Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

 профессионального  образования

Пермский  государственный технический университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пояснительная записка к курсовой работе:

Поверочный  расчет печи П-101/1,2, колонны К-62 и Т-64 
 
 
 
 

Выполнил  студент гр.:

Проверил  преподаватель: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2010 г. 
 

Содержание. 

     Введение…………………………………………………………………………….3

1. Литературный обзор………………………………………………………………..4
1. Способы получения этилбензола…...………………………………………........4

1.1.1. Характеристика  способа получения этилбензола  алкилированием бензола этиленом………………………………………………………………………………..4

       1.1.2. Характеристика получения этилбензола дегидрированием этана….….….6

       1.1.3. Характеристика получения этилбензола из бутадиена……….……....……7

         1.1.4. Характеристика получения этилбензола из ксилольных фракций....…......8

1.2. Химизм  процесса………………………………………………………………….9

       1.2.1. Химизм процесса алкилирования бензола этиленом………………..……..9

         1.2.2. Сущность процесса трансалкилирования….……....…......…..…….……..11

    2. Технологическая часть…………………………………….……….………………12

  2.1. Описание технологической схемы……………..…………..……………………12

        2.1.1. Система извлечения этилбензола….…….…………….………………...….12

  2.2Поверочный расчет печи П-101/1,2 ……….……….……….….………….……...13

      2.2.1Расчет процесса горения……….….……...….…...........…...…….….……….13

        2.2.2 Расчет КПД печи, тепловой нагрузки, расхода топлива…….….………….16

       2.2.3 Расчет радиантных камер..……....……….………….…...…...………...……18

       2.2.4 Расчет конвективной камеры…….………….…….……….………………...21

  2.3 Расчет  колонны К-62………...…………….……….….……….……….…………23

2.4 Расчет  теплообменника Т-64………….…….……..………….…………………..27

Вывод………………………………………………...……….……………………29

Список  использованной литературы……………………………………………..30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

     Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, этилбензол) представляют собой важнейший  вид сырья для промышленного  тяжелого органического синтеза, являются высокооктановым компонентом бензинов, а также могут быть использованы как полупродукты тонкого и тяжелого органического синтеза. Поэтому необходимо, важно и перспективно развивать производство ароматических углеводородов[8].

     К наиболее многотоннажным продуктам  относится этилбензол.

     Его практическое применение состоит почти  исключительно в дальнейшем превращении  в стирол, являющийся одним из важнейшим  мономеров для выработки пластических масс и синтетического каучука.

     Промышленное  производство этилбензола в России впервые было организовано в 1936 году[3].  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Литературный обзор.

     Этилбензол - C₆H₅ – C₂H₅ – бесцветная жидкость с запахом бензола, кипящая при 136 ºC.

     Обладает  свойствами ароматических соединений. Содержится в сырой нефти, продуктах  каталитического риформинга нефтяных фракций и легких фракциях смолы коксования угля, откуда он может быть легко выделен. ПДК в атмосферном воздухе 0,02 мг/м³ , в водоемах хозяйственно-бытового пользования 0,01 мг/л. Температура воспламенения - 15°С, самовоспламенения - 432°С[8].

Способы получения этилбензола

Характеристика  способа получения  этилбензола 

алкилированием  бензола этиленом

      Алкилирование бензола этиленом является основным способом для получения этилбензола. Синтез этого соединения протекает  только в присутствии катализатора, обладающего селективными свойствами. Данный процесс осуществляется на твердом или жидком катализаторе. В качестве твердофазных катализаторов используют алюмосиликаты и цеолиты. Жидкие – готовят на основе хлорида алюминия и фторида бора. Выбор катализаторов зависит от технологического оформления процесса.

      При применении твердофазных катализаторов  упрощается подготовка сырья, можно  отказаться от специальных операций отделения катализатора, нейтрализации  и промывки реакционной массы.

      В промышленной практике применяют несколько вариантов получения этилбензола на цеолитных катализаторах, которые различаются технологическим оформлением стадий. В процессе фирмы Union Oil (рис 1.1) рецикл диэтилбензолов в зону алкилирования позволяет избежать дезактивации катализатора, вызываемую полимеризацией и циклизацией олефинов. Поскольку рецикл побочных продуктов – полиалкилбензолов также уменьшает длительность пробега катализатора, диспропорционирование последних в этилбензол проводят в отдельной реакционной зоне.

      Схема синтеза этилбензола по методу фирмы  Union Oil.

 

      

      1, 3, 7 – подогреватели; 2 – реактор; 4,5,6 – ректификационные колонны;   8 – ректор переалкилирования.

      Рис 1.1

      Реакцию проводят при 175 – 315 ºC и давлении 3 – 10 МПа, что обеспечивает образование жидкой фазы, которая вымывает полимерные отложения с поверхности катализатора.

      Данная  технологическая схема отличается отсутствием отходов, относится  к энергосберегающей, т.к. кубовый  остаток  и отходящие газы снимают  потребности установки в топливе на 60%.

      Наибольшее  распространение получили схемы  на основе жидких катализаторов (хлорида  алюминия).

      Хлорид  алюминия используется в процессе жидкого  комплекса. Его готовят в аппарате с мешалкой при небольшом нагревании (60 – 70 ºC) из алкилбензольной фракции, хлорида алюминия, этилхлорида и бензола. Этилхлорид взаимодействует с бензолом, образуя этилбензол и хлорид водорода, являющийся промотором катализатора. При растворении хлорида алюминия в бензоле в присутствии HCl образуется комплекс, который затем взаимодействует с этиленом и дает целевой этилбензол.

      В процессе алкилирования бензола  с хлоридом алюминия циркулируют  значительные объемы жидкого катализаторного  комплекса. Причем в реакционной  массе две жидкие фазы: катализаторный комплекс и смесь бензола и алкилбензолов. В результате возможность подъема температуры процесса ограничена, т.к. при температуре выше 130 ºC комплекс дезактивирует и разрушается.

      Схема получения этилбензола.

      

 

      1 – емкость: 2 – реактор; 3 – обратный холодильник; 4, 5 – скрубберы; 6 – отстойник; 7,8,9 – промывные колонны; 10 – нагреватель; 11, 14, 17 – ректификационные колонны; 12, 15 – конденсаторы-холодильники; 13,16,19 – кипятильники; 20 – вакуум-приемник; 21 – холодильник.

     Рис.1.2

     1.1.2.Характеристика  способа получения этилбензола каталитическим дегидрированием этана

      Специалистами фирмы ”The Dow Chemical Co” заявлен способ получения этилбензола включающий:

     - взаимодействие этана в зоне дегидрогенизации с катализатором (цеолит и промоторный металл – Ga, Zn, Pt, их комбинации). Параметры процесса составляют 550 - 750 ºC, объемная скорость газового потока 100 – 500 ч^-1. В этих условиях получен продукт дегидроогенизации (ПДГ) в виде пара, содержащего в основном этилен и непрореагировавший этан;

     - взаимодействие ПДГ с бензолом в присутствии катализатора алкилирования (SiO₂/Al₂O₃) при температуре 100 – 300 ºC.

      После алкилирования смесь легко разделяется  фракционной перегонкой. Непрореагировавший этан возвращается в зону дегидрогенизации, бензол – в зону алкилирования[8].

1.1.3.Характеристика способов получения этилбензола из бутадиена

     Фирмой  “DSM Research B.V.” разработан в полупромышленном масштабе двухстадийный процесс производства этилбензола из бутадиена.

      Первая  стадия процесса представляет собой  жидкофазную димеризацию бутадиена на катализаторе динитрозил железа на цинке с образованием винилциклогексена. Конверсия бутадиена составляет 95%, а селективность превращения его в винилциклогексен – 100%.

      На  второй стадии винилциклогексен в газовой  фазе подвергается дегидрированию с образованием этилбензола на палладиевом катализаторе на оксидно-магниевом носителе. Конверсия винилциклогексена составляет 100%, селективность 95%.

      Винилциклогексен  из секции димеризации направляют в  виде пара в стационарный реактор  дегидрирования при 260 ºC. Реакция дегидрирования протекает с высокой скоростью. Полное превращение винилциклогексена достигается за 10 с. Селективность по этилбензолу составляет 95 – 98% в зависимости от температуры на выходе из реактора. Единственным побочным продуктом, кроме водорода, является этилциклогексан.

      После охлаждения и конденсации продуктов  реакции, водород отделяют в газожидкостном сепараторе. Затем этилциклогексан  отделяют от этилбензола в вакуумной  колонне со структурированной насадкой.

     Преимущества  процесса по сравнению с обычным способом производства этилбензола из бензола и этилена являются более низкие капиталовложения из-за болнизкой стоимости сырьяи простота схемы.

      Голландская фирма”DSM” разработала процесс поизводства этилбензола на основе бутадиена с использованием в качестве катализатора раствора Fe(NO)₂Cl в тетрагидрофуране, содержащем порошок цинка. Температура суспензионной системы 80 ºC, давление определяется парциальным давлением реагентов. Степень конверсии бутадиена >95%[8].

1.1.4 Характеристика способа выделения этилбензола

из  ксилольных фракций.

     Ксилольные  фракции различаются соотношением изомеров ксилола и содержанием  этилбензола. Примерный состав ксилольных фракций (в мас.%):

     Таблица 1.1

 

      Разделение  этих фракций состоит в четкой ректификации, обычно совмещаемой с  изомеризацией ксилолов и выделением ценного п-ксилола кристаллизацией. Из смесей с ксилолами этилбензол можно выделить путем его селективной адсорбцией на Cs-форме цеолита марки X. В качестве десорбента американская фирма «UOP» рекомендует применять смесь пара – диэтилбензола и толуола[8].