Актуальность темы выпускной квалификационной работы заключается в том, что в современном мире изобутилен является незаменимым компонентом при производствах изопрена, бутилкаучука, метакролеина, синтетических смол, изооктана и в любых других производствах, целью которых является производство каучуков. Основной способ получения изобутилена делиться на две ступени:
• выделение изобутилена из изобутан-изобутиленовой фракции при помощи реакции гидратации, в ходе которой получается триметилкарбинол (ТМК);
• полученный ТМК подвергается концентрированию раствора триметилкарбинола и дегидратации.
В связи с ранее проведённой на предприятии ООО «Тольяттикаучук» модернизацией процесса получения бутилкаучука, была увеличена мощность его производства. Выработка чистого изобутилена осталась на том же уровне, как до изменений. В связи с этим, для полноценного осуществления дальнейшего процесса, у предприятия появилась необходимость в закупке недостающего объема изобутилена со стороны, что является экономически затратным.
Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в предложении модернизации колонны для гидратации изобутилена.
Поставленная в работе цель включает решение следующих задач:
• провести анализ существующих процессов получения чистого изобутилена в научно-технической и научной литературе;
• изучить технологический процесс выделения чистого изобутилена на производстве ООО «Тольяттикаучук»;
• провести расчёт процесса гидратации изобутилена по предложенной и существующей технологическим схемам.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является реактор для гидратации изобутилена.
Методы проведения исследования. Изучение и анализ литературных данных. Проведение патентного поиска по выбранной теме. В процессе экспериментальных исследований проведён расчёт материальных и тепловых балансов предложенной и действующей схем для сравнения и выяснения эффективности каждой.
Предложен вариант реконструкции реакторного блока гидратации изобутан-изобутиленовой фракции, за счет замены «глухой» тарелки на пятый слой катализатора, а также, за счет добавления дополнительного теплообменника для рецикла водного раствора триметилкарбинола. Благодаря чему возможно добиться увеличения выработки изобутилена, из чего следует снижения материальных и энергетических затрат.
• Проведен анализ существующих способов получения изобутилена и его выделения в чистом виде из С4-фракций. Рассмотрены все физико-химические закономерности протекания данного процесса, преимущества и недостатки основных промышленных процессов получения чистого изобутилена, подробно исследован широко применяемый в промышленности процесс выделения чистого изобутилена через триметилкарбинол, где используется формованный катализатор КУ-2-23ФПП, выполняющий двойную роль: катализатора и насадки.
• Изучена первая стадия процесса выделения чистого изобутилена из изобутан-изобутиленовой фракции через триметилкарбинол, которая внедрена в ООО «Тольяттикаучук».
• Показано, что проведение гидратации изобутилена в реакционно-экстракционном режиме с использованием формованного катализатора КУ-2- 23ФПП обуславливает низкую производительность катализатора и высокие энергозатраты.
• Предложено проводить гидратацию изобутилена в двух последовательно соединенных реакторах с получением концентрированного раствора триметилкарбинола в первом гидрататоре Р-5II, где сплошной фазой является изобутан-изобутиленовая фракция, а дисперсной вода. Во втором реакторе проводят доизвлечение изобутилена в обычном реакционно-экстракционном режиме. Благодаря чему, можно достичь повышения активности катализатора и производительности процесса гидратации в целом.
• На основе информации, полученной из научно-технической и научной литературы, проведены расчеты материальных потоков всего реакторного блока и теплового баланса гидрататора Р-5II, в котором предложено отводить, выделяемое реакцией, тепло циркуляцией через выносной холодильник водного потока.
