Аннотация 2
Введение 4
1 Аналитическая часть 5
1.1 Анализ способов синтеза изопрена 5
1.2. Химизм образования побочных продуктов синтеза изопрена из диметилдиоксана 9
2 Технологическая часть 18
2.1 Технология синтеза изопрена и получение высококипящих побочных продуктов 18
2.2 Выбор способа переработки побочных продуктов 31
2.3 Технологическая схема предлагаемого технического решения 36
3 Расчетная часть 41
3.1 Расчет материального баланса реактора 41
3.2 Конструктивный расчет 44
Заключение 50
Список используемой литературы и используемых источников 51
Изопрен является мономером для производства изопренового каучука, важного продукта химической промышленности. Изопреновый каучук является аналогом натурального, этим и определяется его ценность. Он водостоек, биологически инертен, эластичен, обладает высокой прочностью и электроизоляционной стойкостью.
Состав натурального каучука был изучен еще в первой половине 19 века, но получить синтетический аналог не удавалось достаточно долго. Только в середине 20 века было освоено применение стереорегулярных катализаторов, позволяющих получить синтетический аналог натурального каучука.
Мировое производство изопренового каучука на 2020 год составляет 16 миллионов тонн. В качестве основного сырья используется изопрен. Наиболее распространенный способ производства - разложение 4,4-диметил- 1,3-диоксана, полученного из изобутилена и формальдегида. Реализация этого процесса сопряжена с получением побочных продуктов. Эффективная переработка которых являются важной технической задачей [1,9].
Целью работы является разработка технологии переработки высококипящих побочных продуктов синтеза 4,4-диметил-1,3-диоксана с получением ценных продуктов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить технологию производства изопрена и побочных продуктов
- проанализировать химизм процесса образования побочных продуктов -выбрать эффективный способ переработки побочных продуктов -разработать технологическую схему процесса переработки
- рассчитать параметры процесса и характеристики основного аппарата.
В работе рассмотрены особенности технологии синтеза изопрена при помощи разложения 4,4-диметил-1,3-диоксана. В ходе разложения получается фракция побочных продуктов довольно широкого состава. Переработка таких продуктов достаточно сложна. В промышленности освоен способ, заключающийся в разложении отдельных компонентов фракции на изобутилен и формальдегид, которые возвращаются в основной технологический процесс. Этот способ имеет ряд недостатков. Сырье должно быть предварительно подготовлено методами разделения, что не решает проблемы полноты переработки. К тому же степень превращения процесса составляет 70-70%. В результате анализа технологии синтеза изопрена методом разложения 4,4-диметил-1,3-диоксана, полученного из изобутилена и формальдегида, было определены недостатки применяемой технологии переработки высококипящих побочных продуктов. Она сложна и энергозатратна.
Изучение патентов в области переработки побочных продуктов синтеза 4,4-диметил-1,3-диоксана привело к выделению в качестве перспективного способа переработки, включающего реакцию с борной кислотой. Продукты реакции представляют из себя борсодержащие эфиры, являющиеся основой для производства антисептиков для обработки древесины, и формальдегид - сырьевой компонент основного технологического процесса, который может быть возвращен в производственный цикл.
Была предложена технология на основе периодически действующего реактора. Из тонны высококипящего побочного продукта и 185кг борной кислоты можно получить 860 кг борсодержащих эфиров и 218кг формальдегида.
Рассчитаны основные параметры реактора процесса. Диаметр аппарата составляет 1,4м, Высота аппарата 2,8м, Поверхность теплообмена 17,5 м2. Мощность привода мешалки 12 кВт.
