Введение 5
1 Теоретическая часть 7
1.1 Способы получения винилацетата 7
1.1.1 Уксусная кислота и ацетилен 7
1.1.2 Метод синтез-газа 8
1.1.3 Уксусная кислота, этилен и кислород 9
1.2 Физико-химические основы процесса получения винилацетата из
этилена и уксусной кислоты 10
1.2.1 Катализаторы процесса 11
1.2.2 Характеристика сырья 14
1.3 Особенность бифункциональных катализаторов 17
1.4 Патентный поиск по катализаторам процесса и технологии ее
осуществления 19
2 Технологическая часть 24
2.1 Предлагаемое техническое решение по оптимизации процесса
получения винилацетата 24
2.2 Описание принципиальной схемы для парофазного получения
винилацетата 28
2.3 Аналитический контроль производства 30
2.4 Безопасность и экологичность производства винилацетата 30
3 Расчетная часть 35
3.1 Расчет материального баланса реактора 35
3.2 Расчет теплового баланса реактора 37
3.3 Расчет сепаратора 40
Заключение 43
Список используемой литературы и используемых источников
Винилацетат представляет собой бесцветную легковоспламеняющуюся жидкость, которая также имеет характерный запах, который может быстро стать раздражающим. Поливинилацетат является предшественником поливинилового спирта и поливинилацетатных смол. Винилацетат также сополимеризуется в качестве второстепенного сырья для винилхлорида и этилена с образованием коммерческих полимеров и акриловых волокон.
Винилацетат является предшественником для производства поливинилацетатных гомополимеров и сополимеров для широкого спектра промышленных и потребительских товаров. С точки зрения применения винилацетат подразделяется на поливинилацетат / поливинилацеталь, поливиниловый спирт, этилен-виниловый спирт, этилен-винилацетат и другие.
По оценкам, около 80 % произведенного винилацетата используется для производства поливинилацетата и поливинилового спирта. Обладая хорошими адгезионными свойствами к различным подложкам, таким как дерево, бумага, металлы и пластиковые пленки, поливинилацетат широко используется в клеевой промышленности. Точно так же он имеет применение в красках и покрытиях.
Поливиниловый спирт, второй по величине потребитель винилацетата после поливинилацетата, используется для производства красок, покрытий и водорастворимой упаковки.
Поливинилацеталь, полученный непосредственно из поливинилацетата, играет важную роль в производстве промежуточного слоя безопасного стекла, моющих грунтовок, покрытий и изоляции магнитных проводов.
Этилен-виниловый спирт считается наиболее быстро растущим применением винилацетата благодаря использованию его в качестве барьерной смолы для пластиковых бутылок, упаковки для пищевых продуктов, цистерн для бензина и технических полимеров.
Этилен-винилацетат, который обещает неуклонно расти на рынке благодаря упаковочной промышленности, также находит применение в производстве штор для душа и обуви. Кроме того, поливинилбутираль и винилацетат этилена также производятся из винилацетатного мономера. Поливинилбутираль помогает производить безопасное стекло, используемое в строительстве и автомобилестроении, в то время как винилацетат этилена широко используется для нанесения архитектурных покрытий, поскольку оказывает низкое воздействие на окружающую среду.
Задачами работы являются следующие:
- изучение способов получения винилацетата
- изучение физико-химических основ получения винилацетата из этилена и уксусной кислоты парофазным методом
- рассмотрение основных характеристик сырья процесса, а также требований к продуктам
- особенности бифункциональных катализаторов
- патентный поиск по катализаторам и технологии и ее осуществления
- оптимизация процесса получения винилацетата
- описание технологической схемы процесса
- расчет материального и теплового балансов реактора; расчет сепаратора.
Процесс получения винилацетата содержит множество стандартных операций в схеме. И это иллюстрирует типы систем промышленного исследования интересов в областях проектирования процессов, оптимизации, моделирования и управления. Парофазные реакции превращают этилен, кислород и уксусную кислоту в винилацетат с водой и диоксидом углерода в качестве побочных продуктов. Процесс включает в себя трубчатый реактор с набивкой, теплообменник исходного сырья, абсорбер, испаритель, колонку азеотропной дистилляции с графином, а также рециркулирующие потоки газа и жидкости. Все данные по физическим свойствам и таблицам были собраны из источников в открытой литературе.
Физико-химические свойства катализатора напрямую зависят не только от состава катализатора, но и от носителя. Процесс проводится в неподвижном слое катализатора. Катализатор для процесса получения винилацетата парофазным способом включается в себя каталитический активный металл (в основном это благородные металлы, такие как платина, палладий, золото, серебро, родий, рутений, осмий) предпочтительно палладий; активизирующее вещество (медь, серебро, цинк, кадмий, золото, олово, свинец, хром, молибден, вольфрам, железо, кобальт, никель) предпочтительно золото; дополнительное активизирующее вещество (в основном ацетаты щелочных и щелочноземельных металлов) предпочтительно ацетаты калия и натрия; твердый пористый носитель (в основном кремниевая кислота, инфузорная земля, окись, силикат или фосфат алюминия, пемза, асбест, карбид кремния или активный уголь) предпочтительно диоксид кремния, в работе предложена замена на диоксид титана.
Основными выводами и результатами выпускной квалификационной работы является:
- изучены способы получения винилацетата. Наиболее экономически выгодным и применяемым является парофазный процесс получения из этилена и уксусной кислоты в присутствии кислорода. Технология обладает высокой эффективностью с точки зрения селективности по целевому продукту;
- рассмотрены физико-химические основы процесса синтеза винилацетата парофазным методом, а также характеристики сырья и продуктов синтеза, изучены катализаторы процесса;
- проведен патентный поиск по катализаторам процесса и проведено сравнение катализаторов, а также выбран наилучший;
- представлено технологическое решение по оптимизации процесса получения винилацетата;
- представлена принципиальная технологическая схема и описание к ней
- произведен расчет материального баланса реактора;
- рассчитан тепловой баланс реактора, определено количество теплоносителя, необходимого для снятия избыточного тепла процесса;
- рассчитаны размеры сепаратора.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
