ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 10
1.1 Характеристика сырья и готовой продукции 10
1.2 Производство циклогексанона 14
1.3 Используемые катализаторы 17
1.4 Физико-химические основы процесса 19
1.5 Модернизация абсорбции циклогексана 21
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 25
2.1 Описание технологической схемы 25
2.2 Аналитический контроль 26
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 29
3.1 Расчет концентрации циклогексана 29
3.2 Расчет абсорбера 31
3.2.1 Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя. 31
3.2.2 Движущая сила массопередачи 32
3.2.3 Скорость газа и диаметр абсорбера 34
3.2.4 Расчет коэффициентов массоотдачи 36
3.2.5 Поверхность массопередачи и высоты абсорбера 40
3.2.6 Гидравлическое сопротивление абсорбера 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 44
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
С середины двадцатого века происходит бурное развитие полимерных материалов. С каждым годом синтезируется все больше новых полимерных соединений с различными свойствами. [1]
Капролактам считается одним из самых используемых в химической промышленности продуктом. Его используют для производства полиамида (капрон, поликапрамид,найлон-6), который идет на изготовление пленок, пластмасс и волокон.
Приблизительно 4-106 тонн нейлонового волокна производится ежегодно по всему миру; нейлон-6 и нейлон 6,6 составляют около 98% от общего объема производства. Нейлоновые волокна используются в производстве полов, одежды, промышленности и транспорта. Преимущества нейлоновых волокон над другими синтетическими волокнами - высокая прочность, долговечность, эластичность, легкость окрашивания и низкий удельный вес. [2]
На сегодняшний день капролактам производят в России и азиатских странах, где спрос на капролактам увеличивается с высокими темпами роста производства.
Азиатский регион является крупнейшим импортером капролактама. На долю этого региона в мировом потреблении капролактама в 2006 году пришлось свыше 50 %. Наиболее активно прирост потребления наблюдается в Китае (18 %) и Тайване (7 %). [3]
В России капролактам выпускают три предприятия: ПАО «Куйбышевазот» (г. Тольятти), ОАО «Азот» (г Кемерово) и ОАО «Щекиноазот» (г. Щекино) . [3]
Существует несколько различных методов производства капролактама, которые являются многоступенчатыми процессами, в которых в качестве побочного продукта образуются сульфат аммония, а иногда и органические соединения. [4]
В качестве исходных материалов используют ароматические углеводороды, такие как бензол, толуол и фенол.
Первым сырьем в производстве капролактама был фенол. Так как фенол являлся дефицитным продуктом, были развернуты исследования по замене фенола на другое сырье. Наиболее перспективным сырьем является циклогексан, который может быть получен фракционной перегонкой нефти и гидрированием бензола. [1]
Около 90% капролактама получают с использованием обычного циклогексанового процесса. Циклогексанон получают путем каталитического окисления циклогексана воздухом или путем гидрирования фенола и дегидрирования побочного продукта циклогексанола. Превращение циклогексанона в оксид циклогексанона с последующей перегруппировкой Бекмана дает капролактам. Селективность по циклогексанону составляет 98%. Другой способ получения капролактама состоит в фотонитровании циклогексана или выведения группы -NO в присутствии серной кислоты из циклогексанкарбоновой кислоты. [4]
На ПАО «КуйбышевАзот» производство капролактама протекает через стадию окисления циклогексана. Окисление осуществляется кислородом воздуха с образованием полезных продуктов, а именно циклогексанона (анон) и циклогексанола (анол). В дальнейшем продукты окисления поступают на ректификацию, после чего циклогексанол направляется на стадию дегидрированния с целью получения циклогексанона. [5]
В процессе окисления циклогексана непрореагировавший циклогексан выводится из реактора с продуктами окисления для дальнейшей отгонки и абсорбции из реакционных газов.
Цель работы - очистка реакционных газов от циклогексана и снижение его потерь за счет модернизации абсорбционной колонны на стадии окисления циклогексана.
Для достижения поставленной цели необходимо:
- Заменить действующую насадку кольца «Рашига» в абсорбционной колонне на пластмассовые седла «Инталокс»;
- Провести расчет абсорбционной колонны с предложенной насадкой;
- Сравнить абсорбционную колонну с насадками кольца «Рашига» и седла «Инталокс».
В бакалаврской работе представлена модернизация узла абсорбции реакционных газов стадии окисления в производстве капролактама путем замены насадки колец «Рашига» на пластиковые седла «Инталокс».
Выполнен расчет колонны с новой насадкой. Проведены расчеты в программе Microsoft Excel.
Исходя из расчетов, можно сделать вывод, что замена насадки поспособствует лучшему контакту системе газ - жидкость, значительно уменьшается гидравлическое сопротивление и масса действующей колонны. Так же благодаря пластиковой насадке, из технологической схемы возможно исключение грязеотделителей, которые необходимы для извлечения осколков от колец «Рашига».
