Курсовая: Производство стирола по методу дегидрирования этилбензола - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Производство стирола по методу дегидрирования этилбензола

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 1802 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова Кафедра общей химической технологии Курсовая работа На тему: Производство стирола по методу дегидрирования этилбензола Вариант 1 Выполнила: Лукашина О.В. Группа: ХТ-404 Проверил: Брук Л.Г. Москва 2006 г. 1. Введение Стирол является одним из важнейших мономеров для производства синтетических каучуков и пластических масс. Дегидрирование алкилароматических соединений имеет большое промышленное значение для получения стирола и его гомологов. При этом стадия дегидрирования завершает двухстадийный процесс, который начинается с алкилирования бензола олефином: a) Получение этилбензола Синтез этилбензола алкилированием бензола этиленом осуществляют, применяя катализаторы на основе хлорида алюминия, фторида бора, фосфорной кислоты или цеолитов. Использование низких концентраций катализатора позволяет проводить процесс в жидкой фазе (катализатор суспензирован или растворен). Этот способ используют в России. Процесс проводят при и давлении 0,3-1,0 Мпа. В оптимальных условиях проведения процесса селективность получения этилбензола 99%. При проведении процесса очень важно не допускать избытка этилена в реакторе, так как это приводит к образованию диэтил- и полиэтилбензолов. Расход составляет 0,25 г на тонну этилбензола. Алкилирование бензола олефинами – типичная реакция электрофильного замещения. b) Стадия дегидрирования этилбензола Процесс проводят в присутствии катализатора. Наибольшее применение нашли катализаторы на основе оксида железа. Оптимальная температура при работе на этих катализаторах - , равновесный выход стирола не превышает 40-50 %. Для более полного превращения этилбензола в стирол понижают парциальное давление паров этилбензола, разбавляя его водяным паром ( масс. отн. водяной пар : этилбензол 2,5-3 :1). Примерно 70% стирола используется в производстве полистирола и пенополистирола. Из стирола также получают различные сополимеры: акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) – 9%, стирол-акрилонитрил (САН) – 1%, стирол-бутадиеновый каучук – 5%. Основное применение блоксополимеры находят в производстве обуви и адгезивов. Используются они также в асфальтовых смесях вместе с резиновой крошкой, полученной из вышедших из эксплуатации изделий. Подобный материал с улучшенными свойствами используется и как дорожное покрытие и как кровельный материал. Сополимеры этилен-бутилен-стирол и этилен-пропилен-стирол характеризуются широкой областью применения – от электроники и строительства до игрушек, бытовых изделий, мебельного производства. Все эти изделия длительное время выдерживают температуру до 110 , а также обладают повышенной стойкостью к воде, растворителям, кислотам, щелочам, средствам химической чистки. Ударопрочный АБС сополимер используют для интерьеров, облицовки холодильников, рефрижераторов. 2. Обзор альтернативных методов. 2.1. Пероксидный метод получения стирола (Халкон-процесс). Это процесс совместного синтеза стирола и оксида пропилена из ЭБ и пропилена. Этилбензол получают из бензола и этилена (см.выше). Оксид пропилена используется в синтезе простых полиэфиров, из которых получают полиуретаны. В этой области используется 66-70% производимого оксида пропилена, около 20 % оксида пропилена превращают в моно- и дипропиленгликоль (менее токсичные, чем этиленгликоли). Кроме того, из оксида пропилена в промышленных масштабах получают неионогенные ПАВ (проксанолы и проксамины), пропиленоксидные каучуки, аллиловый спирт, пропилен карбонат и т.д. a) Стадия жидкофазного окисления этилбензола Жидкофазное окисление этилбензола молекулярным кислородом – медленная цепная реакция с вырожденным разветвлением цепи. Ионы щелочных металлов увеличивают скорость процесса. Наряду с гидропероксидом этилбензола в процессе образуются побочные продукты: метилфенилкарбинол, ацетофенон и др. Процесс проводят при температуре 140-150 и давлении 0,3-0,5 Мпа. Скорость накопления гидропероксида в зависимости от температуры 35-80 , степень превращения этилбензола-15-17%, селективность- 82-85%. Реакции разложения гидропероксида в условиях окисления вносят довольно заметный вклад в образование побочных продуктов. Для повышения селективности реакторная система должна быть максимально приближена к системе идеального вытеснения ( обычно каскад 3-х и более реакторов).Концентрация гидропероксида этилбензола на выходе из каскада 10-12%. Перед эпоксидированием поток укрепляется до 25 %. Ионы щелочных металлов, инициирующие окисление этилбензола, перед эпоксидированием необходимо удалять. b) Реакция эпоксидирования пропилена: Эпоксидирование пропилена проводят при 115 . Степень конверсии гидропероксида этилбензола 97-98%, катализаторы – молибденсодержащие комплексы. Эффективность этого процесса зависит от многих факторов. Важнейшими из них являются температура, состав реакционной смеси, концентрация катализатора, время реакции, концентрация каталитических ядов в исходных продуктах. На практике используют каскадные системы из реакторов смешения (выход оксида пропилена- 83-86%) или комбинируют реактора смешения и вытеснения ( выход оксида пропилена – 90%). c) Реакция дегидратации метилфенилкарбинола: Дегидратацию метилфенилкарбинола проводят в газовой фазе при температуре 180-280 и атмосферном давлении. Катализатор . Степень конверсии метилфенилкарбинола - 85%, селективность 95%. 2.2. Окислительное метилирование толуола. Традиционные методы получения стирола базируются на переработке бензола и этилена, причем на синтез стирола расходуется 50% бензола и 10% этилена, производимых в мире. Растущая потребность в стироле стала лимитироваться производством бензола, что вынуждает вести поиск альтернативного сырья. В химическую переработку все шире стал вовлекаться толуол, 70% которого перерабатывается в бензол. В СССР был разработан процесс окислительного метилирования толуола. Главные продукты – этилбензол и стирол. В реакции также образуются бензол, фенол и крезол. Реакция протекает при 700-750 с суммарным выходом целевых продуктов более 90-95% при степени конверсии толуола 40-50% за один проход. Выход этилбензола и стирола – 45-50%. Содержание стирола в смеси с этилбензолом – 60%. Этот процесс открывает перспективу для создания комплексного промышленного производства бензола, стирола и фенолов в одну стадию из природного газа и толуола (добавки этана, пропана, изобутана, содержащиеся в природном газе инициируют процесс). Разработка такого процесса позволит заменить бензол, используемый в качестве сырья при производстве нефтехимических продуктов, на толуол, который является доступным продуктом как нефтепереработки, так и углехимии. 2.3. Процесс получения стирола из бутадиена. Фирма Dow Chemical разработала процесс получения стирола из бутадиена. a) Стадия получения винилциклогексена: На первой стадии бутадиен в жидкой фазе димеризуют в винилциклогексен при 100 и давлении 1,9Мпа на медь цеолитных катализаторах. Селективность образования винилциклогексена – 99%, при степени конверсии – 90%. b) Окислительное дегидрирование винилциклогексена Вторую стадию проводят в газовой фазе при 400 и 0,6Мпа. Степень конверсии винилциклогексена - 90%, селективность образования стирола – 92%. Технология этого процесса отрабатывается на пилотной установке. 2.4. Окислительное винилирование бензола Ряд японских фирм занимаются разработкой процесса получения стирола из бензола в одну стадию. Есть данные о том, что этот процесс идет в присутствии Rh катализаторов. 2.5. Синтез стирола через стильбен: Процесс окислительной димеризации толуола в стильбен (через образование 1,2-дифенилэтана) идет при 600 в присутствии гетерогенного катализатора . Реакция метатезиса стильбена с этиленом идет при 450 в присутствии гетерогенного катализатора . 3. Термодинамический анализ. Проведем термодинамический анализ основной реакции и вычислим условия проведения процесса. Определяем термодинамические данные всех веществ в уравнении реакции. Возьмем эти данные из справочника : , , , Определяем термодинамические параметры реакции: Реакция эндотермическая, протекает с поглощением теплоты, соответственно, требует затрат энергии. Подставляем полученные данные в выражение для константы равновесия : . Полученное уравнение можно использовать для анализа реакционной системы и определения условий проведения процесса. Построим график зависимости : Из графика видно, что процесс идет примерно при температурах Т>1018,4 K . Составим баланс для установления взаимосвязи между степенью конверсии х и константой равновесия К : Время, ф Н 2 0 1 0 0 ф 1-х х х По данным таблицы определим уравнение зависимости равновесной степени конверсии от константы равновесия реакции: Определим температурный интервал, в котором можно получить степень конверсии от 0,1 до 0,9 . Р = 1 атм . Пусть , х 1 =0,1 , тогда: , , откуда . Пусть , х 2 =0,9 , тогда: , , откуда . Построим диаграмму температур, рекомендуемых для ведения процесса: Исследуем влияние давления, при котором проводится процесс. Пусть х=0,9 , . , Таким образом, очевидно, что уменьшение давления повышает равновесную степень конверсии реагента. Вывод. Проведенный термодинамический анализ показывает, что степень конверсии х=0,9 достигается при проведении процесса при следующих условиях: давление 0,0023 атм , температура 764,57 К ; или же при нормальном давлении при 1137,3 К и выше. 4. Технология дегидрирования этилбензола в стирол. Этилбензольная шихта подогревается в теплообменнике 1 до 70-95 за счет теплоты химически загрязненного конденсата и подается в испаритель 2 вместе с небольшим количеством водяного пара. Из испарителя пары шихты с температурой 160 поступают в перегреватель 3 , где перегреваются до 500-550 за счет теплоты перегретого водяного пара, выходящего из межступенчатого подогревателя реактора 4 2 . Из перегревателя пары шихты направляются на дегидрирование в реактор 4 1 . Теплота, необходимая для реакции, подводиться с водяным паром, перегретым в печи 5 до 700-750 . Пароэтилбензольная смесь на входе в реактор 4 1 имеет температуру 560-630 . За счет эндотермической реакции после первого реактора температура контактного газа снижается до 570 . Контактный газ из реактора 4 1 поступает в межступенчатый подогреватель 6 ,где подогревается до 580-630 , и затем направляется во второй реактор 4 2 . Контактный газ из реактора 4 2 с температурой 570 поступает в котел-утилизатор 7 . Охлажденный до 180-200 контактный газ из котла-утилизатора 7 направляется в пенный аппарат 8 , где происходит дальнейшее охлаждение контактного газа и отмывка его от механических примесей. Охлажденный контактный газ поступает на конденсацию. Конденсация осуществляется последовательно в конденсаторах 10 , 12 , 13 , 14 . Полученные конденсаты стекают в отстойную емкость 16 , где происходит расслаивание на водный и углеводородные слои. Верхний углеводородный слой, называемый печным маслом, самотеком поступает в сборник 19 , где заправляется ингибитором гидрохиноном, и направляется на ректификацию. Нижний водный слой – химически загрязненный конденсат – собирается в емкость 17 и насосом подается на отмывку контактного газа в пенный аппарат 8 , откуда конденсат после охлаждения в теплообменнике 1 направляется на очистку от механических примесей. Несконденсировавшийся газ после конденсаторов компримируется и поступает в линию топливного газа. Условия и показатели процесса дегидрирования этилбензола в стирол. Температура парогазовой смеси на входе в 1-й реактор, 560-630 Температура контактного газа на выходе из 1-го реактора, 550-590 Температура контактного газа, На входе во 2-ой реактор 560-630 На выходе из 2-го реактора 550-600 Объемная скорость подачи сырья, 0,5 Массовое соотношение этилбензол : водяной пар Выход стирола в расчете на пропущенный этилбензол, %(масс.) После 1-го реактора 30-36 После 2-го реактора 50-54 5. Расчет материального баланса. Показатель Величина Конверсия этилбензола, % 40,0 Селективность процесса, % 90,0 Содержание стирола в оборотном этилбензоле, %(масс.) 1,0 Содержание этилбензола в стироле-ректификате, %(масс.) 0,5 Содержание в несконденсировавшихся газах, м.д.: · Водород · Метан · Этилен - - - Расход этилбензола на образование (доли): · Толуола · Бензола 0,06 0,04 Базис расчета, кг стирола-ректификата 1000 Блок 1 (смешение): Составим уравнения последовательно по блокам. Так для блока смешения (1) можно составить следующие уравнения. По потокам в целом: По этилбензолу: По стиролу: Так как уравнения оказались взаимозависимы, то мы оставим и будем пользоваться в дальнейшем только вторым и третьим. Блок 2 (дегидрирование): По непрореагировавшему этилбензолу: По образовавшемуся стиролу: По толуолу: По бензолу: По несконденсировавшимся газам: Блок 3 (конденсация и сепарация): По этилбензолу: По стиролу: По бензолу: По толуолу: По потокам в целом: Блок 4 (ректификация): По этилбензолу: (0,5% - содержание этилбензола в стироле-ректификате по массе) По стиролу: (99,5% - содержание чистого стирола в стироле-ректификате по массе) По толуолу: По бензолу: По потокам в целом: Составы потоков: № потока Индекс потока Содержание компонентов Примечание 1 этилбензол исходный 2 этилбензол, стирол оборотный 3 этилбензол, стирол 4 этилбензол, стирол, толуол, бензол, водород, метан, этилен 5 метан Несконденсировавшиеся газы 6 водород 7 этилен 8 этилбензол, стирол, бензол, толуол 9 толуол 10 этилбензол, стирол Базис расчета. Стирол-ректификат. 11 бензол Система уравнений: (масса чистого стирола в стироле-ректификате). (масса этилбензола, содержащегося в стироле-ректификате) (стирол-ректификат) (количество стирола на входе в 4ый блок); ; , отсюда получаем (количество этилбензола на входе во второй блок (реактор)) Теперь найдем количество непрореагировавшего этилбензола: Вычислим количества образовавшихся побочных продуктов (толуола и бензола): (масса образовавшегося толуола) (масса образовавшегося бензола) Найдем количество оборотного этилбензола, зная что : (количество исходного этилбензола) (масса исходного этилбензола) Зная, что в потоке рецикла содержится 99%(по массе) чистого этилбензола, можем найти массу и количество стирола, содержащегося в оборотом этилбензоле: (масса потока рецикла) (масса стирола, содержащегося в рецикле) Находим количество образовавшегося стирола (на выходе из второго блока), зная, что : Определяем количества несконденсировавшихся газов: (количество метана) (количество водорода) (количество этилена) Материальный баланс химико-технологической системы дегидрирования этилбензола в стирол Введено Получено Статья прихода Масса, кг % Статья расхода Масса, кг % Этилбензол 1131,8 100 Стирол Толуол Бензол Метан Водород Этилен Этилбензол 995 58,679 33,167 10,205 19,462 11,906 5,0000 87,789 5,1773 2,9263 0,90039 1,7171 1,0505 0,44115 Всего: 1131,8 100 Всего: 1133,4 100 Невязка 1,6 6. Показатели процесса 6.1. Степень превращения 6.2. Выход продукта 6.3. Полная селективность 7. Список используемой литературы 1) Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988 2) Кирпичников П.А., Береснев В.В., Попова Л.М. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. – Л.: Химия, 1986 3) Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. – М.: Химия, 1973 4) Ошанина О.В., Брук Л.Г., Темкин О.Н. Альтернативные методы получения продуктов основного органического синтеза. – М.:МИТХТ, 2002
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Вламывается непримиримая революционерка в кабинет государственного деятеля и говорит: "Мам, дай денег".
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru