Производство этиленбензола


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

«Кузбасский государственный  технический университет»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ    ЗАПИСКА 

 

 

к курсовому проекту

«Производство этиленбензола»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кемерово 2010 

ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра технологии основного  органического синтеза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ    ЗАПИСКА 

 

 

к курсовому проекту

«Производство этиленбензола»

Мощность 200 000 т/год

 

 

 

 

 

 

Руководитель

                   Выполнил студент гр. ХТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2010

 

Содержание


Введение                                                                                                          

  1. Аналитический обзор способов производства
  2. Физико-химические основы технологического процесса
  3. Характеристика исходного сырья, материалов и готового продукта
  4. Описание технологического процесса и схемы
  5. Материальные расчёты
  6. Тепловые расчёты
  7. Подбор и технологический расчёт оборудования
  8. Аналитический контроль производства
  9. Экология производства

10. Выводы

  1. Список использованной литературы                                                        

 

 

 

 

Введение

 

B современной промышленности применение  разного рода этиленовых настолько широко распространено, что без этих веществ было бы невозможно организовать работу целых отраслей производства.

Этиленбензол представляет собой бесцветную жидкость, вязкую и гигроскопичную, co сладковатым вкусом и очень ядовитую. Этиленбензол отлично растворяется в разного рода спиртах и воде. Boдныe рacтвoры, в кoтoрых этилeнбензол приcутcтвуeт в рaзнoй кoнцeнтрaции имeют рaзличныe тeмпeрaтуры зaмeрзaния, oт -1°С при 3% кoнцeнтрaции этилeнгликoля дo -70°С при 70% кoнцeнтрaции этиленбензола в вoднoм рacтвoрe. Однo из интeрecных cвoйcтв, кoтoрыми oблaдaeт данное соединение, этo cпocoбнocть к умeньшeнию в oбъeмe при cмeшивaнии c вoдoй. Тaк, ecли cмeшaть вoду и этиленбензол, тo пoлучeнный в рeзультaтe рacтвoр будeт имeть мeньший oбъeм, чeм пeрвoнaчaльный oбъeм иcхoдных кoмпoнeнтoв в coвoкупнocти.

Свойства этиленбензола oбуcлaвливaют eгo ширoкoe примeнeниe в кaчecтвe одного из компонентов производства взрывчатых веществ.     

 

 

 

1. Аналитический обзор способов производства

 

Хорошим примером использования галоидных  соединений для синтетических целей  является получение этиленбензола. Этиленбензол был открыт Вюрцем:

 

CH3           CH3

½    +2AgOС6Н6 ® ½  +2AgBr

CH2Br   CH2 С6Н6

Этот способ получения этиленбензола остался наиболее применимым и до настоящего времени; правда теперь вместо бензольного серебра обычно пользуются более дешевым, но тоже вполне пригодным фенольным калием. Возможна также прямая замена атомов галоида фенольными группами при действии фенола, но этот процесс часто протекает с плохими выходами вследствие побочных реакций.

По химическим свойствам этиленбензол весьма сходен со свойствами бензольного кольца и  алифатических соединений.


 

CH2OCOCH3                  CH3

½      + 2 С6Н5OН®  ½    +2CH3COOH

CH2OCOCH3                 CH2С6Н5

Пятихлористый фосфор в одинаковой степени замещает хлором оба гидроокисла  этиленгликоля из которого можно в дальнейшем получить этиленбнзол:

СН2ОНСН2ОН +2PCl5®CH2ClCH2Cl+2POCl3+2HCl

Напротив, хлористый водород реагирует с первой гидроксильной группой легче, чем со второй. На этом основан способ получения этиленхлоргидрина и других аналогичных хлоргидринов:

CH2OHCH2OH+HCl®CH2OHCH2Cl+H2O

Этиленхлоргидрин является исходным веществом для разнообразных  синтезов. Он используется для получения новакаина, индиго и горчичного газа (иприта) (ClCH2CH2)2S. С аммиаком и аминами хлоргидрины образуют аминоспирты:

CH2OHCH2OH+2NH3®CH2OHCH2NH2+NH4Cl

                                                                         Аминоэтиловый

                                                                                                                              спирт (коламин)

При действии сильных щелочей они  превращаются в окиси алкиленов:

CH2OH  CH2


½       + KOH ® ½   O +KCl + H2O


CH2Cl  CH2

 

 

 

 

2.Физико-химические основы технологического процесса

 

Хлориды алкиленов легко летучи (например, хлорэтилена кипит при 12,5°). В настоящее время хлорэтилен получают в промышленности взаимодействие хлора с этиленом при температуре около 250° над серебряным катализатором. Он применяется для получения текстильных материалов, смачивающих средств, растворителей, пластификаторов, пластмасс, синтетического волокна (волокно «орлон») и др. Хлорэтилен можно рассматривать как внутренние ангидриды, однако получение их прямым отщеплением воды обычно не удается, так как при действии водоотнимающих средств (хлорида цинка, кислот) они дегидратируются иным путем, с образованием альдегидов или кетонов по следующей схеме:

CHСlOH¾CH2OH¾¾®СlCH2═CHOH®CH3CHO


Уже из самого факта такого течения процесса ангидризации можно сделать заключение, что образование хлорэтиленов связано с определенными затруднениями и реакция протекает в другом направлении, «уклоняется». Подобные явления часто наблюдаются в тех случаях, когда синтезируемые соединения неустойчивы и обладают большим запасом энергии.

О том, что это полностью относится  и к окислам алкиленов, свидетельствует  та легкость, с которой эти соединения претерпевают разнообразные превращения. Даже очень разбавленная серная кислота способна уже на холоду расщеплять кольцо окиси этилена с образованием гликоля:

CH2                          CH2OH


½        O + H2O ®  ½


CH2          CH2OH

Хлористый водород присоединяется с образованием хлоргидринов; при  действии аммиака получаются аминоспирты:

CH2            CH2OH  CH2    CH2OH


½ O + HCl ® ½  ; ½   O + NH3 ® ½


CH2           CH2Cl  CH2    CH2NH2

Способность окисей алкиленов присоединять хлористый водород настолько  велика, что они осаждают гидроокиси металлов из растворов их хлоридов (MgCl2, FeCl3), связывая получающийся при гидролизе солей хлористый водород и смещая таким образом равновесие между гидроокисью и солью в сторону гидроокиси.

Из сравнения химических свойств  окисей алкиленов и их циклических  гомологов, например окиси триметилена, окиси тетраметилена и окиси пентаметилена:

 

CH2   CH2  CH2¾CH2   CH2¾CH2


½ O ;  H2C  O ; ½  O ; H2C   O


CH2   CH2  CH2¾CH2   CH2¾CH2

окись этилена       окись триметилена    окись тетраметилена             окись пентаметилена

 

Можно видеть, что эти гомологи не только значительно легче образуются (, но и более устойчивы в отношении обратного расщепления их колец. Особенно ярко это выражено в случае пяти- и шестичленных гетероциклов – окиси тертаметилена и окиси пентаметилена. Этот факт представляет собой частный случай общей закономерности, что в аналогично построенных кольцевых системах устойчивость увеличивается по мере перехода от трехчленных циклов к пятичленным. Вместе с тем до пятичленных циклов включительно возрастает и легкость замыкания кольца. Шестичленные гетероциклы также обладают очень большой устойчивостью и в этом отношении почти уступают пятичленным.

Таким образом, существующие в молекулах  органических соединений соотношения сил химического средства, по-видимому, способствуют образованию пяти- и шестичленных колец и затрудняют замыкание четырех- и особенно трехчленных циклов. Для этого явления  Байер предложил объяснение под названием «байеровской теории напряжения». Несмотря на то, что наши представления о природе сил валентности использованы в теории напряжения лишь в весьма схематическом виде, на основе этой теории удалось найти удовлетворительное объяснение большинству экспериментальных данных, относящихся к рассматриваемому вопросу.

Эфиры насыщенных двухосновных кислот при гидрировании в тех же условиях образуют гликоли. Процесс идет достаточно гладко только для кислот, имеющих не менее двух метиленовых групп. Этот метод используется для оизводствагександиола-1,6 из эфира адипиновой кислоты:

С2Н5¾ОСС¾ (СН2)4¾С2Н5®НО¾ (СН2)6¾ОН+2С2Н5ОН

Гексадиол-1,6 применяется для получения  полиэфирных смол.

При гидрировании янтарной кислоты  наряду с 70-75% бутандиола-1,4 образуются побочные продукты ¾ g-бутиролактон, масляная кислота и тетрагидрофуран:


НООС¾(СН2)2¾СООН¾¾®НОСН2¾(СН2)2¾СООН¾¾®НО¾(СН2)4¾ОН


                                                                              ¯


 

 

 

 


Еще менее успешны попытки восстановления малоновой и тем более щавелевой  кислот, которые дают при гидрировании много побочных продуктов гидрогенолиза. Однако гликолевая кислота достаточно гладко гидрируется в этиленгликоль, и метод его синтеза из формальдегида, окиси углерода и воды получил промышленное значение:


НСНО+СО+Н2О¾¾®НОСН2¾СООН¾¾®НОСН2¾СН2ОН


 

 

Синтез a-оксикислот из альдегидов, окиси углерода и воды возможен только при кислотном катализе. Реакцию проводят в жидкой фазе, барботируя окись углерода через смесь альдегида, воды и  a-оксикислоты. В жидкости растворяют около 3 мол. % (по отношению к альдегиду) серной кислоты, и процесс проводят при 200°С и 700 ат. Этим путем в США в крупном масштабе из формалина получают гликолевую кислоту

НСНО+СО+Н2О®НССН2¾СООН

которая служит промежуточным продуктом  в синтезе этиленгликоля. Кислоту  этерифицируют метиловым спиртом  обычным методом, и гидрируют эфир над медь-хромитным катализатором:


НОСН2¾СООН¾¾®НОСН2¾СООСН3¾®НОСН2¾СН2ОН+СН3ОН


 

Данный метод синтеза этиленбензола основан на наиболее дешевом углеводороде – метане (метан®синтез-газ ® метанол ® формальдегид ® гликолевая кислота ® эфир ® ® этиленбензол). Однако по сравнению с обычным способом получения этиленбензола через хлорэтилен такой метод является слишком многостадийным и не имеет каких-либо преимуществ.

 


3. Характеристика исходного сырья,  материалов, полупродуктов и готового  продукта

 

Таблица 1

 

Вещество

Молярная масса, кг/кмоль

∆Hof,298, кДж/моль

Сор,298, Дж/моль*К

Плотность, г/см3

Температура кипения, 0С

Температура замерзания, 0С

Вода

18

-241,81

188,72

1

100

0

Хлор- этилен

44

-52,63

242,42

  

10,7

-112,5

МЭБ

62

-454,9

167,32

1,112

197,6

-12,7

ДЭБ

106

-626,8

221,54

1,118

245,8

-7,8

ТЭБ

150

-801,4

330

1,125

278,3

-5


 

 

 

4. Описание технологического процесса и схемы

 

Все производства на основе окисей этилена  и пропилена по технологическим  признакам можно классифицировать на следующие два типа:

1. Реакции, осуществляемые при  большом избытке второго реагента (т. е. при недостатке а-окиси)—производство этилен- и пропиленбензола, диэтиленбензола, целлозольвов. Теплота реакции воспринимается избыточным реагентом, за счет чего температура реакционной массы повышается всего на 20—40°С. Это дает возможность осуществлять процесс в адиабатических и полностью гомогенных условиях, т. е. с заранее приготовленным раствором хлорэтана в воде или спирте. Для поддержания реакционной массы в жидком состоянии при 150—200 °С необходимо давление 15- 30   ат.

Для таких процессов используют непрерывно действующие реакционные колонны, не имеющие поверхностей теплообмена (рис. 1 а). Исходная смесь, предварительно подогретая паром, подается сверху и поступает в низ колонны по центральной трубе, в которой она подогревается реакционной массой. Продукты реакции выводятся сверху. Время контакта при получении гликолей равно 20—30 мин. В отдельных случаях эти реакторы могут иметь рубашку для охлаждения водой.

2. Реакции, в которых применяется относительно большое количество хлорпроизводных, — производство ди- и триэтаноламинов, этилен-циангидрина, оксиэтилированных аминов, тиогликолей, тиоэфироа и особенно полигликолей и неионогенных поверхностно-активных веществ. В этих случаях тепловыделение очень большое и требуется интенсивно охлаждать реакционную массу. Предварительное приготовление смеси реагентов здесь обычно не практикуется, так как при большом количестве хлорпроизводных потребовалось бы применение слишком высоких давлений и затруднилось бы регулирование процесса. Вместо этого хлорпроизводное постепенно барботируют в реакционную массу. Для улучшения ее растворимости, снижения уноса реагентов и интенсификации процесса синтез иногда ведут при 3— 5 ат, но часто работают и при атмосферном давлении.

При периодическом способе, еще  до сих пор применяемом для  синтеза полигликолей и неионогенных веществ, используют простейший реактор с мешалкой, рубашкой и змеевиками для охлаждения водой (рис. 1 6). В него загружают исходный реагент и .щелочной катализатор, нагревают их паром до 120—150 °С и начинают подавать газообразную или жидкую хлорпроизводное этилена через барботер. Синтез неионогенных поверхностно-активных веществ .данным методом заканчивается за 5—8 ч.

Непрерывное производство некоторых продуктов последнего типа осуществляют в реакционной колонне с выносным охлаждением и циркуляцией жидкости при помощи насоса (рис. 1 в). Исходные вещества  
 
непрерывно вводят в аппарат и по мере этого выводят продукты реакции. Такой тип реактора полного смешения подходит для получения этиленциангидрина или алкиленкарбонатов, где последовательные реакции оксиэтилирования не имеют значения. Однако при синтезе этаноламинов в таком аппарате ухудшается состав продуктов, а при получении неионогенных поверхностно-активных веществ кривая распределения по степени оксиэтилирования становится более пологой. Эти нежелательные эффекты можно снизить, если применять реакторы вытеснения, секционированные аппараты или каскад реакторов.

Хлорпроизводные этилена в большинстве случаев хорошо растворимы в .жидкости, поэтому при барботажном методе процесс протекает в кинетической или близкой к ней области. Однако при синтезе моющих веществ из соединений, имеющих достаточно длинные углеводородные цепи, скорость растворения окиси этилена в них сильно снижается. В результате большое влияние начинают оказывать диффузионные явления, значительно тормозящие процесс. Энергичное перемешивание реакционной массы турбинными мешалками способствует интенсификации процесса.

Технологическая схема производства

В качестве примера рассмотрим технологическую  схему производства этиленгликоля, которая в равной степени применима для получения пропиленгликоля, диэтиленгликоля и целлозольвов и этиленбензола (рис. 2). Процесс проводят без катализаторов с заранее приготовленным раствором реагентов под давлением, обеспечивающим сохранение реакционной массы в жидком состоянии. Основным аппаратом является колонный реактор, изображенный на рис. 1 а.

Хлорпроизводные этилена, свежий водный конденсат и циркулирующий продукт, возвращаемый со стадии разделения реакционной массы, поступают из напорных баков 1, 3 и 4 через расходомеры на смешение. Бак 1 снабжен обратным рассольным конденсатором 2, необходимым из-за высокой летучести окиси этилена. Полученный в смесителе 5 раствор, содержащий 12—14% окиси этилена, стекает в емкость 6, оттуда смесь реагентов насосом 7 при необходимом давлении подается в подогреватель 8 (его иногда заменяют на теплообменник, в котором исходная смесь нагревается за счет тепла горячей массы, выходящей из реактора).

Подогретая смесь направляется в реактор 9 (его при синтезе  этилен- и пропиленгликоля называют гидрататором). В нем кроме гликолей образуются ацетальдегид (за счет изомеризации а-окиси) и продукты его уплотнения (за счет альдольной конденсации и)

Причём часть окиси этилена остается непревращенной. По выходе из аппарата реакционную массу подвергают частичному дросселированию в вентиле 10,  причем  испарившаяся  часть,  содержатся ацетальдегид и остатки а-окиси, после отделения в сепараторе 11 и конденсации в холодильнике-конденсаторе 12 выводится из системы. Жидкость из сепаратора 11 дросселируется до атмосферное давления и поступает в ректификационную колонну 13 с конденсатором-дефлегматором  14. 

 

 
Колонна  работает при  атмосферном давлении и предназначена для отгонки основного количества воды. Воду нередко удаляют и путем выпаривания.

Водный конденсат, содержащий около 0,5% этиленбензола, собирает- 
ся в емкости 15, из которой возвращается на реакцию, поступая в 
напорный бак 4. 

В   производстве  этиленбензола   кубовый   остаток   колонны   13 представляет   собой   смесь  воды   (35—40  вес. %),   этиленбензола (~55 вес. %), диэтиленбензола (6—7 вес. %) и триэтиленбензола (~1   вес.   %). Для получения чистого этиленбензола эту смесь дополнительно   перегоняют   в   вакууме,   а   воду,   которая   всегда содержит этиленбензол, снова возвращают на реакцию. При производстве диэтиленбензола на реакцию возвращают не только воду, но и этиленбензол, отгоняющийся при вакуум-ректификации. Такая же технологическая схема применяется для производства целлозолов. Естественно, что в этом случае исходный  раствор готовят из окиси этилена и соответствующего спирта  (лучше безводного, так как примесь воды ведет к побочному образованию этиленгликоля). В ректификационной колонне 13 отгоняется избыточный спирт, который возвращают на реакцию, а кубовая жидкость, содержащая в основном целлозольв и карбитол, подвергается ректификации с выделением целевого продукта. Выход гликолей и целлозольвов составляет около 85%.

В случае синтеза других продуктов  из а-окисей и хлорпроизводных этилена стадия переработки реакционной массы может значительно отличаться от рассмотренной. Так, при получении этаноламинов продукт содержит воду, аммиак, этиленгликоль и все три этаноламина. Вначале из продукта отгоняют аммиак, регенерируя его в виде концентрированного водного раствора путем абсорбции водой, и снова направляют на реакцию. Этаноламины получают после соответствующей ректификации. При получении полигликолей и неионогенных поверхностно-активных веществ реакционная масса содержит щелочной катализатор, который нейтрализуют органической кислотой. Летучие вещества (непрореагировавщую а-окись) удаляют путем отдувки азотом.

 

 

5.  Материальные расчёты

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица  2

Данные для расчёта

Производительность этиленбензола тонн/год

8000

Температурный режим, °С:

  

Реакционной смеси на входе в реактор

150

Реакционной смеси на выходе из реактора

200

Содержание воды, % масс.

86

Содержание окиси этилена, % масс.

14

Степень конверсии хлорэтилена, %

85

Состав куба колонны ректификации, % масс.:

  

Содержание воды

37

Содержание этиленбензола

55

Содержание ДЭБ

7

Содержание ТЭБ

1


 

 

Безостановочный срок работы определяется сроком службы основного оборудования, который составляет 6 лет (или 2190 дней) установка останавливается 7 раз на плановый ремонт на срок 30 дней. Тогда схема производства работает (2190-7*30)/6=330 дней.

Зная производительность этиленбензола, по суммарному уравнению проведём расчёт почасовой производительности:

6С2Н4Cl+3C6H6 =С2Н4C6H5+НОС2Н4ОС2Н4ОН+НОС2Н4ОС2Н4ОС2Н4ОН

m(С2Н4C6H5)=200000/330/24=1,01 т/ч                              

m=M*n – масса вещества;

n(С2Н4 C6H5 )=m(С2Н4 C6H5)/М(С2Н4 C6H5)=1,01/62=16,274 кмоль/ч

Зная состав куба колонны ректификации получаем:

m(H2O)= 1,01/0,55*0,37=0,68 т/ч

n(H2O)= 0,68/18*1000= 37,77 кмоль/ч

m(ДЭБ)= 1,01/0,55*0,07=0,129 т/ч

n(ДЭБ)= 0,129 /106*1000= 1,21 кмоль/ч

m(ТЭБ)= 1,01/0,55*0,01=0,0184 т/ч

n(ТЭБ)= 0,0184 /150*1000= 0,122 кмоль/ч

Составив пропорцию, подсчитаем количество хлорэтилена вступившего в реакцию

n(С2Н4Cl)= 16,274 +2*1,21 +3*0,122 = 19, 06 кмоль/ч

m(С2Н4Cl)= 19, 06 *44/1000=0,839 т/ч

Тогда исходное количество хлорэтилена

m(С2Н4О)= 0,839/85*100=0,987 т/ч

n(С2Н4О)= 0,987/44*1000=22,43 кмоль/ч

Подсчитаем  количество бензола вступившего в реакцию

n(C6H6)= 16,274 +1,21 +0,122 =17,606 кмоль/ч

m(C6H6) = 17,606*18/1000= 0,317 т/ч

Исходное количество воды


m(C6H6) = 0,987 /0,14*0,86= 6,063 т/ч

n(C6H6)= 6,063 /18*1000=336,83 кмоль/ч

Составив пропорцию, подсчитаем количество отгона бензола

m(C6H6) = 6,063 -0,68 -0,317 = 5,066 т/ч

n(C6H6)= 5,066 /18*1000=281,44 кмоль/ч

 

на входе

mобщ=0,987 +6,063 =7,05 т/ч

 

на выходе

mобщ=5,066 +0,0184 +0,129 +0, 68 +1,01+ (0,987- 0,839) =7,05 т/ч

 

Данные расчёта сведём в таблицу.

 

 

Таблица  3

Материальный баланс

Вещество

Молярная масса, кг/кмоль

Вход

Выход

кмоль/ч

т/ч

кмоль/ч

т/ч

С6Н6

78

336,83

6,063

319,14

5,745

С2Н4Сl

44

22,43

0,987

3,364

0,148

МЭБ

62

0

0

16,274

1,01

ДЭБ

106

0

0

1,21

0,129

ТЭБ

150

0

0

0,122

0,0184

Итого:

  

359,26

7,05

340,11

7,05


 

 


6. Тепловые расчёты


 

 

 

 

 

Qвх =Qвых+Qх.р.+Qпот;

Qвх = Qвх С2Н4Сl +Qвх C6H6;

Qвых = Qвых МЭБ+Qвых C6H6 + Qвых ДЭБ+Qвых ТЭБ;

Обозначим   Qвх = Q1;   Qвых = Q2;

Q1 С2Н4Сl =22,43*150*242,42=815622,1 кДж/ч;

Q2 С2Н4Сl =3,364*200*242,42=163100,18 кДж/ч;

Q1 C6H6=336,83*150*188,72=9534983,6 кДж/ч;

Q2 C6H6=319,14*200*188,72=12045620 кДж/ч;

Q2 МЭБ =16,274*200*167,32=544593,1 кДж/ч;

Q2 ДЭБ =1,21*200*221,54=53612,7 кДж/ч;

Q2 ТЭБ =0,122*200*330=8052 кДж/ч;

Qвх =9534983,6+815622,1 =10350606кДж/ч;

Qвых = 163100,18 + 12045620+544593,1 + 53612,7 + 8052 =12814978кДж/ч;

Теплоты образования:

Qх.р.= Q С2Н4Сl +Q C6H6+QМЭБ+QДЭБ+QТЭБ;

Qi=∆Нi*∆ni;

Q С2Н3Сl =-52,63*(22,43-3,364)*103= -1003443,6 кДж/ч;

Q C6H6=-241,81*(336,83-319,14)*103= -4277618,9  кДж/ч;

QМЭБ=-454,9*(0-16,274)*103= 7403042,6 кДж/ч;

QДЭБ=-626,8*(0-1,21)*103= 758428 кДж/ч;

QТЭБ=-801,4*(0-0,122)*103= 97770,8 кДж/ч;


Тепловой эффект реакции:  2978178,9 кДж/ч.

Полученные данные сведём в таблицу.

 

Таблица  4

Тепловой баланс по веществам

 

Вещество

 

∆Hof,298, кДж/моль

 

Сор,298, Дж/моль*К

Вход

Выход

Т,оС

Теплота, кДж/ч

Т,оС

Теплота, кДж/ч

С2Н4 Сl

-52,63

242,42

150

815622,1

200

163100,18

C6H6

-241,81

188,72

150

9534983,6

200

12045620

МЭБ

-454,9

167,32

150

0

200

544593,1

ДЭБ

-626,8

221,54

150

0

200

53612,7

ТЭБ

-801,4

330

150

0

200

8052

Итого:

      

10350605,7

  

12814978


 

Разность между выходом, входом и теплотой реакции:

 Qпот =10350605,7+2978178,9- 12814978=513806,6 кДж/ч;

513806,6 /12814978*100=4% , что не превышает нормы равной 5%.

Qвхода=10350605,7+2978178,9= 13328784,6 кДж/ч;

Qвыхода=12814978-513806,6 =13328784,6 кДж/ч.

 

 

7. Подбор и технологический расчёт  оборудования

 

1) Подбор подогревателя исходной реакционной смеси.

F=Q/(K*∆tср) – поверхность теплообмена;

Q=Gi*Ci*(tк-tн);

tн=30оС;   tк=160оС;

Q=(188,72*336,83+242,42*22,43)*130=8970525 кДж/ч;

Q=8970525*103/60/60=2491812 Вт;

К=10-40, для газов примем К=25 Вт/(м2*К);

∆tср=(∆tб-∆tм) /ln(∆tб/∆tм);

∆tб=160-10=150 оС; ∆tм=50-30=20 оС.

для противотока получим:   ∆tср=(150-20)/ln(150/20)=64,5оС;

 F=2491812 / (25*64,5)= 1545 м2; 

Подбираем из каталога по ГОСТ 15122-69 кожухотрубчатый теплообменник с температурным компенсатором в кожухе и запасом мощности 15-20%.

- поверхность теплообмена - 1800 м2;  

- длина труб - 3000 мм;

- общее число труб - 5378 шт;

- число ходов - 16;

- диаметр кожуха – 2200 мм;

- диаметр труб – 20х2 мм.  

2) Подбор холодильника для продуктов реакции.

F=Q/(K*∆tср) – поверхность теплообмена;

Q=Gi*Ci*(tк-tн);

tн=200оС;   tк=120оС;

Q=( 319,14 * 188,72+ 3,364* 242,42+ 16,274* 167,32+ 1,21*221,54+ 0,122*330)*80= 5125991 кДж/ч;

Q=5125991*103/60/60=1423886 Вт;

К=10-40, для газов примем К=25 Вт/(м2*К);

∆tср=(∆tб-∆tм) /ln(∆tб/∆tм);

∆tб=200-30=170 оС;  ∆tм=120-10=110 оС.

для противотока получим:   ∆tср=(170-110)/ln(170/110)=138 оС;

 F=1423886 / (25*138)=412 м2; 

Подбираем из каталога по ГОСТ 15122-69 кожухотрубчатый теплообменник с температурным компенсатором в кожухе и запасом мощности 15-20%.

- поверхность теплообмена - 580 м2;  


- длина труб - 9000 мм;

- общее число труб -1026 шт;

- число ходов - 14;

- диаметр кожуха – 1200 мм;

- диаметр труб – 20х2 мм.  

 

 

 

 

 

8. Аналитический контроль производства

 

Аналитический контроль производства основан на регулярном отборе проб смеси продуктов на выходе из реактора и проб МЭБ, ДЭБ и ТЭБ из ректификационных колонн химической лабораторией.

Аналитический контроль производства осуществляется: при пуске установки, после аварийных ремонтов и при изменении состава реакционной смеси, периодичностью установленной технологическим регламентом. Ежедневный контроль осуществляется обслуживающим персоналом согласно показаниям контрольно-измерительных приборов, указанных в технической документации.

 

9. Экология производства

Этиленбензол ядовит.  Вообще-то этиленбензол не является настолько сильно токсичным веществом, как например такие химикаты как толуол, бензол, ксилол, стирол и другие органические растворители. Пары этиленбензола характеризуются низкой упругостью, малой летучестью и почти полным отсутствием запаха. При очень длительном вдыхании больших концентраций паров возможно раздражение дыхательных путей и наркотическое опьянение, но при удалении из зоны высоких концентраций паров эти симптомы проходят. А вот оральная токсичность этиленбензола весьма высока. При случайном его проглатывании возможен летальный исход. При этом отравление происходит продуктами метаболизма. Диэтиленбензол менее токсичен, однако прием его внутрь также смертельно опасен. Триэтиленбензол и тетраэтиленбензол не вызывают летального исхода при случайном проглатывании,  в некоторых странах допущены в ограниченном количестве к применению в косметических средствах, однако относительно полной безопасности этих веществ среди токсикологов продолжаются споры. С большой степенью уверенности можно заявить о полной безопасности для здоровья (в малых и средних дозах) пропиленбензола. Во многих странах пропиленбензол утвержден в качестве пищевой добавки и имеет код Е-1520.

Производство этиленбензола