Контрольная работа по «Технология химических производств»

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Волжский  политехнический институт (филиал)

федерального  государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Волгоградский  государственный технический университет»  

Инженерно-экономический  факультет

Контрольная работа

по дисциплине «Технология химических производств»

Вариант 5

 
 
 
 
 
 

                                                Выполнил:

                                                студент гр. ВЭЗ-391

                                                Горченкова А. В.

                                                Номер зачетной книжки

                                                0910027    

                                                Проверил:

                                                Спиридонова М. П. 
 
 
 
 
 
 
 

Волжский-2011 г.

Содержание 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    

1. Что влияет на выход целевого продукта, полученного в процессе оксосинтеза?

 

     Оксосинтез является одним из самых крупномасштабных процессов с применением гомогенного металлоорганического катализа. Технологии оксопроцессов обеспечивают получение широкой гаммы ценных продуктов высокого передела и, следовательно, высокой добавленной стоимости. Они находят применение в качестве товарных продуктов, полупродуктов органического синтеза, растворителей, компонентов пластификаторов, присадок, ПАВ, мономеров. Ассортимент оксопродуктов превышает 50 наименований. Это пропанол, бутанолы, высшие жирные спирты - 2-этилгексанол, изодеканол, изононанол, тридециловый спирт, и др.

     Первичными  продуктами оксосинтеза являются альдегиды, которые в разной степени в  зависимости от состава каталитической системы и условий превращаются в спирты. Механизм процесса оксосинтеза включает стадии активации и превращения водорода и алкена. Активация водорода приводит к образованию гидрокарбонила кобальта. Активация алкена становится возможной после освобождения места в координационной сфере кобальта в результате диссоциации одной карбонильной группы. При взаимодействии алкена с ненасыщенным гидрокарбонилом кобальта образуется пи-комплекс, который может превратиться в два различных сигма-кобальторганических соединений в зависимости от направления нуклеофильного присоедиения гидридного лиганда и кобальта с карбонильными лигандами. Далее кобальталкильные соединения подвергаются внедрению карбонильной группы из внутренней сферы комплекса с заполнением освободившегося места молекулой оксида углерода. Завершает каталитический цикл стадия гидрогенолиза с образованием альдегида линейного или разветвленного строения. Торможение скорости процесса парциальным давлением оксида углерода связано, по-видимому, со стадией диссоциации карбонильной группы для освобождения координационного места.

     Очень важная проблема – регулирование региоселективности процесса оксосинтеза, т.е. соотношения выходов линейного и разветвленного продуктов. Региоселективность оксосинтеза определяется равновесием σ-алкильных интермедиатов.

     RCH₂CH₂CO(CO)₃ ↔ RCH(CH₃)CO(CO)₃

     На  это равновесие влияют температура, давление синтез-газа, состав каталитической системы. Варьирование температуры  не позволяет существенно повысить региоселективность в пользу линейных продуктов, т.к. повышение температуры  снижает селективность, а понижение температуры приводит, кроме ограниченного повышения региоселективности, к снижению производительности процесса. Повышение давления также приводит к некоторому повышению соотношения образующихся продуктов в пользу линейного изомера при сохранении производительности (увеличение скорости за счет увеличения P_H2 компенсируется торможением за счет увеличения парциального давления оксида углерода. Причиной увеличения региоселективности при использовании объемных лигандов (как и в случае повышения давления CO) считают увеличение стерических препятствий для присоединения кобальта с лигандами к внутреннему атому углерода. Это приводит к смещению равновесия σ-алкильных интермедиатов влево. Наибольший эффект в повышении доли линейных продуктов достигается при использовании родиевых катализаторов с фосфиновыми лигандами. Условия и показатели процесса оксосинтеза существенно зависят от природы используемого катализатора. 
 
 
 
 

    

2. Опишите способы  переработки нефти. Приведите наиболее эффективные способы переработки  нефти.

 

    Первичным и основным способом переработки  нефти является ее разгонка на отдельные  фракции — нефтяные дистилляты (прямая гонка). Первую стадию прямой гонки осуществляют на установках, работающих при атмосферном давлении.  Такие установки носят название атмосферных трубчатых (AT). Трубчатая установка для перегонки нефти состоит из трубчатой печи, ректификационной колонны, теплообменной аппаратуры и другого вспомогательного оборудования. Нефть, проходя через теплообменники, нагревается теплом отходящих продуктов перегонки до Т=180° и поступает в трубчатую печь, где нагревается до Т = 300-380°, а затем подается в питательную часть колонны. В колонне происходит ректификация. С разных уровней колонны отбирают различные по температуре кипения продукты перегонки. Годовая мощность новейших трубчатых установок (AT) превышает 3 млн. тонн сырой нефти. На AT из нефти отбирают светлые продукты (бензиновый, керосиновый и соляровый дистилляты). Остаток после разгонки нефти могут разгонять в вакууме, получая при этом различные смазочные масла и мази. 

    Установки, в которых последовательно объединены атмосферный и вакуумный нефтеперегонные  агрегаты, носят название атмосферновакуумных трубчаток (АВТ). Остаток после отгонки масел от мазута - гудрон используется для получения смазочных масел с высокой температурой вспышки.

    Прямая  гонка относится к процессам  переработки нефти физическими  методами - ее проводят в условиях, предотвращающих разложение углеводородов. Для понижения температуры кипения дистиллятов применяют вакуум и вводят острый водяной пар. Благодаря этому состав дистиллятов прямой гонки соответствует составу исходной нефти.

    Однако  при таком способе переработки  получаемое количество легких дистиллятов  невелико. Так, бензинового дистиллята при прямой гонке получается всего 5—20% от количества исходной нефти. Для увеличения выхода бензина и других светлых продуктов дистилляты прямой гонки и мазут подвергают вторичной переработке.

    Работу  нефтеперегонных установок характеризуют  следующие показатели:  производительность установки; выработка продукции по заданному ассортименту; глубина отбора целевых фракций; продолжительность работы установки; расход топлива и электроэнергии; производственные потери.

    Основными направлениями реконструкции установок  являются: улучшение использования тепла отходящих потоков благодаря установке дополнительных теплообменников и созданию более эффективного теплообмена путем переключения потоков на действующих теплообменниках, установка дополнительных трубных экранов в печах, увеличение поверхности конденсаторов; улучшение фракционирующей способности колонн.

    Простейшим  промышленным приемом преобразования тяжелых углеводородов нефти  в легкие является термический крекинг (krack) — разрыв, расщепление больших молекул углеводородов под действием тепла и давления. В отличие от атмосферно-вакуумной перегонки (физического метода разделения нефти), крекинг является химическим процессом.

    В нефтеперерабатывающей промышленности в настоящее время широко применяется  термический крекинг: 1)под давлением, 2) коксование и 3) пиролиз. Термическому крекингу под давлением подвергаются нефтяные остатки и дистиллятные фракции для получения товарного топочного мазута, крекинг-керосина, бензина и крекинг-газа. Коксование нефтяных остатков производится для получения товарного кокса, газа, бензина, соляровых фракций. Пиролиз дистиллятов и вторичного дистиллятного сырья, а также легких углеводородов от этана до бутана включительно производится для получения газа с высоким содержанием олефиновых и ароматических углеводородов.

    Пиролиз нефтяного сырья является наиболее жесткой формой термического крекинга. Этот процесс проводится при Т = 650-750° и атмосферном давлении. Но в связи с внедрением каталитических методов ароматизации нефтепродуктов значение процесса пиролиза как источника получения ароматических соединений уменьшается.

    В процессе крекинга образовавшиеся свободные  радикалы рекомбинируют (уплотняются). Происходит одновременно риформинг (преобразование).

    Схемы и аппаратурное оформление этого  процесса зависят как от свойств  крекируемого сырья, так и от заданного направления его переработки, т. е. целевых продуктов крекинга. В соответствии со свойствами углеводородов крекинг легкого, термически стойкого сырья следует вести в более жестких условиях при более высоких температурах и давлении; тяжелое углеводородное сырье целесообразно подвергать крекингу в более мягких условиях.

    В современной нефтеперерабатывающей  промышленности термический крекинг  вытесняется более эффективным каталитическим крекингом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

3. Технология  получения, свойства гликолий и их простых производных.

 

    Наибольшее  количество α-окисей расходуется на получение гликолей и простых  эфиров.

    Этиленгликоль НОСН2—СН₂ОН является довольно вязкой бесцветной жидкостью с т.кип.= 197°С, полностью смешивающейся с водой. В больших количествах расходуется в производстве антифризов. Кроме того, этиленгликоль применяется в синтезе полимерных материалов - полиэтилентерефталата (лавсан), ненасыщенных полиэфиров, полиуретанов, алкидных смол и т. д. Его используют для производства взрывчатых веществ.

    Практически наиболее важный метод промышленного  синтеза этиленгликоля состоит в гидратации окиси этилена, обычно проводимой без катализаторов при 150—180° С и 15-кратном избытке воды.

    Диэтиленгликоль  НОСН₂—СН₂—О—СН₂—СН₂ОН представляет собой бесцветную жидкость, смешивающуюся с водой, т. кип. = 245° С. Как и этиленгликоль, его применяют для синтеза полиэфиров. Значительные количества диэтиленгликоля расходуются на производство взрывчатого вещества диэтиленгликольдинитрата.

    Диэтиленгликоль широко применяется в нефтяной промышленности для сушки газов и экстракции ароматических углеводородов. Oбразуется как побочный продукт в производстве этиленгликоля из окиси этилена.

    Пропиленгликоль может во многих областях заменять этиленгликоль. Его получают гидратацией окиси пропилена аналогично гидратации окиси этилена.

    Образующиеся  побочно ди- и полипропиленгликоль  можно использовать для приготовления  полиэфирных смол, пластификаторов и смазочных масел.

    Целлозольвы являются простыми моноэфирами этиленгликоля общей формулы R—О—СН₂—СН₂—ОН. Они получили свое название благодаря хорошим растворяющим свойствам по отношению к эфирам целлюлозы. Все целлозольвы получают взаимодействием окиси этилена с соответствующими спиртами при Т = 200° С и мольном соотношении спирта к ос-окиси от 7:1 до 8:1.