Введение 3
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
1.1 Общие сведения о производстве алкилирования бензола этиленом ... 5
1.2 Химия и теоретические основы алкилирования ароматических соединений
1.2.1 Катализаторы 6
1.2.2 Механизм реакции 8
1.2.3 Физико-химические основы процесса алкилирования 10
1.2.4 Разложение каталитического комплекса и нейтрализация реакционной массы
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 13
2.1 Характеристика сырья и готовой продукции 13
2.2 Технологическая схема 17
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 20
3.1 Материальный баланс 20
3.2 Технологический расчет основного аппарата процесса 27
алкилирования
3.3 Тепловой расчет основного аппарата процесса алкилирования
3.4 Расчёт вспомогательного аппарата 35
3.5 Уточненный расчёт поверхности теплопередачи 37
3.6 Гидравлический расчёт 39
3.7 Выбор вспомогательного оборудования 40
3.7.1. Кожухотрубный горизонтальный конденсатор 41
3.7.2. Кожухозмеевиковый конденсатор 43
4 АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА 47
5 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 52
5.1 Сточные воды 52
5.2 Газовые выбросы 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
В России, динамично развивающиеся нефтехимические предприятия, получают этилбензол путем алкилирования бензола этиленом. Органическое вещество класса ароматических углеводородов является необходимым сырьем в производстве стирола (используется более 99 % всего выпускаемого этилбензола для получения стирола) [6]. В меньшей степени этилбензол используют для получения АБС-пластиков, полистирола и синтетического каучука.
В России насчитывается 4 предприятия по выпуску этилбензола:
1. ПАО «Нижнекамснефтехим», объём производства 348 тыс. тонн в год;
2. ОАО «Газпром нефтехим Салават», объём производства 175 тыс. тонн в год;
3. АО «Сибур - Химпром» город Пермь, объём производства 220 тыс. тонн в год;
4. ОАО «Ангарский завод полимеров», объём производства 33 тыс. тонн в год [7].
В связи с увеличением выпуска стирола в производстве этилбензола необходимы преобразования. Особое внимание надо уделить замене производственному оборудованию, вводить в эксплуатацию установки с высокими эко-логическими показателями и безопасностью в производстве [6]. Но, из-за больших затрат на реконструкцию предприятия, этот подход не всегда экономически выгоден. Для повышения эффективности действующих установок стадии алкилирования бензола этиленом в производстве этилбензола на нефтехимических предприятиях уделяется большое внимание их модернизации.
Для оптимизации и повышения эффективности процесса разрабатываются способы получения этилбензола [2,3,4], способ контроля ведения процесса получения этилбензола [5], они защищены авторскими правами и некоторые из них являются одной из основных «коммерческих тайн» химических заводов.
При использование принципа рециркуляции, в целях повышения технико - экономических показателей процесса, идёт возврат бензола после прохождение конденсатора в реактор. Данную технологию выделяет то, что происходит несколько рециркуляционных циклов: в реакторной и разделительной подсистемах. Принцип полноты выделения всех продуктов из реакционной смеси - это и есть основа рециркуляционных потоков в данной технологии.
Целью данной работы является оптимизация стадии алкилирования бензола этиленом в производстве этилбензола.
В связи с поставленной целью требовалось решить следующие задачи:
1. Изучить узел алкилирования бензола этиленом с катализатором на основе хлорида алюминия.
2. Рассчитать материальный и энергетический баланс стадии алкилирования.
3. Произвести технологические расчёты конденсатора и подобрать наиболее подходящий к данному алкилатору теплообменный аппарат.
В данной работе представлена оптимизированная технологическая схема алкилирования бензола этиленом с получением этилбензола в присутствии безводного хлористого алюминия в качестве катализатора.
В работе подробно рассмотрен узел конденсации паров бензола и возврат конденсата в алкилатор. Таким образом достигается полнота использования исходного сырья.
Представлены сравнительные характеристики применяемых конденсаторов, теплообменного аппарата для реактора алкилирования.
Приведён полный расчёт материального и теплового баланса процесса алкилирования бензола этиленом.
Выполнен технологический расчёт горизонтального кожухотрубного конденсатора.
Даны характеристики исходного сырья, выхода продукции, а также вспомогательного оборудования процесса.
Представлена характеристика производства по взрыво - и пожароопасности.
