Тема: Оптимизация процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола

Потребление капролактама России связано с производством полиамида-6, полиамидных волокон, технических нитей, кордных тканей на их основе. На сегодняшний день крупнейшим потребителем капролактама - безоговорочным лидером в полиамидном направлении - является компания «КуйбышевАзот», которая, начиная с 2003 года реализовала проекты по его дальнейшей переработке и производит более 90% полиамида в России. При этом компания рассматривает возможность к 2020 г. расширить мощности по капролактаму до 260 тыс. т/г.
По оценке экспертов, в странах СНГ к 2020 г. прогнозируется рост производства капролактама до 526 тыс. т, а потребление должно подняться на 31% - до 311 тыс. т. В то же время ожидается рост потребления полиамида-6 на технические нити на 26% благодаря вводу новых мощностей.
Для выпуска капролактама в основном применяются три вида сырья - бензол, фенол, толуол. Капролактам, производимый из фенола, имеет более высокую себестоимость, а в случае выпуска капролактама из толуола получается много побочных продуктов. В России производства капролактама работают исключительно по окислительной схеме из бензола через циклогексан в основном из-за преимущества в стоимости базового сырья.
В связи с поставленными целями по увеличению мощностей ПАО «Куйбышевазот» возникает необходимость модернизации существующих установок производства капролактама и проектирование новых.
Целью выпускной квалификационной работы является Оптимизация процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола.
В связи с поставленной целью в работе можно выделить следующие задачи:
• ознакомиться с теоретическими основами дегидрирования циклогексанола, в т.ч. механизмом и кинетикой процесса;
• рассмотреть существующие каталитические системы, применяемые в процессе дегидрирования циклогексанола;
• изучить технологию получения циклогексанона, осуществляемую на ПАО «КуйбышевАзот»: привести описание технологической схемы, план аналитического контроля стадии дегидрирования, оценку безопасности и экологичности производства;
• выбрать вариант модернизации технологической схемы стадии дегидрирования производства капролактама;
• произвести расчеты материального и теплового балансов для существующей и модернизованной установок;
• сделать выводы, в т.ч. основываясь на результатах расчетов, об эффективности принимаемого способа модернизации.
Купить

Основными выводами и результатами выпускной квалификационной работы является:
1. В работе рассмотрен процесс дегидрирования циклогексанола с целью получения сырья стадии оксимирования производства капролактама - циклогексанона. В работе изучены физико-химические основы процесса дегидрирования, в т.ч. механизм и кинетика;
2. Приведен обзор катализаторов, используемых в процессе дегидрирования. Современные научные исследование направлены на выявление новых каталитических составах, позволяющих проводить процесс при низких температурах. Одними из таких составов являются медьсодержащий катализатор МАК-К и его модернизация, отличающаяся большим диаметром пор для предотвращения отложений кокса.
3. В качестве модернизации стадии дегидрирования циклогексанона производства капролактама предложена замена катализатора H5-15 фирмы BASF на низкотемпературный медьсодержаний катализатор с диаметром пор 16-24 нм. Данный катализатор в процессе дегидрирования обеспечивает высокие показатели конверсии и селективности, при этом длительность его работы более чем в 2 раза превышает время работы существующего промышленного катализатора. Основным достоинством предлагаемого состава является его высокая активность в условиях температуры 250°С.
4. Для подтверждения эффективности предлагаемого в работе решения были произведены технологические расчеты. К ним относятся материальный и тепловой балансы для существующего и проектируемого реакторного блока отделения дегидрирования циклогексанола.
5. В результате сравнения данных материальных балансов существующей и модернизированной установок сделан вывод о том, что применение низкотемпературного катализатора позволяет увеличить количество циклогексанона в продукте дегидрирования на 4%.
6. Согласно данным тепловых балансов снижение температуры процесса дегидрирования с 380 до 250°С позволяет снизить количество теплоносителя, требуемого для поддержания оптимального температурного режима, в 2,6 раза.
7. Требуемая для активации катализатора температура сырьевого потока на входе в реактор, равная 200°С, позволяет исключить из технологической схемы перегреватель Т-608.
Модернизированная технологическая схема процесса отличается:
• сниженными энергозатратами на процесс за счет более низкой температуры его проведения;
• меньшей металлоемкостью, а, следовательно, меньшими затратами на ремонт и обслуживание оборудования, вследствие исключения из схемы теплообменного аппарата для перегрева сырья;
• увеличением срока службы катализатора, т.е. сниженными затратами на его закупку.
Таким образом, предлагаемое в работе решение является эффективным.
Купить