Курсовой проект новенький. Окисление изопропилбензола
 Скачать 3.5 Mb.
|
|
2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ Окислительная шихта, поступающая от насосов № 61,2 (отделение 102), проходит подогреватели № 5а1,2, работающие параллельно, где подогревается за счет тепла химочищенной воды с решиферов колонн окисления № 21-6. Измеряется и регистрируется температура химочищенной воды (поз.30). Измеряется и регистрируется температура окислительной шихты после подогревателей № 5а1,2(поз.7). Нагретая шихта затем поступает в два последовательно работающих теплообменника № 5б,в, где подогревается до температуры реакции (не более 125ºС). Температура шихты после теплообменника № 5б регулируется автоматически регулятором (поз.4), клапан которого установлен на линии подачи пара давления 5 кгс/см2 в теплообменник № 5б. Температура после подогревателя № 5в регистрируется (поз.3). Технологической схемой предусмотрена возможность исключения из работы одного из теплообменников № 5б или № 5в. Пар давления 12 кгс/см2 принимается в отделение 101 из цеха № 9. Измеряется расход (поз.35) и температура пара давления 12 кгс/см2 (поз.72). Для снижения давления пара производится его дросселирование до давления 5 кгс/см2 регулятором давления (поз.9), клапан которого установлен на трубопроводе от коллектора пара давления 12 кгс/см2 в коллектор пара давления 5 кгс/см2. Пар давления 5 кгс/см2 подаётся на обогрев теплообменников № 5б,в. Окислительная шихта после теплообменников № 5б,в поступает в верхнюю часть колонны окисления № 21-6. Регистрируется расход окислительной шихты в колонны окисления № 21-6(поз.8). Уровень вверху окислительных колонн № 21-6 регулируется регулятором уровня (поз.17), клапан которого установлен на линии подачи окислительной шихты из отделения 102 в колонну № 21-6. Воздух в отделение 101 поступает из компрессорного отделения. Регистрируется расход воздуха (поз.1), давление воздуха (поз.2). Воздух с давлением 5-6 кгс/см2 проходит фильтры № 11-4, где очищается от механических примесей, масла и частично от влаги, и подается в кубовую часть окислительной колонны № 21-6. Постоянство расхода технологического воздуха на систему окисления регулируется автоматически регулятором расхода (поз.13), клапан которого установлен на линии подачи воздуха после фильтра. Для предотвращения попадания реакционной массы в трубопровод подачи воздуха, на этой линии установлен обратный клапан. Окисление в колонне ведется под давлением 3,0 0,2 кгс/см2 в верху колонны и регулируется регулятором давления (поз.28), клапан которого установлен на линии подачи абгазов в буфер-глушитель № 111. Окисление изопропилбензола кислородом воздуха в гидроперекись протекает с выделением тепла по реакции: СН3СН3 СН + О2С−ООН СН3СН3 изопропилбензол гидроперекись ИПБ Реакция окисления изопропилбензола экзотер мична: тепловой эффект составляет 29,6 ккал/ г∙моль ГП ИПБ. Наряду с основной реакцией получения ГП ИПБ происходит частичный распад гидроперекиси на диметилфенилкарбинол и ацетофенон: СН3СН3 СООН CОН + ½ О2 СН3СН3 гидроперекись диметилфенилкарбинол изопропилбензола Реакция экзотер мична: тепловой эффект составляет 42 ккал/г∙моль ДМФК. СН3 О СООН CСН3 + СН3ОН СН3 гидроперекись ацетофенонметиловый изопропилбензола спирт Реакция экзотер мична: тепловой эффект составляет 82,5 ккал/г∙моль АЦФ. Выделившийся при этом метиловый спирт в присутствии атомарного кислорода окисляется до муравьиной кислоты, которая, окисляясь, разлагается на двуокись углерода и воду. СН3ОН + ½ О2 СН2О + Н2О СН2О + ½ О2 НСООН + 10,8 ккал/г∙моль муравьиной кислоты НСООН + ½ О2 СО2 + Н2О Тепло реакции окисления отводится охлаждающей химочищенной водой, циркулирующей в решиферах секций колонны, температура секций окислительной колонны регулируется автоматически регуляторамим температуры (поз.161-9), клапаны которых установлены на линиях подачи химочищенной воды в решиферы секций. Окисление ведется при температуре по секциям колонн № 21-6: - с 1-ой по 5-ую секции включительно – не выше 125оС - на 6-ой, 7-ой секциях – не выше 122оС - на 8-ой, 9-ой секциях – не выше 120оС. При завышении температуры по секциям колонн окисления № 21-6 выше регламентной возможен процесс распада гидроперекиси изопропилбензола со взрывом вследствие цепной реакции. В случае завышения температуры в колонне окисления № 21-6 при следующих значениях: - на 1-5 секциях - 126оС - на 6,7 секциях - 123оС - на 8,9 секциях - 121оС срабатывает блокировка и сигнализация: прекращается подача технологического воздуха на колонну (закрывается отсечной клапан на линии подачи технологического воздуха). Химочищенная вода для охлаждения секций колонн окисления № 21-6 подается из емкости № 69 насосом № 701,2 в коллектор химочищенной воды, откуда поступает в решиферы секций. Регистрируется температура химочищенной воды, подаваемой в решиферы секций колонн окисления № 21-6(поз.10). В коллекторе прямой химочищенной воды поддерживается давление не менее 2,5 кг/см2 автоматически регулятором (поз.12), клапан которого установлен на линии перепуска химочищенной воды у линии нагнетания насоса № 701,2 в линию его всаса. После решиферов обратная химочищенная вода собирается в коллектор и проходит подогреватели № 5а1,2, где охлаждается за счет отдаваемого тепла для подогрева шихты. Затем обратная химочищенная вода поступает в холодильник № 72, охлаждаемый промышленной водой. Далее охлажденная в холодильнике № 72 химочищенная вода поступает в холодильник № 73, охлаждаемый захоложенной водой (+7ºС), после чего химочищенная вода поступает в емкость № 69. Регистрируется уровень в емкости № 69 (поз.11). Технологической схемой предусмотрена возможность исключения из схемы одного из холодильников № 72 или № 73. Технологической схемой предусмотрена возможность закрытого дренирования парогазовых пробок из межтрубного пространства холодильников № 72, 73 в сборник № 35. Технологической схемой предусмотрена возможность сброса части химочищенной воды из емкости № 69 по переливной линии в емкость № 10 или в химсточную канализацию. Технологической схемой предусмотрена возможность подпитки уровня в емкости № 69 конденсатом от насосов № 501,2. В случае снижения давления химочищенной воды ниже 2,5 кгс/см2 из-за останова насоса № 701,2, либо по причине срабатывания блокировки, в линию нагнетания насоса № 701,2 и в секции колонн окисления автоматически подается промышленная вода. Открываются отсечные клапаны: 1. На линии подачи промышленной воды (поз.12в). 2. На линии обратной воды (поз.12г). Закрываются отсечные клапаны: 1. На линии химочищенной воды после решиферов в холодильник № 72 (поз.12б). 2. На линии подачи промышленной воды в холодильник № 72 (поз.12а). В колонне окисления № 21-6 реакционная масса по мере своего движения по тарелкам сверху вниз колонны постепенно обогащается гидроперекисью ИПБ, не более чем до 30,5% весовых на выходе из колонны. Из кубовой части колонны № 21-6 реакционная масса поступает в напорную емкость № 12. Отбор реакционной массы окисления регулируется автоматически регулятором (поз.19), клапан которого установлен на линии подачи реакционной массы в емкость № 12. Технологической схемой предусмотрена возможность опорожнения колонны окисления № 21-6 в подземную емкость № 10 в случае возникновения аварийной ситуации вручную арматурой. Кроме того, на линии освобождения колонны окисления № 21-6 в емкость № 10 установлены электрозадвижки. Слив реакционной массы с РУКЦ колонн окисления № 21-6 также производится в емкость № 10. Уровень в емкости № 10 регистрируется (поз.20). Из подземной емкости № 10 реакционная масса насосом № 11 откачивается в емкость № 21. Технологической схемой предусмотрена возможность подачи реакционной массы из емкости № 10 насосом № 11 по переливной линии емкости № 12 в отделение 102. В случае аварийного выброса реакционной массы с верха колонны окисления № 21-6 технологической схемой предусмотрена работа сепаратора № 67, предназначенного для отделения жидкости от газов. Отделившаяся от газов реакционная масса сливается в подземную емкость № 10, а газ сбрасывается через воздушку. Уходящий сверху колонны окисления № 21-6 обедненный кислородом воздух (абгазы) вместе с парами ИПБ поступает для охлаждения и конденсации паров ИПБ в конденсатор № 61-6, охлаждаемый промышленной водой. Сконденсированные пары ИПБ через расширитель сливаются в сборник № 8. Несконденсированные пары ИПБ поступают в конденсатор № 71-6, охлаждаемый захоложенной водой (+7ºС). Сконденсированные пары ИПБ через расширитель сливаются в сборник № 8. Освобожденные от ИПБ абгазы поступают в сепаратор № 109 на узел очистки абгазов, либо помимо этого узла в буфер-глушитель № 111. Регистрируется температура абгазов после холодильников № 71-6(поз.29) Сконденсированный в конденсаторах № 61-6 и 71-6 ИПБ самотеком поступает в сборник № 8, откуда дросселируется в емкость № 21.Уровень в сборнике № 8 регулируется автоматически регулятором (поз.21), клапан которого установлен на линии подачи обратного ИПБ из сборника № 8 в емкость № 21. Технологической схемой предусмотрена возможность подачи обратного ИПБ из сборника № 8 в разделительные колонны № 361,2, 371,2, 381,2 на узел осушки. 3.ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, ОБРАЩАЮЩИХСЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ Таблица 1
4.Материальный баланс установки окисления ИПБ в гидроперекись изопропилбензола Составить материальный баланс установки окисления изопропилбензола мощностью 70000 тонн в год по фенолу. Исходные данные для расчёта: Окислитель-кислород воздуха Время работы установки-8280 ч/год Расходный коэффициент по гидроперекиси изопропилбензола-1/8 т/т фенола Коэффициент расхода воздуха-0,17 кг/кг изопропилбензола Степень использования кислорода воздуха-0,85. Характеристика сырья: ИПБ из цеха алкилирования: ИПБ-99,7% масс; этилбензол-0,1% масс; н- пропилбензол-0,2% масс. Воздух технологический: Кислород-21% об; азот-79% об. Производительность по фенолу=70000тонн/год Производительность по фенолу: Требуемое количество ГП ИПБ G(ГПИПБ)=8454,11 1,8=15217,39 кг/ч; молярная масса ГП ИПБ-152 кг/кмоль, отсюда количество ГП ИПБ 15907/152=100,11кмоль/ч. Скорость накопления продуктов принята следующей: ГП ИПБ-13% масс/ч; ДМФК-0,5 масс/ч; АЦФ-0,12% масс/ч. Рассчитаем время реакции до накопления 30,55% масс ГП ИПБ в реакционной массе: на накопления 13% требуется 60 мин., тогда на накопления 30,55%: За время реакции 141 мин. в реакционной массе образуется следующее количество компонентов: ГП ИПБ-13141/60=30,55% масс; ДМФК-0,5141/60=1,18% масс; АЦФ-0,12141/60=0,28% масс. Рассчитаем массовое и мольное количество образовавшихся продуктов: 15217,39 кг/ч ГП ИПБ составляет 30,55% реакционной массы, тогда: 1,18% масс-587,77 кг/ч ДМФК 0,28%масс-139,47 кг/ч АЦФ Из уравнения: СН3СН3 СООН CОН + ½ О2 СН3СН3 гидроперекись диметилфенилкарбинол изопропилбензола следует,что на образование ДМФК расход ГПИПБ составляет: Кислорода образуется: Из уравнения: СН3 О СООН CСН3 + СН3ОН СН3 гидроперекись ацетофенон метиловый изопропилбензола спирт следует, то на образование АЦФ расход ГПИПБ составляет: Спирта образуется: Из уравнения: СН3ОН + ½ О2 СН2О + Н2О СН2О + ½ О2 НСООН Кислорода прореагировало: Кислоты образовалось: Воды образовалось: Из уравнения: |