Аннотация 2
Введение 3
1 Литературный обзор 4
1.1 Способы получения циклогексанона 4
1.2 Катализаторы процесса окисления циклогексана в циклогексанон 12
1.2.1 Низкотемпературные катализаторы 13
1.3 Технология окисления циклогексана ОАО «КуйбышевАзот» 15
2 Технологический раздел 28
2.1 Выбор технологии окисления циклогексана 28
2.2 Материальный баланс реактора окисления циклогексана 29
2.3 Тепловой баланс реактора 34
2.4 Выбор и описание технологической схемы окисления циклогексана 39
2.5 Выбор конструкции реактора 44
2.6 Расчет основных размеров реактора 46
Заключение 48
Список используемых источников 49
Циклогексанон является одним из основных продуктов химических предприятий. По прогнозам, мировой рынок капролактама достигнет 15,74 млрд. долл. к 2022 году [25]. Растущая потребность в смолах и волокнах из нейлона 6 из-за расширения электротехнической промышленности Китая, привела к значительному увеличению спроса на этот продукт за последние несколько лет. Ожидается, что рост автомобильной промышленности, особенно в странах с развивающейся экономикой - Китае, Бразилии и Индии, в сочетании с ростом располагаемого дохода потребителей увеличит спрос на инженерные пластмассы. Развитие текстильной промышленности также, как ожидается, приведет к высокому спросу на продукцию в течение прогнозируемых лет. Нейлон 6 применяется во многих областях, включая производство промышленных нитей, напольных покрытий, инженерных пластмасс и пленок. Ожидается, что рост в этих сегментах конечного использования увеличит спрос на продукцию. Крупнейшим производителем капролактама в России является нефтехимическое предприятие ПАО «КуйбышевАзот».
Целью бакалаврской работы является оптимизация процесса технологической схемы окисления циклогексана с позиции энергоресурсосбережения.
В соответствии с заданной целью были поставлены следующие задачи:
1. Проанализировать существующие процессы получения циклогексанона, в т.ч. основные реакции, катализаторы, применяемые в синтезе.
2. Рассмотреть действующую установку получения циклогексанона установки синтеза капролактама ПАО «КуйбышеАзот».
3. Предложить способ модернизации процесса синтеза.
4. Произвести технологические расчеты предлагаемого процесса.
5. Выбрать основное технологическое оборудование.
ПАО «КуйбышевАзот» - это мощный производственный комплекс, который состоит из основных и вспомогательных цехов.
Предприятие стабильно работает и динамично развивается. Представленная бакалаврская работа предлагает способ модернизации процесса получения циклогексанона.
В работе рассмотрены основные способы получения циклогексанона, в т.ч. процесс промышленного производства циклогексанона на установке синтеза капролактама ПАО «КуйбышевАзот». Процесс протекает в условиях повышенных температур и давлении при этом показатели конверсии сырья и селективность по продукту остаются низкими. В качестве модернизации существующей технологии в работе предложен процесс синтеза циклогексанона, заключающийся в окислении циклогексана перекисью водорода. Процесс протекает при температуре 40°С и атмосферном давлении, соотношении циклогексан: пероксид водорода 1:3. В качестве катализатора процесса используется модифицированный полимером хромсодержащих катализатор, нанесенных на оксид цинка (2%Сг-ПЭГ/ZnO).
Предлагаемая технология позволяет проводить процесс синтеза в мягких условиях, при этом с высокими показателями конверсии и селективности. Затраты на использование дорогостоящего пероксида водорода на процесс окисления может компенсироваться отсутствием затрат на сжание, нагрев реакционной массы, обслуживание насосов и теплообменного оборудования. Также значительно снизится расход теплоносителя на реакцию синтеза. Произведен расчет материального и теплового балансов действующего процесса. Определено количество теплоты, с целью поддержания оптимального температурного режима процесса. Выбран основной аппарат процесса.
Произведен материальный и тепловой балансы проектируемого аппарата. Получено, что выход целевого продукта на много выше.
