Проект узла синтеза этилбензола на цеолитных катализаторах
|
Введение................................................................................................................. 12
1 Области технического применения.................................................................. 14
2 Источники сырья для производства этилбензола и требование к нему....... 15
2.1 Бензол ............................................................................................................... 15
2.2 Этилен............................................................................................................... 16
2.3 Характеристика сырья, материалов и реагентов. ........................................ 18
3 Механизм основной реакции ............................................................................ 19
4 Выбор условий проведения процесса .............................................................. 21
4.1 Влияние времени контакта............................................................................. 21
4.2 Влияние температуры реакции на выход и селективность целевого
продукта ................................................................................................................. 23
5 Выбор конструкции основного аппарата......................................................... 25
6 Выбор и обоснование технологической схемы процесса .............................. 26
6.1 Технология жидкофазного алкилирования с использованием катализатора
на основе AlCl3 ...................................................................................................... 26
6.2 Жидкофазное алкилирование, по технологии фирмы «Monsanto» ........... 28
6.3 Технология получения этилбензола на цеолитных катализаторах по
методу фирмы «Mobil-Badger»............................................................................ 29
7 Материальный расчет ..............................Ошибка! Закладка не определена.
7.1 Расчет стадии алкилирования ..............Ошибка! Закладка не определена.
7.2 Расчет стадии трансалкилирования.....Ошибка! Закладка не определена.
8 Тепловой расчет .......................................Ошибка! Закладка не определена.
9 Конструктивный расчет...........................Ошибка! Закладка не определена.
9.1 Расчет основного аппарата...................Ошибка! Закладка не определена.
9.2 Расчет и подбор штуцеров ...................Ошибка! Закладка не определена.10
9.3 Выбор крышки и днища .......................Ошибка! Закладка не определена.
9.4 Расчет опоры..........................................Ошибка! Закладка не определена.
9.5 Расчет вспомогательного оборудованияОшибка! Закладка не
определена.
10 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. 32
10.1 Предпроектный анализ ................................................................................. 32
10.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ..................... 33
10.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения.................................................... 34
10.2 SWOT-анализ................................................................................................. 35
10.3 Планирование научно-исследовательских работ....................................... 36
10.3.1 Структура работ в рамках научного исследования ................................ 36
10.3.2. Определение трудоемкости выполнения работ ..................................... 37
10.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ................................. 45
10.4.1 Расчет материальных затрат НТИ ............................................................ 45
10.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных исследований
................................................................................................................................. 46
10.4.3 Расчет основной заработной платы.......................................................... 46
10.4.5 Накладные расходы.................................................................................... 49
10.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта . 50
10.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ..... 51
1 Области технического применения.................................................................. 14
2 Источники сырья для производства этилбензола и требование к нему....... 15
2.1 Бензол ............................................................................................................... 15
2.2 Этилен............................................................................................................... 16
2.3 Характеристика сырья, материалов и реагентов. ........................................ 18
3 Механизм основной реакции ............................................................................ 19
4 Выбор условий проведения процесса .............................................................. 21
4.1 Влияние времени контакта............................................................................. 21
4.2 Влияние температуры реакции на выход и селективность целевого
продукта ................................................................................................................. 23
5 Выбор конструкции основного аппарата......................................................... 25
6 Выбор и обоснование технологической схемы процесса .............................. 26
6.1 Технология жидкофазного алкилирования с использованием катализатора
на основе AlCl3 ...................................................................................................... 26
6.2 Жидкофазное алкилирование, по технологии фирмы «Monsanto» ........... 28
6.3 Технология получения этилбензола на цеолитных катализаторах по
методу фирмы «Mobil-Badger»............................................................................ 29
7 Материальный расчет ..............................Ошибка! Закладка не определена.
7.1 Расчет стадии алкилирования ..............Ошибка! Закладка не определена.
7.2 Расчет стадии трансалкилирования.....Ошибка! Закладка не определена.
8 Тепловой расчет .......................................Ошибка! Закладка не определена.
9 Конструктивный расчет...........................Ошибка! Закладка не определена.
9.1 Расчет основного аппарата...................Ошибка! Закладка не определена.
9.2 Расчет и подбор штуцеров ...................Ошибка! Закладка не определена.10
9.3 Выбор крышки и днища .......................Ошибка! Закладка не определена.
9.4 Расчет опоры..........................................Ошибка! Закладка не определена.
9.5 Расчет вспомогательного оборудованияОшибка! Закладка не
определена.
10 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. 32
10.1 Предпроектный анализ ................................................................................. 32
10.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ..................... 33
10.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения.................................................... 34
10.2 SWOT-анализ................................................................................................. 35
10.3 Планирование научно-исследовательских работ....................................... 36
10.3.1 Структура работ в рамках научного исследования ................................ 36
10.3.2. Определение трудоемкости выполнения работ ..................................... 37
10.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ................................. 45
10.4.1 Расчет материальных затрат НТИ ............................................................ 45
10.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных исследований
................................................................................................................................. 46
10.4.3 Расчет основной заработной платы.......................................................... 46
10.4.5 Накладные расходы.................................................................................... 49
10.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта . 50
10.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ..... 51
Объектом исследования проектирование узла синтеза этилбензола на
цеолитных катализаторах.
Цель данной работы – изучение физико-химических свойств процесса и
их влияния на протекание реакции, а также конструирование основного аппарата – реактора газофазного алкилирования бензола этиленом.
В результате был выполнен расчет материального и теплового балансов, конструктивный и механический расчеты. На основании проведенной
работы выполнен чертеж основного аппарата – алкилатора.
Выпускная квалификационная работа набрана в текстовом редакторе
Microsoft Word 2010, чертежи сделаны в программе Компас 2014.
Процесс производства этилбензола является важным звеном в современном нефтехимическом синтезе. Он служит сырьем для получения стирола, одного из основных мономеров для производства каучуков и пластиков.
Более 90 % всего производимого этилбензола перерабатывается в стирол, современные потребности которого в России составляют около 575 тыс. т/год.
В общемировой структуре выработки производных бензола получение
этилбензола занимает первое место, его ежегодная мировая выработка составляет около 28,6 млн. т. (2009 г.). Поэтому разработка новых и реконструкция действующих производств является актуальным направлением в
совершенствовании промышленных технологий получения этилбензола [1].
Получение этилбензола основывается на алкилировании бензола этиленом. Большинство существующих установок получения этилбензола в своем составе кроме блока алкилирования бензола имеют блок трансалкилирования ди- и полиалкилбензолов, образующихся в данном процессе. В самых
ранних технологиях алкилирования/трансалкилирования в качестве катализаторов использовались сильные минеральные кислоты или кислоты Льюиса
(например, HF, H2SO4, AlCl3). Эти кислоты токсичны, опасны в обращении и
при транспортировке, вызывают коррозию аппаратуры и плохо регенерируются; протекание вторичных реакций снижает селективность основной реакции, а также требует затрат на очистку основных алкилбензолов и регенерацию вторичных продуктов; образуется большое количество сточных вод, в
том числе и кислых, что требует затрат на их очистку.
Перспективным решением существующих технологических проблем и
имеющихся недостатков является переход процессов алкилирования/трансалкилирования ароматических углеводородов на гетерогенные с
использованием цеолитсодержащих катализаторов. При использовании таких
катализаторов упрощается технология процесса (отделение и регенерация катализатора); уменьшаются затраты на подготовку сырья, промывку реакци-13
онной массы и нейтрализацию кислых сточных вод; уменьшается коррозия
оборудования; упрощается организация непрерывных процессов [1]
цеолитных катализаторах.
Цель данной работы – изучение физико-химических свойств процесса и
их влияния на протекание реакции, а также конструирование основного аппарата – реактора газофазного алкилирования бензола этиленом.
В результате был выполнен расчет материального и теплового балансов, конструктивный и механический расчеты. На основании проведенной
работы выполнен чертеж основного аппарата – алкилатора.
Выпускная квалификационная работа набрана в текстовом редакторе
Microsoft Word 2010, чертежи сделаны в программе Компас 2014.
Процесс производства этилбензола является важным звеном в современном нефтехимическом синтезе. Он служит сырьем для получения стирола, одного из основных мономеров для производства каучуков и пластиков.
Более 90 % всего производимого этилбензола перерабатывается в стирол, современные потребности которого в России составляют около 575 тыс. т/год.
В общемировой структуре выработки производных бензола получение
этилбензола занимает первое место, его ежегодная мировая выработка составляет около 28,6 млн. т. (2009 г.). Поэтому разработка новых и реконструкция действующих производств является актуальным направлением в
совершенствовании промышленных технологий получения этилбензола [1].
Получение этилбензола основывается на алкилировании бензола этиленом. Большинство существующих установок получения этилбензола в своем составе кроме блока алкилирования бензола имеют блок трансалкилирования ди- и полиалкилбензолов, образующихся в данном процессе. В самых
ранних технологиях алкилирования/трансалкилирования в качестве катализаторов использовались сильные минеральные кислоты или кислоты Льюиса
(например, HF, H2SO4, AlCl3). Эти кислоты токсичны, опасны в обращении и
при транспортировке, вызывают коррозию аппаратуры и плохо регенерируются; протекание вторичных реакций снижает селективность основной реакции, а также требует затрат на очистку основных алкилбензолов и регенерацию вторичных продуктов; образуется большое количество сточных вод, в
том числе и кислых, что требует затрат на их очистку.
Перспективным решением существующих технологических проблем и
имеющихся недостатков является переход процессов алкилирования/трансалкилирования ароматических углеводородов на гетерогенные с
использованием цеолитсодержащих катализаторов. При использовании таких
катализаторов упрощается технология процесса (отделение и регенерация катализатора); уменьшаются затраты на подготовку сырья, промывку реакци-13
онной массы и нейтрализацию кислых сточных вод; уменьшается коррозия
оборудования; упрощается организация непрерывных процессов [1]