Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
1.1 Физико-химические основы процесса дегидрирования 5
1.1.1 Механизм и кинетика процесса 7
1.1.2 Катализаторы процесса 12
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 21
2.1 Описание технологической схемы дегидрирования 21
2.2 Аналитический контроль 24
2.3 Выбор способа модернизации 28
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 31
3.1 Материальный баланс существующей установки 31
3.2 Тепловой баланс существующей установки 37
3.3 Материальный баланс проектируемой установки 42
3.4 Тепловой баланс проектируемой установки 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 50
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.
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.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
