Введение 5
1. Литературный обзор 6
1.1 Структура и физико-химические свойства изобутилена 6
1.2 Промышленные процессы получения чистого изобутилена 7
1.2.1 Экстрактивная ректификация 8
1.2.2 Получение изобутилена водными растворами серной кислоты .... 10
1.2.3 Получение изобутилена через простые эфиры 12
1.2.4 Гидратация изобутилена с последующей дегидратацией ТБС 12
1.3 Катализаторы, кинетические и термодинамические закономерности
реакции дегидратации ТМК 18
1.4 Физико-химические основы процесса дегидратации ТМК 24
2 Расчетно -технологическая часть 27
2.1 Описание технологического процесса дегидратации ТМК с получением
чистого изобутилена в ООО «Тольяттикаучук» 27
2.2 Выбор и обоснование предложенной технологии производства 28
2.3 Технологический расчёт дегидрататора Р-28 29
2.4 Материальный баланс реактора 37
2.5 Тепловой баланс реактора 42
Заключение 45
Список используемых источников 46
Дегидратация триметилкарбинола - один из основных и часто используемых на производствах методов получения чистого изобутилена.
Реакция дегидратации триметилкарбинола является обратимой, в процессе реакции поглощается тепло. На производстве очень важно предусмотреть такую конструкцию реактора, при которой в реакционную зону обеспечивалось постоянное поступление тепла, а также чтобы из нее выводились образующиеся продукты, такие как изобутилен и вода. Это необходимо для того, чтобы достичь максимальной степени превращения спирта. Все вышеперечисленные требования соблюдаются в цехе БК-4 ООО«Тольяттикаучук», предназначенном для дегидратации ТМК. Однако существующая схема имеет возможность модернизации.
Действующая технология имеет один недостаток - большой проскок паров триметилкарбинола через слой катализатора. Пары неразложившегося ТМК после конденсации возвращаются обратно в дегидрататор, что требует больших затрат энергии на процесс. А также катализатор, находящийся в верхней части реактора находится в твердой фазе и имеет свойство «слёживаться», следовательно, не весь катализатор участвует в реакции, что значительно снижает производительность процесса.
Целью работы является повышение производительности и технико-экономических показателей работы реакторного узла дегидратации триметилкарбинола
Задачи данной работы:
- провести анализ существующих процессов получения чистого изобутилена в научно-технической и патентной литературе;
- изучить технологический процесс получения чистого изобутилена в ООО «Тольяттикаучук»;
- провести расчёты процесса дегидратации триметилкарбинола по предложенной технологической схеме.
- Проведен анализ существующих процессов получения чистого изобутилена на основе научно-технической и патентной литературы, технологических схем и закономерностей процессов получения. Были выделены недостатки и преимущества каждого процесса. Тщательно изучен механизм реакции, рассматриваемой нами схемы, рассмотрены все его стадии, используемый катализатор и условия для благоприятного протекания реакции. Изучены общие сведения об изобутилене, сфере его применения, а также его химические свойства.
- Был изучен технологический процесс и работа реактора дегидратации триметилкарбинола, действующий в цеху БК-4 предприятия ООО «Тольяттикаучук», а также была предложена возможность модернизации существующей схемы с целью увеличения производительности и снижения энергозатрат на процесс.
- Обосновано изменение схемы работы дегидрататора триметилкарбинола путём перевода реакционной зоны полностью в жидкую фазу, а также монтаж двух ситчатых тарелок над слоем катализатора для конденсации паров триметилкарбинола и воды. Приведены необходимые расчёты, по данным которых удалось выяснить, что при предлагаемых условиях работы реактора при температуре 85°C существует возможность получить 84039,6 тонн изобутилена в год, что значительно превышает текущую производительность производства (53000 тонн изобутилена в год). Так же были проведены расчёты для температур 80 °C и 90 °C.
- Произведен расчёт материального и теплового балансов реактора Р-28 при температуре процесса 85 °С, для того чтобы проверить соответствие трубопроводов и насосов основного и вспомогательного оборудования была составлена таблица материальных потоков, а также с помощью таблицы тепловых потоков рассчитано количество тепла, которое необходимо подать в реактор.
