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%!

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:


  1. 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.


  1. 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.


  1. Обзор альтернативных методов.


    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.


  1. 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.


  1. 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%).


  1. Реакция дегидратации метилфенилкарбинола:



Дегидратацию метилфенилкарбинола проводят в газовой фазе при температуре 180-280 и атмосферном давлении. Катализатор . Степень конверсии метилфенилкарбинола - 85%, селективность 95%.


    1. 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.


    1. Процесс получения стирола из бутадиена.


Фирма Dow Chemical разработала процесс получения стирола из бутадиена.


  1. 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%.


  1. 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.


    1. 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.


    1. 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 .


  1. 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>1018,4K.

Составим баланс для установления взаимосвязи между степенью конверсии х и константой равновесия К:

Время, ?

Н2

0

1

0

0

?

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 , х1=0,1, тогда:

,

, откуда .

Пусть , х2=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 764,57К; или же при нормальном давлении при 1137,3К и выше.


  1. 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 42. Из перегревателя пары шихты направляются на дегидрирование в реактор 41. Теплота, необходимая для реакции, подводиться с водяным паром, перегретым в печи 5 до 700-750.

Пароэтилбензольная смесь на входе в реактор 41 имеет температуру 560-630. За счет эндотермической реакции после первого реактора температура контактного газа снижается до 570. Контактный газ из реактора 41 поступает в межступенчатый подогреватель 6,где подогревается до 580-630, и затем направляется во второй реактор 42. Контактный газ из реактора 42 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



  1. 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





  1. Показатели процесса


    1. Степень превращения

    1. Выход продукта

    1. Полная селективность

  1. 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

1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Моему малышу на днях исполнится 28 годиков… мы уже 190 см и 85 кг… и размер пинеток 48)
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

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