Аннотация 2
Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Физико-химические основы процесса гидрирования ацетиленовых
углеводородов 7
1.2 Технологии получения изопентана гидрированием ацетиленовых
соединений 8
1.3 Катализаторы процесса 9
1.4 Реактор гидрирования ацетиленовых углеводородов 11
1.5 Краткое описание и анализ патентов на изобретение по очистке
изопрена от ацетиленовых углеводородов 12
2 Технологическая часть 17
2.1 Нормы технологического режим, характеристика сырья и готовой
продукции 17
2.2 Гидрирование ацетиленовых соединений в изопентане 20
2.3 Цикл активации катализатора 21
2.4 Цикл регенерации катализатора 24
2.5 Пассивация (окисление) катализатора 24
3 Расчетная часть 26
3.1 Расчет материального баланса 26
3.2 Расчет вентилятора 27
3.3 Расчет экономической выгоды модернизированного узла гидрирования
ацетиленовых углеводородов в изопентане 35
Заключение 38
Список используемой литературы и используемых источников 39
Для каждого производства главной целью является уменьшение затрат и снижение потерь, а также увеличение количества и качества готовой продукции. Однако, для достижения таких результатов немаловажным является рациональное использование ресурсов.
В свою очередь рациональное пользование подразумевает внедрение наилучших технологий. НДТ (наилучшие доступные технологии), в свою очередь, представляют собой технологии производства, которые основываются на новейших достижениях науки с применением современной техники, для достижения максимального результата без причинения вреда окружающей среде.
На предприятии ООО «Тольяттикаучук», производство СКИ, установка ИП-4, получают изопентан-растворитель из изопентановой фракции, которая проходит три стадии очистки.
Процесс гидрирования ацетиленовых углеводородов в промышленности используется с целью более эффективной очистки изопентановой фракции.
Изопентан сам по себе является ценным продуктом, так как представляется собой растворитель, который применяется в промышленности для растворения различных смол, масел, красителей, а также является растворителем для нитроцеллюлозы и других органических соединений. Кроме того, изопентан применяется в качестве увлажнителя для табака, в печатных красках, клее и в тормозной жидкости.
Однако, основным направлением применения изопентана в качестве растворителя является производство полиизопрена и бутилкаучука, а также при производстве каталитического комплекса.
Одним из основных способов получения изопентана-растворителя является очистка изопентановой фракции от циклопентадиена, карбонильных соединений и ацетиленовых углеводородов.
Целью выпускной квалификационной работы является снижение потерь дорогостоящих продуктов - изопентана и электролитического водорода.
В связи с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
• провести обзор существующих технологий процесса гидрирования ацетиленовых соединений в изопентан с учетом физико-химических основ этого процесса;
• проанализировать технологические схемы получения изопентан- растворителя гидрированием изопентановой фракции. Провести патентный поиск;
• изучить существующую технологию гидрирования ацетиленовых соединений на ООО «Тольяттикаучук»;
• выявить проблему и выбрать возможный путь ее решения;
• произвести расчет вентилятора и обосновать выгоду модернизации.
В ходе написания выпускной квалификационной работы была рассмотрена существующая технологическая схема узла каталитического гидрирования ацетиленовых углеводородов на установке ИП-5/1-ИП-4, также был выявлен недостаток изученного процесса и предложен вариант его решения, который может быть применим на производстве.
Кроме того, проведен теоретический анализ существующих технологий по получению изопентана-растворителя, поиск патентной документации по исследуемой теме.
Стоит отметить, что, кроме основного производства, были рассмотрены вспомогательные стадии получения изопентана-растворителя из изопентановой фракции. Также были приведены характеристики катализатора процесса гидрирования - «Никель на кизельгуре», и сама реакция гидрирования с учетом физико-химических свойств.
Основной задачей стала разработка модернизированного блока и его расчет. Для возвращения в систему изопентана, уносимого электролитическим водородом, а не стравливания в атмосферу, было предложено установить вентилятор (газодувку малой производительности) марки Ц1-2070 с мощностью двигателя 0,3 кВт. Итогом данной модернизации будет уменьшение потерь дорогостоящих продуктов, таких как изопентан и электролитический водород, а также снижения их расхода как сырья.
Расчетным методом было установлено, что объем, который занимает водород в аппарате составляет 27,9 м3. При этом количество молей изопентана равно 0,620 кмоль. Соответственно, на 40 м3 электролитического водорода при нормальных условиях теряется 44,733 кг изопентана. Иными словами, на 1 м3 водорода расходуется 1,2 кг изопентана.
Проведенные расчеты доказывают, что потери дорогостоящего сырья большие, и есть смысл проводить их рециркуляцию по системе, что наглядно демонстрирует эффективность предлагаемой модернизации.
