бесплатные рефераты

Проектирование производства по получению карбинола (метанола)

Проектирование производства по получению карбинола (метанола)

АННОТАЦИЯ

Том 1, с. , табл. , рис. , библиографических ссылок , приложение .

Карбинол, синтез, реактор, катализатор, синтез-газ.

В данном дипломном проекте разработано производство карбинола-сырца на основе синтез-газа производительностью 150000 тонн в год. Изложены теоретические основы получения карбинола. Приведены расчеты материального и теплового балансов. Выполнены механические и технологические расчеты, разработана схема КИПиА.

Разработан раздел "Безопасность жизнедеятельности", рассмотрены вопросы гражданской обороны.

По итогам разработки экономической части проекта себестоимость карбинола-сырца годового выпуска составляет 759000,0 тыс.руб.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 .ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАДОВ ПРОИЗВОДСТВА КАРБИНОЛА

Трехфазный синтез карбинола

Синтез карбинола непосредственным окислением природного газа

Жидкофазное окисление попутных газов

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОГО МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА

3. ЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1.Физико-химические основы процесса

Требования, предъявляемые к свежему газу

Температура процесса

Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

Характеристика производимой продукции

Описание технологической схемы производства
3.4.1. Нормы технологического режима

3.5.Материальный баланс производства

4. ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

4.1. Тепловой расчет

Теплота, поступающая с исходной реакционной смесью и теплота,
уносимая продуктами реакций

Теплота химического превращения

Потери тепла в окружающую среду

Тепло, поступающее в реактор с электрообогревом

4.2.Механический расчет реактора

Расчет обечайки

Расчет днища и крышки реактора

Расчет опорной конструкции

Расчет штуцеров реактора и подбор фланцев к ним

4.3. Технологические и конструктивно - механические расчеты
вспомогательного оборудования

4.3.1. Расчет теплообменника

4.3.2. Расчет аппарата воздушного охлаждения

4.3.3. Расчет и подбор ёмкостей

4.4.4. Подбор насосно - компрессорного оборудования

5. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Основные исходные данные

Определение потребителей электроэнергии и их мощности

Выбор рода тока и напряжения питания

Выбор типа электродвигателей и других силовых потребителей

Расчет установленной мощности освещения

Определение электрической нагрузки

Выбор схемы передачи и распределения электроэнергии

6. АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

7. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Описание схемы автоматизации

Описание САР температуры подачи синтез-газа "холодного" байпаса

Спецификация на приборы и средства автоматизации

8. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Характеристика потенциальных опасностей и вредностей, которые
могут возникнуть при реализации разрабатываемого проекта

Токсичные и взрывопожароопасные характеристики используемых
веществ

Классификация и категорирование производства

Санитарно-гигиеническая характеристика производства

8.5. Безопасность технологического процесса и оборудования.
Электробезопасность

Пожарная безопасность

Защита окружающей среды

Предупреждение чрезвычайных ситуаций

Расчетно - аналитическая часть. Токсичность и взрывоопасность вещества (материала)

8.9.1. Элемент паспорта безопасности карбинола

8.10. Гражданская оборона

9. СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

9.1. Выбор места строительства

Материалы и тип основных конструкций зданий

Краткая характеристика цеха

9.4. Отопление, водопровод, канализация

10. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

10.1. Технико-экономический расчет

Определение производственной мощности цеха

Определение стоимости строительства зданий

10.1.3. Определение стоимости оборудования

10.2. Вопросы труда и заработной платы

10.2.1. Расчет численности рабочих

10.3. Расчёт фонда оплаты труда рабочих

10.4. Штаты и фонда оплаты труда цехового персонала

10.5. Расчет себестоимости продукции

Определение затрат на сырье, материалы, топливо и энергию

Расчет амортизационных отчислений от стоимости основных
производственных фондов цеха

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

Смета цеховых расходов

Проектная калькуляция себестоимости

10.6. Расчёт технико - экономических показателей цеха

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Карбинол (метиловый спирт) является одним из важнейших по значению и масштабам производства органическим продуктом, выпускаемым химической промышленностью. Карбинол выпускаемый в нашей стране применяется повсеместно, расходуется не только на внутреннем рынке, но и идет на экспорт в страны ближнего и дальнего зарубежья: Китай, Тайвань, Словакию, Венгрию, Финляндию, Украину, Белоруссию, Эстонию.

Бурный рост производства карбинола обусловлен постоянно возрастающим многообразием сфер его применения. Карбинонол является сырьем для получения таких продуктов, как формальдегид (около 50% от всего выпускаемого карбинола), синтетический каучук (11%), метиламин (9%), а также диметилтерефталат, метилматакрилат, пентаэритрит, уротропин. Его используют в производстве фотопленки, аминов, поливинилхлоридных, карбамидных и ионообменных смол, красителей и полуфабрикатов, в качестве растворителей в лакокрасочной промышленности. В большом количестве карбинол потребляют для получения различных химикатов, например хлорофоса, карбофоса, хлористого и бромистого метила и различных ацеталей.

Значение карбинола как сырья для производства множества важных органических продуктов велико. Несмотря на достигнутые успехи, производство карбинола продолжает совершенствоваться. Разрабатываются более активные и селективные катализаторы, методы получения и подготовки исходного технологического газа, аппаратурное оформление процесса, более полное использование тепла, выделяющегося при синтезе. Все это и многое другое приводит к увеличению производительности карбинола в десятки, а то и согни раз. И как следствие, требуется

1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КАРБИНОЛА

Впервые карбинол был найден в древесном спирте в 1661 г., но лишь в 1834 году был выделен из продуктов сухой перегонки древесины Думасом и Пелиготом. В это же время была установлена его химическая формула.

«Лесохимический метиловый спирт» загрязнен ацетоном и другими трудноотделимыми примесями. В настоящее время этот метод получения карбинонола практически не имеет промышленного значения по причинам технического и главным образом экономического характера [1].

Другие способы получения метилового спирта могут быть различны: термическое разложение формиатов, гидрирование метилформиата, омыление метилхлорида, каталитическое неполное окисление метана, каталитическое гидрирование оксида углерода (П) и оксида углерода (IV).

В 1913 г. был разработан синтетический способ получения карбинола из оксида углерода (II) и водорода на цинк-хромовом катализаторе при давлении 25-30 МПа. Позднее, в 1923 году этот процесс был осуществлен в Германии в промышленном масштабе.

История развития отечественного промышленного синтеза карбинола началась в 1934 году выпуском 30 т/сут карбинола на двух небольших агрегатах Новомосковского химического комбината. Сырьем служил водяной пар, получаемый газификацией угля [1].

Время идет, развитие науки и техники не стоит на месте, а значит, и технология промышленного синтеза карбинола непрерывно совершенствуется.

1.1. Трехфазный синтез карбинола

В 70-х годах фирмой Chemical Systems,inc. (США) разработан процесс синтеза карбинола в трехфазной системе. Сущность процесса заключается в том, что взаимодействие оксидов углерода и водорода осуществляется в реакторе с использованием измельченного катализатора, псевдоожиженного в циркуляционном потоке жидкого инертного углеводорода, т.е. синтез проводится в системе «газ-катализатор- инертная жидкость». Жидкая фаза способствует равномерному распределению газового потока по сечению реактора, организации профиля температуры по высоте реактора, близкого к изотермическому, и эффективному использованию тепла реакции [2].

Трехфазный синтез характеризуется рядом преимуществ: простота конструкции реактора, достаточно равномерное распределение жидкости и газа по площади поперечного сечения реактора, возможность ввода и вывода из системы катализатора без ее остановки, сравнительно низкая осевая диффузия газа и эффективное использование тепла реакции с получением пара.

Разработанный процесс предназначается в основном для производства карбинола для энергетических целей с использованием синтез - газа, полученного газификацией угля [2].

1.2. Синтез карбинола непосредственным окислением природного газа

В качестве одного из новых направлений получения карбинола представляется перспективной прямая одностадийная переработка природного газа методом неполного окисления его до карбинола. Однако попытки исследователей по реализации этого синтеза сталкивались со значительными трудностями: низким выходом полезных продуктов (карбинол, формальдегид) и низкой селективностью процесса.

При окислении природного газа протекают параллельные и последовательные реакции окисления карбинола, его гомологов и промежуточных продуктов реакции с образованием спиртов, альдегидов, кетонов, кислот, эфиров и воды. Получить в этом случае карбинол как товарный продукт, отвечающий требованиям качества на карбинол- ректификат, весьма сложно.

Но полученный этим способом карбинольный продукт может быть использован как ингибитор гидратообразования при транспортировании природного газа [2].

1.3. Жидкофазное окисление попутных газов

Новым методом производства карбинола является жидкофазное окисление попутных газов (пропана и бутана), где он образуется наряду с ацетальдегидом, формальдегидом и другими кислородсодержащими соединениями. Этот метод получил широкое развитие в США.

В результате окисления сжиженных газов можно получить оксидат, представляющий сложную смесь различных кислородсодержащих продуктов. В частности, из 1 тонны сырья получается примерно 85 кг карбинола, 250 формальдегида, 110 ацетальдегида. Однако трудности в создании эффективной схемы разделения оксидата препятствует широкому распространению этого метода в нашей стране. В дальнейшем строительство установок окисления углеводородного сырья будет иметь место лишь в том случае, если затраты на выделение отдельных продуктов будут ниже, чем экономия на сырье [3].

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОГО МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА

Данный дипломный проект основан на производстве карбинола из "синтез-газа" при температуре 260-280 °С и давление 4,5 МПа на медьсодержащем катализаторе.

Цех по производству карбинола-сырца будет построен на территории уже существующего химического предприятия в городе Щекино Тульской области.

Сырьем будет служить конвертированный газ термического окисления метана, получаемый на этом же предприятии, что снижает затраты на транспортную доставку сырья.

Аппаратурное оформление цеха достаточно просто и не требует большого числа капиталовложений. Это связано еще и с тем, что основная часть оборудования размещена на открытых участках, не требуются затраты на строительство зданий и его коммуникационного оформления. Открытая территория снижает взрывоопасность и скопление газов на территории, естественная вентиляция.

Данный проект модно считать безотходным, так как отработанный катализатор используется как сырье для производства цветных металлов, продувочные газы используются на этом же предприятии для производства аммиака, танковые газы сбрасываются на факел, жидких отходов нет.

Район строительства выбран поодаль от населенного пункта, что исключает гибель большого числа людей в случае аварийных ситуаций. По территории завода и вокруг него проложена асфальтовая дорога, связанная с важными транспортными шоссе; железнодорожные пути, идущие в разные стороны света.

Климатические условия не являются препятствием для размещения оборудования на открытых участках, так как:

--хорошо выполнена изоляция аппаратуры и трубопроводов;

--сезонный перепад температуры и осадки не влияют на технологию процесса;

--организованна централизованная система управления процессом.

Себестоимость карбинола-сырца, получаемого этим методом, гораздо ниже по сравнению с выше изложенными способами его получения.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Физико-химические основы процесса

Синтез карбинола из оксида углерода с водородом на катализатор СНМ-1 под давлением не более 5,3 МПа и температуре не более 300°С протекает по следующим реакциям [4]:

СО + 2Н2 СН3ОН + 90,73 кДж (3.1)

СО2 + ЗН2 СН3ОН + Н2О + 49,53 кДж (3.2)

СО2 + Н2 СО + Н2О + 41,2 кДж (3.3)

Наряду с этими в реакторе синтеза карбинола протекают ряд побочных реакций, свойственных для синтеза карбинола на катализаторе [4]:

4СО + 8Н2 С4Н9ОН + ЗН2О + 568,60 кДж (3.4)

2СН3ОН (СН3)2О + Н2О - 322 кДж (3.5)

СН3ОН + СО СН3СООН + 123,2 кДж (3.6)

СО + Н2О НСООН + 10,0 кДж (3.7)

СН3ОН + NH3 CH3NH2 + Н2О + 20,8 кДж (3.8)

2СО + 2Н2 СН4+ СО2 + 257 кДж (3.9)

Механизм реакции получения карбинола можно представить следующим образом:
К + СО К ::: C = О (3.10)

К ::: C = O + Н2 К ::: CHOH (3.11)

К = С НОН + Н2 СН3ОН + К (3.12)

Почти все реакции экзотермические, протекают с уменьшением объема, поэтому снижение давления и температуры процесса синтеза карбинола приводят к значительному уменьшению скорости побочных реакций [4].

Катализатор СНМ-1 работает стабильно только в присутствии определенного количества оксида углерода (IV), который участвует в формировании активной поверхности катализатора.

При отсутствии оксида углерода (IV) в газе, катализатор быстро теряет свою активность, которая затем полностью не восстанавливается даже при стабилизации СО2 в газе.

Объемное содержание оксида углерода (IV) в газе на выходе в реактор синтеза должна быть не менее 4,0% [4].

Активность катализатора СНМ-1 с течением времени снижается. Наиболее резкое снижение активности (20-30%) наблюдается в течение двух-трех недель после восстановления, что связано с формированием поверхности контакта и стабилизацией его фазового состояния.

Объемная доля инертов в циркуляционном газе после реактора в начале пробега не менее 35%, в середине пробега от 20 до 30%, а в конце пробега не менее 10-15%

Срок пробега катализатора СНМ-1 определен в один год, при средней за кампанию, производительности - 6,5т/сутки 100% карбинола с 1м3 катализатора.

При соблюдении всех правил эксплуатации (работа без перерывов с оптимальным объемным содержанием СО2 , оптимальным соотношением Н2/СО и др.) пробег катализатора может быть увеличен [4].

3.1.1. Требования, предъявляемые к свежему газу

Как и все медные катализаторы, катализатор СНМ-1 подвержен отравлению соединениями серы. Свежий газ, подаваемый на синтез карбинола, не должен содержать соединений серы более 0,2 мг/м3.

Отношение регулирующих компонентов в свежем газе должно быть не менее 2 [4].

3.1.2. Температура процесса

Минимальная температура, при которой с заметной скоростью начинает протекать реакция синтеза карбинола на катализаторе СНМ-1, равна 180 °С. По мере старения катализатора она повышается не более 250°С. Температура в слое катализатора не должна превышать 300°С. При перегреве катализатора более 300°С наблюдается частичная или полная потеря активности, в зависимости от длительности перегрева и области захвата. Поддержание температуры процесса в пределах от 260 до 270°С, наоборот, способствует более длительному сохранению активности катализатора. Следует также иметь в виду, что повышение температуры в зоне катализатора более 270°С способствует реакциям образования высших спиртов и парафиновых углеводородов [4].

3.2. Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

Таблица 3.1

Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

Наименование сырья,

материалов полупродуктов

Государственный или

отраслевой стандарт СТП

технические условия, регламент

или методика на подготовку

сырья

Показатели по стандарту

обязательные для проверки

Рекомендуемые показатели

1

2

3

4

3.1 Конвертированный газ после

МЭА очистки

Из цеха конверсии метана под

Давлением

Избыточное давление

Состав газа:

Объемная доля компонентов

Не более 1,8МПа

СО-25,0 ±1,0%

СН4- 1,6 ± 1,0%

N2 - 1,7 ± 1,0%

Аг - 0,7 ± 0,2%

СО2-4,3±1,3%

Н2-б6,7± 1,0%

О2 - отсутствует

H2S- 10-15 мг/м3

(0,50 ± 0.01) кг/м3

Плотность газа

Соотношение компонента

Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

4

3.2 Водород или

азото-водородная смесь

Регистрация в Росрегистре № АТ000416 от 30.03.95г

Давление в линии до дроссели-рующего клапана. После клапана при восстановлении цинко-медного поглотителя ГИАП-10-2

2,5±0,5МПа 1,3±0,5МПа

3.3 Катализатор СНМ -1

ТУ 113-05-5503-78

Маркировка на таре. Наличие паспорта

3.4 Катализатор алюмо-никель-молибденселикатный

ТУ 381-011-92-77

Маркировка на таре. Наличие паспорта

3.5 Азот чистый (99,98%) для отдувки СО2 в КОУ, для опрессовок и продувок от горючих блока синтеза

Регистрация в Росрегистре АТ000128от2.11.94г.

Избыточное давление

0,3 ± 0,2 МПа

3.6 Азот чистый (99.98%) для технологических операций

Регистрация в Росрегистре № АТ000128от2.11.94г.

Избыточное давление

0,3 ± 0.2 МПа

3.7 Азот чистый (99,98%) на уп-равление шаровых кранов, для опрессовок и продувок от горячих блоков агрегата

Регистрация в Росрегистре № АТ000128от2.11.94

Избыточное давление в линии: до дросселирующего клапана

После клапана

18 ±2 МПа

4,8 ± 0,5 МПа

Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

4

3.8 Воздух технологический

Избыточное давление

От 0,4 до 1,2 МПа

3.9МаслоКП-8иКП-8с

ТУ 38-101-543-78 ТУ 38-401-512-85

Наличие паспорта

3.10 Вода речная

Избыточное давление Температура Объемный расход

0,25 ± 0,05 МПа 15± 10°С

1 000 ± 200м3/ч

3.11 Конденсат очищенный

Объемный расход

4 ±2 м3/ч

3.12 Углекислый газ сжиженный технический

ГОСТ 8050-85

Маркировка по таре

3.13 Пар

Избыточное давление

0,8 ±0,2 МПа

3.14 Продувочные газы из произ-водства карбинола 1-ой оче-реди для восстановления катализатора СНМ-1

Избыточное давление

2,3 ± 0,2 МПа

3.15 Воздух КИП

ГОСТ 17433

Избыточное давление

0,45 ± 0,05 МПа

3.3. Характеристика производимой продукции

Техническое наименование продукта карбинол-сырец. Карбинол-сырец, является промежуточным продуктом, который направляется в цех ректификации для получения карбинола-ректификата.

Основной составляющей частью карбинола-сырца является метиловый спирт (карбинол) химическая формула: СН3ОН. Кроме того, в карбиноле сырце имеются примеси - продукты побочных реакций синтеза: вода, диметиловый эфир (СН3)2О, высшие спирты (С3Н7ОН), a также другие примеси [4].

Состав карбинола-сырца Массовая доля компонентов (%)

Карбинол от 84 до 95

Диметиловый эфир от 0,2 до 0,2

Н-пропанол от 0,1 до 0,2

Изобутанол от 0,05 до 0,1

Метилформиат от 0,05 до 0,2

Амиловые спирты от 0,01 до 0,05

Ацетальдегид от 0,03 до 0,2

Метилэтилкетон от 0,006 до 0,01

Вода от 4,0 до 15,0

Углеводороды С2 и выше от 0,04 до 0,3

Этанол от 0,01 до 0,5

Нормы показателей для карбинола - сырца приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Нормы показателей для карбинола-сырца

Наименование показателей

Норма

1. Внешний вид

Бесцветная, или слегка окрашенная жидкость без механических примесей

2. Плотность, кг/м3

818

3. Массовая доля воды %, не более

9,0

Массовая доля органической части %, не менее

91,0

5. РН (среда), не менее

7,0

6. Регистрация в Госрегистре

№ AT 000037 от 16.04.94г.

Карбинол представляет собой бесцветную, легкоподвижную, легколетучую, горючую жидкость с запахом, подобным запаху этилового спирта [5]. Физические свойства [6]:

Карбинол при нормальных условиях (0°С, 0,1013 МПа) имеет следующие характеристики:

молекулярная масса ………………………………................................32,04

плотность, кг /м3 …810,1

температура, °С

кипения ..64,65

вспышки 8

затвердевание 97,7

вязкость, МПа·с .0,793

диэлектрическая проницаемость 37,92

удельное электрическое сопротивление, Ом……………..4,5 ·104

теплота сгорания, кДж/кг .22331

3.4. Описание технологической схемы

Для процесса синтеза карбинола необходима газовая смесь - свежий газ с определённым соотношением компонентов: водорода, окиси углерода и двуокиси углерода. Она приготавливается путём смешивания синтез - газа с двуокисью углерода и азотоводо-родной смесью.

Смесь синтез - газа из цеха конверсии метана из сепаратора С1 поступает на всас дожимающего компрессора К1. Сюда же, с целью повышения соотношения Н2:СО и содержания СО2 в свежем газе, подаётся азотоводородная смесь и углекислота.

Полученная смесь - свежий газ с избыточным давлением 0,68 - 0,82 МПа поступает на всас четырёхступенчатого центробежного дожимающего компрессора К1. После каждой ступени компрессора газ охлаждается оборотной водой в холодильниках Т1 - 4 до температуры не более 400С, а сконденсировавшаяся при этом влага отделяется в сепараторах С2 - 4.

Сжатый в компрессоре до избыточного давления не более 4,51 МПа газ после концевого сепаратора С5 поступает в угольные адсорберы АД, которые предназначены для очистки свежего газа от N - метилпирролидона, поступающего с синтез - газом цеха ацетилена, до массовой концентрации N - метилпирролидона не более 1 мг/м3. Более высокая массовая доля N - метилпирролидона в газе, поступающем на синтез карбинола, приводит к ухудшению качества карбинола - сырца.

После угольных адсорберов АД сжатый газ поступает на всас центробежного циркуляционного компрессора К2.

Отделившаяся в сепараторах влага сбрасывается в ёмкость приблизительно один раз в два часа.

В компрессоре К2 свежий газ смешивается с циркуляционным газом, дожимается до избыточного давления не более 5,3 МПа и поступает в межтрубное пространство рекуперационного теплообменника Т5 - 6, где за счёт тепла газа, отходящего из реактора синтеза РК, нагревается до температуры Т=180 - 230оС.

Рекуперационный теплообменник представляет собой двухэлементный горизонтальный кожухотрубный аппарат с сегментными перегородками в межтрубном пространстве. Далее газ проходит электроподогреватель ЭП и поступает в реактор синтеза карбинола РК.

Электроподогреватель представляет собой вертикальный цельносварной цилиндрический аппарат с приварными эллиптическими крышками. Внутри аппарата размещены четыре электронагревательных элемента. Электроподогреватель включается в работу при потере автотермичности процесса синтеза, а также для разогрева и восстановления катализатора в пусковой период.

Реактор синтеза представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат шахтного типа с приварными эллиптическими днищами, снабжённый люками для загрузки и выгрузки катализатора. Для равномерной подачи газа основного хода реактор снабжён распределительным устройством концевого типа. Внизу реактора, над выходным штуцером расположено эллиптическое перфорированное днище, покрытое двумя слоями мелкой проволочной сетки, на которую уложен слой фарфоровых шаров диаметром 25 мм. Сверху шаров загружается катализатор, который разграничивается с шарами двумя слоями проволочной сетки. Для защиты катализатора от разрушения потоком газа, в верхнюю часть реактора загружен слой керамических колец Рашига (50х50 мм).

Из реактора газ выходит с температурой не более 3000С и объёмной долей карбинола в этом газе 2,5 - 3,0%. Далее газ поступает в трубное пространство рекуперационного теплообменника Т5-6, охлаждается до температуры не более 1500С и поступает в холодильники - конденсаторы с воздушным охлаждением АВО. Исходя из компоновки холодильников - конденсаторов с воздушным охлаждением в блоке синтеза, температуру после первых по ходу газа холодильников рекомендуется держать не ниже 700С во избежание конденсации паров карбинола и залива жидким карбинолом трубок в этих аппаратах.

Сконденсировавшийся карбинол отделяется в сепараторе С6 и поступает в сборник карбинола - сырца СБ.

Освобождённый от сконденсировавшегося карбинола - сырца циркуляционный газ поступает на всас центробежного циркуляционного компрессора К2, где смешивается со свежим газом и цикл повторяется.

Карбинол - сырец из сборника СБ поступает на базисный склад в ёмкость карбинола - сырца, оттуда направляется в отделение ректификации на переработку в карбинол - ректификат.

3.4.1. Нормы технологического режима

Таблица 3.3

Нормы технологического режима

Наименование стадии и потоков реагентов, номер позиции

Наименование технологических показателей

Скорость подачи реагенто,

м3/ч

Температура,

°С

Давление, МПа

Прочие показатели

1

2

3

4

5

1. Подача свежего газа в агрегат синтеза, поз. 5

Не более 4,5

2. Получение карбинола-сырца в реакторе синтеза, поз. 1

64000

Не более 5,3

СО2=4,0%

-газ на входе в I слой катализатора

180-250

-газ на выходе из I слоя катализатора

Не более 290

-газ в слоях катализатора

Не более 300

-стенка реактора

Не более 300

3. Циркуляционный газ после рекуперационного теплообменника, поз. 2

Не более 150

4. Циркуляционный газ после холодильника-конденсатора, поз. 3

Не более 60

5. Танковые газы в сборнике карбинола, поз. 6

Не более 0,4

6. Циркуляционный газ на нагнетании центробежного циркуляционного компрессора, поз. 5

Не более

5,3

7. Уровень в сепараторе карбинола-сырца, поз. 4

10-25% шкалы

8. Уровень в сборнике карбинола-сырца, поз. 6

30-70% шкалы

3.5. Материальный баланс производства

При расчете материального баланса синтеза принимаем, что в колонне синтеза протекают реакции:

CO + 2H2 CH3OH (3.13)

2CO + 4H2 (CH3)2O + H2O (3.14)

CO + 3H2 CH4 + H2O (3.15)

4CO + 8H2 C4H9OH + 3H2O (3.16)

CO2 + H2 CO + H2O (3.17)

Примем условные обозначения:

х - расход исходного газа на 1 т карбинола-сырца, м3 ;

у - объем продувочных газов, м3;

с - объем метана, образовавшегося по реакции (3.15), м3;

g- объем оксида углерода (IV), восстановленного по реакции (3.17), м3;

i- объем инертных компонентов в цикле, об. дол. (m+n=i);

b- объем водорода в циркуляционном газе, об. дол.

Исходные данные:

-состав исходного газа, об. дол.: Н2-67,81; СО-29,50; СО2-1,00; СН4- 0,54; N2-l,15;

-состав циркуляционного газа, об. дол.: СО-11,0; СО2-0,90; СH4- m; N2-n;

-состав танковых газов, м3: Н2-18,70; СО-7,50; СО2-5,24; СН4- 4,30, N2-4,80; (CH3)2O-2,50;

-состав карбинола-сырца:

об. дол. (СН3)2О-3,0; СН3ОН-91,5; С4Н9ОН-1,1; Н2О-4,4;

м3 (СН3)2О-14,60; СнзОН-640,30; С4Н9ОН-3,30; Н2О-54,72.

В соответствии с исходными данными общий объемный расход воды, образовавшейся по реакциям (3.14), (3.15), (3.16) и (3.17), составляет 54,72 м3/т. Зная объем образовавшегося диметилового эфира и изобутилового спирта, находим количество воды, получаемой по реакциям (3.14), (3.16)

17,1+3,3-3=27,0 м3/т, где 17,1=2,50+14,60

Тогда объем воды, образовавшейся по реакциям (3.15) и (3.17) составит

54,72-27,0=27,72 м3/т.

Величина 27,72 м3/т составит так же сумму образовавшихся метана (3.15) и оксида углерода (3.17), т.е.

c+g=27,72

В соответствии со стехиометрическими коэффициентами всех реакций составим уравнения:

1.Инертные компоненты

(3.18)

где - расход инертных компонентов, поступающих с исходным газом, м3/т;

1 Вода

c+g=27,72 (3.19)

3. Оксид углерода

(3.20)

где 695,2- объемный расход оксида углерода, расходуемого по реакциям (3.13), (3.14), (3.16) и теряемое с танковыми газами, а именно:

объемный расход СО, расходуемое на образование карбинола, равно 640,3 м3/т;

объемный расход СО, расходуемое на образование диметилового эфира, равно
2-17,1=34,2 м3/т;

- объемный расход СО, расходуемое на образование изобутилового спирта, равно
4•3,3=13,2 м3/т;

- объемный расход СО, теряемое с танковыми газами, равно 7,5 м3/т.

640,3+2•17,1+4•3,3+7,5=695,2 м3/т

4. Водород

(3.21)

где 1394,1- объемный расход водорода, расходуемое по реакциям (3.13), (3.14), (3.16) теряемое с танковыми газами.

2•640,3+4•17,1+8•3,3 + 18,7= 1394,1 м3/т

5. Оксид углерода (IV)

(3.22)

6. Исходный газ

x = y+g +3•c+2103,64 (3.23)

где 2103,64- объемный расход газа, расходуемое по реакциям (3.13), (3.14), (3.16) и теряемое танковыми газами:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5


© 2010 РЕФЕРАТЫ