ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
1.2 Физико-химические основы процесса 6
1.2.1 Катализаторы процесса дегидрирования изобутана 9
1.2.2 Механизм процесса дегидрирования 11
1.2.3 Кинетика процесса дегидрирования 14
2 Характеристика сырья и продуктов процесса 18
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 20
2.1 Описание технологической схемы 20
2.2 Аналитический контроль производства 28
2.3 Возможности модернизации процесса 29
2.3.1 Смесь мелкодисперсных алюмохромовых катализаторов 29
2.3.2 Катализатор с низким содержанием оксида хрома 32
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 38
3.1 Материальный баланс существующей установки 38
3.2 Тепловой баланс существующей установки 42
3.1 Материальный баланс модернизированной установки 47
3.2 Тепловой баланс модернизированной установки 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОКИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 52
В качестве сырья промышленных процессов синтеза полиизобутиленов, бутилкаучуков и изопрена может быть выбран как чистый изобутилен (99,9% изобутилена), так и изобутан-изобутиленовая фракция или фракция углеводородов С4.
Источниками изобутилена могут служить изобутан, содержащийся в природных газах, газы крекинга и пиролиза нефти и содержащиеся в них н- бутан и н-бутилены, а также изобутиловый спирт.
Наиболее освоенным в промышленности методом получения изобутилена является каталитическое дегидрирование изобутана.
Целостное количество производимых олефинов С4 в Российской Федерации, получаемые процессами дегидрирования составляет в год 600¬700 тыс.т. Мировая промышленность использует разные вариации удаления С4-парафинов. Разница в процессах заключается в различном аппаратурном оформлении, а также в различной природе используемых катализаторов. Большое число процессов основано на катализаторе в качестве носителя, которого используется оксид алюминия - Al2O3, а активная фаза оксид хрома — СГ2О3.
В России порядка десяти заводов в качестве кипящего слоя используют изобутан, н-бутан и изопентан в процессе дегидрирования на катализаторе оксида алюминия нанесенного на оксид хрома.
Актуальная задача промышленности это развитие процессов дегидрирования, а именно увеличение выхода олефинов и селективность процесса.
Целью бакалаврской работы является модернизация установки производства бутан-бутиленовой фракции.
В процессе работы были выделены следующие задачи:
1) Изучить основы процесса каталитического дегидрирования углеводородов, в частности изобутана;
2) Проанализировать существующую технологию каталитического дегидрирования изобутана, реализованную на производственной площадке ООО «СИБУРТольятти»;
3) Выявить возможности модернизации процесса с целью повышения выхода и качества целевого продукта;
4) Выбрать способ модернизации и произвести соответствующие расчеты, подтверждающие правильность выбора.
Основными выводами и результатами данной работы являются:
1. Изучены основы каталитического дегидрирования изобутановой фракции целью получения изобутилена;
2. Рассмотрена технология производства изобутан-изобутиленовой фракции, реализованная на производственной площадке ООО «Тольяттикаучук». Недостатком существующей технологии является низкие показатели конверсии и селективности процесса;
3. Рассмотрены возможности модернизации существующей технологии, в частности изучены данные по новым каталитическим составам, используемых в процессе дегидрирования изопарафинов.
4. В качестве модернизации существующей технологии было предложено использование нового катализатора, представляющего собой окись хрома, нанесенную на наноструктуированный оксид циркония. Предложенный состав позволяет проводить процесс при более низкой температуре, при этом с высокими показателями конверсии сырья и селективности по изобутилену.
5. Произведен расчет материального и теплового балансов действующего процесса. Определено количество теплоты, вносимого в реактор с целью поддержания оптимального температурного режима процесса.
6. Произведен материальный и тепловой балансы проектируемой установки. Получено, что выход целевого продукта (изобутилена) на новом катализаторе выше на 26,6% по сравнению с существующим процессом.
В результате проделанной работы и на основе полученных результатов можно сделать вывод об эффективности предлагаемой модернизации.
