Производство капролактама занимает немало важное место на мировом промышленном рынке. Ценность капролактама заключается в применении его в производстве нейлона-6. Нейлон-6 — это синтетические волокна, используемые в основном в композиционных изделиях. Волокна на основе нейлона-6 обладают большой прочностью, отличными физическими параметрами и химической стойкостью. Его используют для изготовления пластиков, использующихся в инженерной промышленности, а также для производства пленок из полиамида.
Незначительные объемы капролактама можно обнаружить в процессе синтеза лизина. Он может встречаться и в полиуретане, кожах синтетического типа, жидкостях для растворения краски, пластификаторах, либо же в текстильной промышленности при изготовлении жестких подкладок. Встречается так же в производстве покрытий для пленок.
Из-за высокой ценности капролактама и применение его в большом количестве производств разной продукции, к капролактаму выставляются особые критерии и требования, с производственно-технологической точки зрения и с точки зрения характеристик.
Капролактам является очень ценным продуктом. Связано это с тем, что он используется во многих сферах производства. Для того, чтобы капролактам был востребован, необходимо соблюдать целый ряд требований и различных критериев. Это относится к его производству и непосредственно к характеристикам готового капролактама. Производственно-технологические требования описаны в ГОСТе 7850-2013 (с изменением №1) и должны выдерживаться на всех стадиях процесса получения целевого продукта. Постоянство технологического процесса обеспечивает лучшие характеристики продукта, что делает его конкурентоспособным на мировом рынке. Поддержка качества продукции актуально в настоящее время, так как с каждым днем конкуренция на рынке возрастает, из-за чего необходимо искать наиболее актуальные способы усовершенствования технологического процесса для улучшения качества продукции.
Рассматривая производство капролактама, можно сказать, что это сложный многостадийный процесс, протекание которого зависит от большого количества разных факторов. В данном технологическом процессе стадия дистилляции является необходимой для получения качественного готового капролактама с наименьшим количеством вредных примесей.
Предметом выпускной квалификационной работы является модернизация технологического процесса, а именно стадии дистилляции для получения продукта с конкурентоспособными характеристиками.
Целью выпускной квалификационной работы является увеличение производительности процесса дистилляции капролактама.
Работа является актуальной, так как капролактам с характеристиками высшего сорта очень востребован на мировом рынке.
В ходе написания квалификационной работы решались следующие задачи:
1. Рассмотреть физико-химических основ синтеза капролактама.
2. Провести анализ характеристик сырья, побочных продуктов и целевого продукта, технологическую схему, спецификацию оборудования, научную литературу стадии дистилляции производства капролактама.
3. Предложить и обосновать техническое решение по модернизации стадии дистилляции производства капролактама.
4. Выполнить технологические расчеты (материальный и тепловой балансы), конструктивный расчет теплообменного аппарата.
Проведенный анализ показал, что на сегодняшнее время имеется проблема в качестве выпускаемого капролактама. На рынке капролактама огромная конкуренция, поэтому для того, чтобы улучшить свойства и характеристики выпускаемого продукта предлагается следующее решение:
Модернизация технологической схемы производства капролактама на площадке ПАО «КуйбышевАзот». Для увеличения эффективности работы установки дистилляции капролактама предлагается в роторный тонкопленочный испаритель установить центробежный сепаратор.
Центробежный сепаратор может работать без загрязнения при высоких нагрузках и повышенной температуре. Внедрение сепаратора уменьшит капельный унос, что приведет к уменьшению количества остатков смеси после процесса дистилляции, обеспечит удаление влаги из готового продукта, увеличит производительность установки.
Результатом работы является увеличение выхода готового продукта на 60% благодаря установке сепаратора. Достигнуто уменьшение капельного уноса, что ведет к уменьшению количества остатков смеси после процесса дистилляции, улучшены показатели готового продукта.
В работе так же представлены основные физико-химические основы процесса производства капролактама, особое внимание уделено стадии дистилляции капролактама, приведены механизмы образования побочных продуктов и примесей входящий в состав конечного продукта.
Рассмотрены свойства и технические параметры сырья и готового продукта.
Были выполнены следующие технологические расчеты:
- материальный баланс
- тепловой баланс
- конструкционный расчет роторно-пленочного испарителя и сепаратора.
