Производство 2-этилгексановой кислоты - курсовая работа готовая
Приём заказов:
Круглосуточно
Москва
ул. Никольская, д. 10.
Ежедневно 8:00–20:00
Звонок бесплатный

Производство 2-этилгексановой кислоты

Диплом777
Email: info@diplom777.ru
Phone: +7 (800) 707-84-52
Url:
Логотип сайта компании Диплом777
Никольская 10
Москва, RU 109012
Содержание

ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Курсовая работа по ОХТ:

«Производство 2-этилгексановой кислоты»

Выполнил студент группы: ТНВ-12

Штин С.И.

Проверил преподаватель:

Углев Н.П.

Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование источников сырья, географическая точка строения

2. Выбор и способа производства

3. Синтез и анализ ХТС. Описание технологической схемы

4. Выбор основного аппарата

5. Технологические расчеты

5.1 Материальный баланс установки в целом

5.2 Энергетический баланс установки в целом

6. Экологическая оценка производства, отходы производства, их утилизация, ПДК

Заключение

Список литературы

Введение

Производство 2-этилгексановой кислоты является мелко-тоннажным, но имеет большое значение для лакокрасочной промышленности. На основе 2-этилгексановой кислоты производят сиккативы (соли органических кислот), которые вводят в масляные краски для ускорения процесса высыхания, растворители, оловоорганических соединений, в процессе получения катализатора оксосинтеза, для получения солей металлов, служащих катализаторами в производстве пластификаторов поверхностно-активные вещества, комплексные стабилизаторы и другие вещества, без которых нельзя представить современную промышленность.

В данной работе я попытаюсь разработать проект установки для получения 2-этилгексановой кислоты, учитывая все особенности процесса.

1. Выбор и обоснование источников сырья, энергоресурсов, географическая точка строительства

Сырьем для производства 2-этилгексановой кислоты является многокомпонентная димерная фракция (содержание 2-этилгексаналя -17%, 2-этилгексеналя – 18%). Данная фракция является побочным продуктом в процессе ректификации продуктов гидроформилирования и является очень дешевой, по сравнению с готовыми альдегидами. Также эта фракция имеет достаточно высокую суммарную долю альдгеидов (предельных и непредельных)-34% по массе. При этом уменьшаются затраты на производство товарной 2-этилгексановой кислоты и наше производство становится экономически выгоднее других способов.

В Перми, где большая часть н-масляного альдегида не гидрируется, а направляется на конденсацию, димерная фракция содержит в основном 2-этилгексеналь и используется для получения концентрата кислот. Так как непредельный альдегид (2-этилгексеналь) окисляется со значительно меньшими скоростью и селективностью, чем предельный (2-этилгексаналь), производство концентрата включает установку селективного гидрирования.

ЗАО “Сибур-Химпром” расположено на левом берегу реки Камы, на юго-западной окраине города Перми, в промзоне “Осенцы”.

2. Выбор и обоснование способа производства

этилгексановый кислота сырье установка

Обоснование способа производства:

Ценность 2-этилгексановой кислоты возрастает с уменьшением количества примесей, поэтому целесообразно производить кислоту с высокой концентрацией. Для производства октоатов (сиккативы на основе 2-этилгексановой кислоты) требуется кислота высокой концентрации(98%).Это позволяет получать 2-этилгексонаты металлов постоянного состава и высокой степени чистоты. Для производства 2-этилгексановой кислоты высокой концентрации нужно большое количество альдегидов предельного состава, выделяемых из димерной фракции. Содержание альдегидов предельного состава в димерной фракции составляет 17%,что недостаточно для нашего производства. Увеличение количества предельных альдегидов можно достичь селективным гидрированием непредельных альдегидов (2-этилгексеналь). Из этого можно сделать вывод, что гидрирование непредельных альдегидов является важной стадией в производстве 2-этилгексановой кислоты, так как количество предельных альдегидов возрастает вдвое.

Процесс производства 2-этилгексановой кислоты состоит из следующих стадий:

– стадия выделения фракции альдегидов С8 из сырья;

– стадия селективного гидрирования фракции альдегидов С8 с целью превращения 2-этилгексеналя в 2-этилгексаналь;

– стадия окисления кислородом воздуха 2-этилгексаналя и остаточного 2-этилгексеналя;

– стадия ректификации продуктов окисления с целью выделения

2-этилгексановой кислоты.

Обоснование мощности производства:

Мощность действующей установки производства 2-этилгексановой кислоты составляет 2 000 т/год. Я считаю, что производительность 2-этилгекса-навой кислоты следует увеличить, так как растет спрос лакокрасочной продукции на внутреннем рынке и увеличивается доля экспорта. Также важно учесть, что октоатные сиккативы не дороже, а по качеству лучше нафтеновых и тем более резинатных и линоматных. Поэтому производство октоатов экономи-чески более выгодно и его объемы будут только увеличиваться. Я предлагаю построить установку по производству 2-этилгексановой кислоты мощностью 3000т/год

3.Синтез и анализ ХТС

В качестве сырья для производства 2-этилгексановой кислоты используются димерная фракция, получаемая в процессе ректификации продуктов гидроформилирования, или смесь димерной фракции и фракции альдегидов С8 производства 2-этилгексанола.

Сырье отделения подвергается разделению на фракцию альдегидов С8, фракцию легкокипящих компонентов и кубовый продукт. Разделение осуществляется в вакуумных колоннах.

Затем фракция альдегидов С8 направляется на селективное гидрирование. Процесс селективного гидрирования 2-этилгексеналя в 2-этилгексаналь осуществляется при температуре 80-1600С и давлении 8-12 кгс/см2 в реакторах на катализаторе ПКА-25-1 (ПК-25, ПК-25у) по реакции:

2-этилгексеналь 2-этилгексаналь

Гидрогенизат направляется на окисление.

Реакция экзотермическая, тепловой эффект реакции равен 20 кал/г 2-этил-гексаналя.

Гидрогенизат направляется на окисление. Процесс окисления 2-этилгек-саналя и остаточного 2-этилгексеналя кислородом воздуха осуществляется при температуре 40-600С и давлении 2,5 – 5,0 кгс/см2 в реакторе окисления. Количество воздуха, подаваемого в процесс, должно обеспечивать соотноше-ние 1,5 моля кислорода на 1 моль альдегидов С8.

2-этилгексаналь 2-этилгексановая кислота

2-этилгексеналь 2-этилгексеновая кислота

Реакция идет с выделением тепла. Для снятия тепла реакции используется паровой конденсат.

Ректификация продуктов окисления осуществляется в вакуумной колонне, которая предназначена для выделения 70%-ой 2-этилгексановой кислоты кубом колонны и 95%-ой кислоты – боковым погоном.

Описание технологической схемы

Сырье подается через подогреватель в колонну К-701. Колонна К-701 предназначена для выделения из сырья фракции НК-180°С. Сырье подается на 22 или 26 тарелку колонны К-701. Фракция НК-180°С отбирается с верха колонны, конденсируется и охлаждается в конденсаторе-холодильнике и далее поступает во флегмовую емкость. Из емкости фракция НК-180°С насосом подается частью в виде флегмы в колонну К-701. Балансовое количество фракции НК-180°С насосом подается в колонну К-702.

Тепло в колонну К-701 вносится циркуляцией кубового продукта через испарители, теплоносителем служит пар 14 кгс/ см2.

Кубовый продукт – фракция 180°С-КК с низа колонны К-701 через холодильник, охлаждаемый оборотной водой, поступает на насосы и откачивается в емкости промпарка.

Вакуум в колонне К-701 создается двухступенчатым пароэжекторным насосом. Фракция НК-180°С из емкости через подогреватель в качестве сырья подается на 6,10 или 14 тарелку колонны К-702. Колонна К-702 предназначена для выделения из фракции НК-180°С легкокипящих компонентов.

С верха колонны К-702 отбираются пары легкокипящих компонентов, которые конденсируются и охлаждаются в конденсаторе-холодильнике оборотной водой и далее поступают во флегмовую емкость.

Вакуум в колонне К-702 создается с помощью сухого вакуумного насоса. Тепло в колонну К-702 вносится циркуляцией кубового продукта через испаритель, теплоносителем служит пар 14 кгс/ см2. Кубовый продукт с низа колонны К-702 насосом откачивается через холодильник на узел селективного гидрирования. Схемой предусмотрена возможность подачи кубового продукта колонны К-702 насосом в емкость и оттуда на окисление в реактор Р-701, минуя узел селективного гидрирования.

Селективное гидрирование кубового продукта колонны К-702

Для улучшения качества и для увеличения выхода товарной 2-этил-гексановой кислоты кубовый продукт К-702 подвергается селективному гидрированию для перевода 2-этилгексеналя в 2-этилгексаналь. Узел селектив-ного гидрирования смонтирован в корп.371a.

Окисление гидрогенизата

Уровень в емкости Е-712В, куда поступает гидрогенизат из корп. 371a, регистрируется КИП.

Гидрогенизат из емкости Е-712В насосом Н-712Б подается в реактор окисления Р-701 (Р-701А). Расход гидрогенизата в реактор регулируется КИП поз.155, клапан которого установлен на линии подачи гидрогенизата. Насос Н-712Б останавливается по блокировке при низком давлении нагнетания КИП поз.13 и при низком уровне в насосе КИП.

В реактор Р-701 (Р-701А) также поступает технологический воздух, предварительно подогретый теплофикационной водой в подогревателе Т-717. Температура воздуха на входе в реактор Р-701 (Р-701А) регулируется КИП, клапан которого установлен на трубопроводе подачи теплофикационной воды в подогреватель Т-717. Расход воздуха в реактор регулируется КИП поз.159, клапан которого установлен на линии подачи воздуха, с коррекцией по расходу гидрогенизата в реактор Р-701 (Р-701А) КИП. Давление технологического воздуха на входе в Т-717 регистрируется КИП. Нижний предел давления сигнализируется.

Температурный режим в реакторе Р-701 (Р-701А) поддерживается подачей конденсата в змеевик реактора Р-701 (в межтрубное пространство реактора Р-701А). Расход конденсата в реактор Р-701 (Р-701А) регулируется КИП, клапан которого установлен на линии выхода конденсата из реактора, с коррекцией по температуре в средней части реактора КИП. Выбор реактора, температуру в котором регулирует КИП, определяется положением ключа на щите управления.

Схемой предусмотрены блокировки, прекращающие подачу в реактор воздуха (закрываются отсечной клапан ОК-701 и электровентиль ЭВ-706) и гидрогенизата (закрывается электровентиль ЭВ-705) при снижении расхода конденсата (КИП поз.160) и гидрогенизата в реактор, а также при повышении температуры в реакторе.

Температура по высоте реактора Р-701 регистрируется КИП, реактора Р-701А – КИП. Температура на выходе из реактора Р-701 (Р-701А) регистрируется КИП.

Паровой конденсат, циркулирующий в системе охлаждения реактора окисления, из емкости Е-703 насосом Н-703А,Б подается на охлаждение в холодильник Т-707А, охлаждаемый оборотной водой, и далее в теплоснимающий контур реактора. При больших нагрузках и недостаточном теплосъеме схемой предусмотрено использование реактора Р-701А в качестве дополнительного холодильника конденсата, охлаждаемого оборотной водой. Конденсат из теплоснимающего контура реактора Р-701 поступает на охлаждение в Р-701А, и далее, через клапан КИП – в емкость Е-703. Температура конденсата на выходе из Т-707А регулируется КИП, клапан которого установлен на линии подачи оборотной воды в Т-707А. Уровень в Е-703 регистрируется КИП. Насос Н-703Б останавливается по блокировке при низком давлении нагнетания КИП и при низком уровне в насосе КИП.

После холодильника Т-707А конденсат направляется также на охлаждение насосов Н-701А,Б, Н-702А,Б, Н-703Б, Н-704А,Б, Н-706А,Б, Н-710А,Б, Н-711А,Б, Н-712А,Б, откуда, пройдя через холодильник Т-724, охлаждаемый оборотной водой, возвращается в емкость Е-703.

Продукты окисления из верхней части реактора направляются в холодильник Т-705, охлаждаемый оборотной водой, и затем поступают в сепаратор Е-702.

Отработанный воздух, выделившийся в сепараторе Е-702, охлаждается в холодильнике Т-706 оборотной водой и направляется на установку по переработке органических и углеводородных продуктов.

Давление в сепараторе Е-702 регулируется КИП, клапан которого установлен на линии отработанного воздуха после холодильника Т-706.

Продукты окисления из сепаратора Е-702 за счет перепада давления поступают на блок ректификации продуктов окисления. Расход продуктов окисления регулируется КИП, клапан которого установлен на линии выхода продукта из Е-702, с коррекцией по уровню в сепараторе Е-702 КИП.

Ректификация продуктов окисления

Продукты окисления из сепаратора поступают в подогреватель.

Сырье подается в колонну К-703 на распределительное устройство (между верхним и средним слоями насадки). Колонна К-703 предназначена для выделения товарной 2-этилгексановой кислоты.

С верха колонны отбираются легкокипящие компоненты (низкомолеку-лярные соединения и масляные кислоты), конденсируются и охлаждаются в конденсаторе-холодильнике Т-713 оборотной водой и далее поступают во флегмовую емкость.

Вакуум в колонне К-703 создается с помощью сухого вакуумного насоса.

Товарная 2-этилгексановая кислота из куба колонны К-703 поступает через холодильник, охлаждаемый оборотной водой, на насосы и откачивается в товарную емкость.

В емкости производится усреднение состава товарной 2-этилгексановой кислоты. При соответствии 2-этилгексановой кислоты требованиям ТУ 38-48424318-02-99, продукт из емкости откачивается насосом в промпарк или на ТСБ.

Структурная схема:

Операторная схема:

1- реактор гидрогенизации;

2- реактор окисления;

3- холодильник;

4- сепаратор;

5- вакуумная колонна для отделения ЛКК от кислоты.

Технологическая схема:

1-реактор гидрогенизации; 3-холодильник; 5-вакуумная колонна, 2-реактор окисления; 4-сепаратор; 6-насос

4. Выбор основного аппарата

В качестве основного аппарата я выбрал реактор Р-701, т.к. в нем происходит основная стадия производства 2-этилгексоновой кислоты: окисление гидрогенезата.

Гидрогенизат из емкости насосом подается в реактор Р-701. В реактор

Р-701 также поступает технологический воздух, предварительно подогретый конденсатом в подогревателе. Температурный режим в реакторе Р-701 поддерживается подачей конденсата в змеевик реактора Р-701.

Паровой конденсат, циркулирующий в системе охлаждения реактора окисления, из емкости насосом подается на охлаждение в холодильник охлаждаемый оборотной водой, и далее в теплоснимающий контур реактора. Конденсат из реактора возвращается в емкость. Продукты окисления из верхней части реактора направляются в холодильник охлаждаемый оборотной водой, и затем поступают в сепаратор.

Отработанный воздух, выделившийся в сепараторе, охлаждается в холодильнике оборотной водой и направляется на установку термического обезвреживания.

Продукты окисления из сепаратора за счет перепада давления поступают на блок ректификации продуктов окисления.

5. Технологические расчеты

5.1 Материальный баланс установки в целом

В год планируем добывать 3000т 98 масс.% 2-этилгексановой кислоты.

Масса чистой кислоты равна

2-этилгексановая кислоту получают путем окисления 2-этилгексаналя

2-этилгексаналь 2-этилгексановая кислота

2-этилгексеналь 2-этилгексановая кислота

Определим расход по обоим веществам:

Найдем количество димерной фракции, необходимой для получения 2-этил-гексановой кислоты:

Водорода для гидрирования 2-этилгексеналя:

Кислорода для окисления необходимо:

Тогда воздуха необходимо:

Азот будет составлять:

ПРИХОД

РАСХОД

Материальные потоки

т/год

Материальные потоки

т/год

Димерная фракция:

2-этилгексаналь

2-этилгексеналь

Примеси

Воздух:

Кислород

Азот

Водород

1269,33

1323

5032,18

326,67

1075,29

21

Продукт:

2-этилгексановая к-та

Примеси

Азот

Примеси

2940

60

1075,29

4972,18

ИТОГО

9047,47

ИТОГО

9047,47

5.2 Энергетический баланс установки в целом

Вещество

Кислород

Азот

Водород

Вода

2-этилгексаналь

2-этилгексеналь

2-этилгексановая к-та

0

0

0

-285,83

-296,9

-204,14

-565,48

30,144

29,4

29,1

75,3

246,83

225,88

262,92

0,94

1,05

14,55

4,18

1,93

1,79

1,82

Расчет тепловых эффектов химических превращений

А.Для гидрирования 2-этилгексеналя:

реакция экзотермическая

1.Приход тепла с исходными веществами:

2.Тепло, уносимое гидронизатом:

3.Тепло, образующееся в ходе реакции:

4.Общий расход тепла:

5.Подводимое тепло:

6.Необходимо подводить тепла:

Б. Для окисления 2-этилгексаналя:

реакция экзотермическая

1.Необходимо тепла для подвода в реактор с гидронизатом:

2.Тепло подводимое с воздухом:

3.Тепло, отводимое от гидронизата:

4.Тепло, уносимое из реактора:

5.Тепло, образующееся в ходе реакции:

6.Потери тепла:

7.Общий расход тепла:

8.Подводимое тепло:

9.Необходимо отводить тепла:

ПРИХОД

РАСХОД

Тепловые потоки

*106 Дж/год

Тепловые потоки

*106 Дж/год

А.Димерная фракция

Тепло реакции

Подогреватель

653950,81

973979,37

1666163,205

Гидрогенизат

Потери

3129388,716

164704,67

Сумма

3294093,385

Сумма

3294093,386

Б. Гидрогенизат

Тепло реакции

Тепло, подводимое с воздухом

3129388,716

5483508,333

1436,124

Тепло, уносимое из реактора

Тепло, отводимое от гидрогенизата

Тепло, отводимое от реактора

потери

1375718,345

1824040,627

5342167,972

72406,228

Сумма

8614333,173

Сумма

8614333,172

Расходные коэффициенты:

– по материалам

статья

расходный коэффициент

-димерная фракция

-кислород

-водород

-азот

-2593,3 кг/т

-111,1 кг/т

-7,1 кг/т

-365,7

-по энергоресурсам

статья

расходный коэффициент

-электроэнергия

-566722,2 кДж/т2-этилгекс.кисл

Расходные коэффициенты для теплового баланса не рассчитываются, так как тепло отводится.

6. Экологическая оценка производства, отходы производства, их утилизация, ПДК

Предусмотрена возможность снижения количества отходов, образующихся в процессах 2-этилгексановой кислоты путем их гидрирования на катализаторе НТК-1(К) в интервале температур 180-220°С при давлении 0.1-5 МПа, что позволяет дополнительно получить до 40% бутиловых спиртов.

Отходы при производстве 2-этилгексановой кислоты

наименование отхода

кол-во,т/год

метод утилизации

1.Кубовый продукт колонны К-701 (фракция 180єС-КК)

8140

используются в качестве растворителей

2.Дистиллат колонны К-702

2660

В качестве компонента бензина

3.Дистиллат колонны К-703

3200

В качестве компонента бензина

4.Отработанный воздух

8000

Термическое обезвреживание

5.Химзагрязнеиная вода от паровых эжекторов

3360

Термическое обезвреживание

6.Химзагрязненная вода после пропарки оборудования и коммуникаций во время ремонта

200

Термическое обезвреживание

Пути утилизации, предотвращения и обезвреживания вредных отходов:

1) Ограничительно-запретительная мера, выражающаяся в установлении предельно допустимых концентраций вредных веществ и превышение которых наказуемо по закону.

2) Герметизация аппаратов и оборудования (Около 70% всех выбросов вредных веществ поступает в воздушную среду через неплотности в аппаратуре).

3) Очистка химзагрязненной воды термической обработкой

4) Использование отходов в качестве компонентов бензина

5) Использование отходов в производстве бутиловых спиртов

ПДК паров кислоты 2-этилгексановой в воздухе рабочей зоны -7,7мг/м3 что не превышает ПДК 15 мг/мі,также нужно учесть что 2-этилгексановая кислота обладает низкой летучестью, что снижает вероятность ингаляционных отравлений. Нельзя забывать о вредных веществах, которые присутствуют в объеме выбросов.

Вредными веществами являются:

масляные альдегиды, концентрация которых составляет около 1,26 мг/м3, а выброс 0,0112 г/с. фактический выброс в год составляет 0,1615 тонн/год.

2-этилгексеналь, концентрация которого составляет около 0,23 мг/м3, а выброс 0,002 г/с. фактический годовой выброс составляет 0,0295 тонн/год.

2-этилгексанол, концентрация которого составляет около

1,24мг/м3, а выброс 0,003 г/с. фактический годовой выброс составляет 0,0473 тонн/год.

Вещество

ПДК,мг/мі

2-этилгексеналь

5

2-этилгексаналь

5

2-этилгексановая кислота

15

Сточные воды

При производстве 2-этилгексановой кислоты сточные воды отсутствуют. Химзагрязненные стоки с отметок и обваловок установки сливаются в заглубленную емкость Е-708.

Выбросы в атмосферу

Выбросы в атмосферу имеют место в насосном отделении, из шкафов пробоотбора, через неплотности оборудования, из барометрических сборников Е-705, 707.

Пути использование вторичных энергоресурсов.

Вода, используемая для охлаждения реактора окисления, после прохождения по межтрубному пространству забирает тепло реактора и превращается в пар, отправляется в холодильник. Предлагаю отправлять пар на обогрев рабочих помещений, офисов, кабинетов корпусов.

Заключение

В своем курсовом проекте я разработал и кратко описал процесс производства 2-этилгексановой кислоты

Выбирая мощность своей установки, я оценивал нынешнюю потребность в продукте. Мною была выбрана конструкция основного аппарата и рассчитаны материальный и тепловой балансы, оценено воздействие производства на экологию.

Список литературы

1. Технологический регламент производства 2-этилгексановой кислоты/ ЗАО “Сибур-Химпром”.

2. Технический проект. 2-я установка по производству бутиловых спиртов и 2-этилгексанола. Производство 2-этилгексановой кислоты./ВНИПИ Нефть. – М.: 1976.-53с.

3 Справочник нефтехимика /Под ред. С.К. Огородникова –Л.: Химия, 1978. -Т.2

Эдуард Крюков
Эдуард Крюков
20 лет назад окончил ЗабГУ, энергетический факультет. По специальности работаю 15 лет, имею степень кандидата наук. За это время написал 12 научных статей. В свободное время работаю на этом сайте и помогаю студентам в написании дипломных и курсовых работ. в компании «Диплом777» зарегистрирован с 2018 года, очень доволен сотрудничеством за хорошую возможность удаленного заработка.
Поделиться курсовой работой:
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в skype
Поделиться в vk
Поделиться в odnoklassniki
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Похожие статьи
Раздаточный материал для дипломной работы образец

Когда студент выходит на защиту перед экзаменационной комиссией, ему требуется подготовить все необходимые материалы, которые могут повысить шансы на получение высокого балла. Один из таких

Читать полностью ➜
Задание на дипломную работу образец заполнения

Дипломная — это своеобразная заключительная работа, которая демонстрирует все приобретенные студентом знания во время обучения в определенном вузе. В зависимости от специализации к исследовательским работам

Читать полностью ➜