42. Аппараты теплообменные кожухотрубчатые специального назначения. Испарители и конденсаторы по ТУ 3644-006-00220302-97.
43. Альбом кожухотрубчатых теплообменных аппаратов, выпускаемых ООО «Курганхиммаш».
44. Статистика мирового производства и потребления полимеров по данным ЕЭК [Электронный источник] - URL: https://mplast.by/novosti/2015-08- 11-statistika-mirovogo-proizvodstva-i-potrebleniya-polimerov-po-dannyim- eek/
45. Производство и потребление полимеров в России. Основные показатели по итогам 2017 г. [Электронный источник] - URL: https://article.unipack.ru/69211/
46. Российская промышленность синтетического каучука: логистика, экспорт и инвестиции [Электронный источник] - URL: https: //plastinfo .ru/information/articles/147
47. Теплообменные аппараты ООО «Дзержинскхиммашкомплект» [Электронный источник] - URL: https://chimmash.ru/teploobmen.htm
48. Патент 1337383 СССР, С 07 С11/09(1987.09), С4/22(1987.09). Способ получения изобутилена / Д. В. Казаченко, К. С. Минскер, С. Р. Иванова, Е. Д. Жидкова. - № 3969335; заявл.: 25.10.1985; опубл.: 15.09.1987.
49. Патент 2233259 РФ, С 07 С1/213(2004.07), С11/09(2004.07). Способ получения изобутена / Д. С. Павлов, О. С. Павлов; патентообладатели: Д. С. Павлов, О. С. Павлов, С. Ю. Павлов. - № 2002135465/04; заявл.: 30.12.2002; опубл.: 27.07.2004.
50. Патент 1278348 СССР, С 07 С11/09(1986.12). Способ получения
изобутилена / В. С. Алиев, Б. И. Павлюк, Н. Г. Лалаев. - № 3771545; заявл.: 12.07.1984; опубл.: 12.12.1986.
51. Патент 973518 СССР, C 07 C11/09(1982.11). Способ получения
изобутилена / Б. И. Попов, В. А. Артамонова, Е. М. Гончарук, Э. Р. Адигамов. - № 2652018; заявл.: 31.07.1978; опубл.: 15.11.1982.
52. Патент 2035444 РФ, С 07 С5/42(1995.05), С11/09(1995.05). Способ
конверсии изобутана в изобутилен / С. Р. Мирзабекова, А. Х. Мамедов, О. В. Крылов; патентообладатели: Институт химической физики им. Н. Н. Семенова РАН. - № 93018269/04; заявл.: 09.04.1993; опубл.: 20.05.1995.
53. Патент 4191846 США, С 07 С15/00, 260/680 R. Catalytic dehydrogenation process / Floyd Farha, Lewis E. Drehman; патентообладатели: Phillips Petroleum Company, Bartlesville, Okla. - № 648448; заявл.: 12.01.1976; опубл.: 04.03.1980.
54. Патент 3978150 США, С 07 С5/32. Continuous paraffin dehydrogenation process / Frederick G. MeWilliams; патентообладатели: Universal Oil Products Company, Des Plaines, Ill. - № 554389; заявл.: 03.03.1975; опубл.: 31.08.1976.
55. Патент 4435607 США, С 07 С5/40, С5/48. Dehydrogenation of
dehydrogenatable hydrocarbons / Tamotsu Imai; патентообладатели: UOP Inc., Des Plaines, Ill. - № 421628; заявл.: 22.09.1982; опубл.: 06.03.1984.
56. Патент 4519824 США, F 25 J3/02. Hydrocarbon gas separation / Robert R. Huebel; патентообладатели: The Randall Corporation, Houston, Tex. - № 549044; заявл.: 07.11.1983; опубл.: 28.05.1985.
57. Патент 6915662 США, F 25 J3/02. Hydrocarbon gas processing / John D.
Wilkinson, Hank M. Hudson, Michael C. Pierce; патентообладатели: ElkCorp., Dallas, TX. - № 10/003453; заявл.: 26.10.2001; опубл.: 12.07.2005.
58. Патент 5890377 США, F 25 J3/02. Hydrocarbon gas process / Jorge Hugo Foglietta; патентообладатели: ABB Randal Corporation, Houston, Tex. - № 963770; заявл.: 04.11.1997; опубл.: 06.04.1999.
59. El-Idrissi, Oxidative dehydrogenation of ethane over Cr/TiO2 modified by phosphorus / J. El-Idrissi, M. Kacimi, F. Bozon-Verdurazb, M. Ziyad // Catalysis Letters. - 1998. - V. 56. - P. 221.
60. Sanfilippo D., Miracca I. Dehydrogenation of paraffins: synergies between catalyst design and reactor engineering // Catal. Today. 2006. V. 111. № 1— 2. P. 133—139.
61. Korhonen, S. T. Isobutane dehydrogenation on zirconia-, alumina-, and zirconia/alumina-supported chromia catalysts / S. T. Korhonen, S. M. K. Airaksinen, M. A. Banares, A. O. I. Krause // Applied Catalysis A: General. - 2007. - V. 333. - P. 30.
62. Lillehaug, S. Catalytic dehydrogenation of ethane over mononuclear Cr(III) surface sites on silica. Part I. C-H activation by o-bond metathesis / S. Lillehaug, K.J. Borve, М. Sierka, J. Sauer // Journal of physical organic chemistry. - 2004. - V. 17. - P. 990.
63. Carra, S. Catalytic dehydrogenation of C4 hydrocarbons over chromiaalumina / S. Carra, L. Forni // Catalysis Reviews: Science and Engineering. - 1972. - V. 5, I. 1. - P. 159.
64. Weckhuysen B., Schoonheydt R. Alkane dehydrogenation over supported chromium oxide catalysts // Catal. Today. 1999. № 51. P. 223—232.