2.5 Новшество, введённое в проект
Замена распылительного устройства водорода в нижней части реактора на другое устройство, позволяющее более полно расходовать водород, подаваемый в реактор.
Попадая под распределительную решётку с насадками, водород, как лёгкий газ, стремится быстрее подняться вверх, при этом он находит кратчайший путь среди насадок и поднимается по одной траектории.
Большую роль в распределении водорода под решёткой с насадками играет само распределительное устройство. Имея отверстия только с одной стороны (сверху), существующий в реакторе гидрирования распределитель не обеспечивает полное взаимодействие водорода с ацетиленовыми углеводородами. На рисунке 1 показано, что водород проходит не через весь объём насадок.
Увеличив площадь распыления водорода под слоем насадки, можно добиться более полного использования водорода, подаваемого в реактор и уменьшить отходы ещё не отработанной насадки (поскольку отработанная насадка заменяется на новую без учёта процентного соотношения использования насадки).
На рисунке 2 показано распределительное устройство с большей площадью выходных отверстий для водорода.
В качестве распылительной насадки используется пемза.
Пемза — пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Цвет пемзы в зависимости от содержания и валентности железа изменяется от белого и голубоватого до желтого, бурого и чёрного. Пористость достигает 60 %. Твердость по шкале Масса около 6, плотность 2-2,5 г/см3, объемная масса 0,3-0,9 г/см3. Большая пористость пемзы обуславливает хорошие теплоизоляционные свойства, а замкнутость большинства пор — хорошую морозостойкость.
Главное достоинство пемзы, позволяющее использовать её в процессе - пемза огнестойка и химически инертна.
Рисунок 1. Распылитель водорода в реакторе гидрирования
Рисунок 2. Распылительное устройство в реакторе гидрировании
2.4 Устройство и принцип действия основного аппарата.
Реактор гидрирования представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, в котором установлены две решетки, верхняя и нижняя. На нижнюю решетку с сеткой загружается катализатор «Никель на кизельгуре», на верхнюю решетку загружается теплоноситель.
На верхнюю крышку закреплена сетка для предотвращения уноса катализатора.
Для выгрузки отработанного катализатора предусмотрен люк в боковой части реактора.
Количество одновременно включенных в работу реакторов зависит от объемной скорости подачи изопрен-изопентановой фракции и активности катализатора.
Рисунок 3 -основной аппарат - реактор гидрирования
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Материальный баланс
Материальный баланс составляется для определения количества и состава веществ, участвующих в процессе. Он основан на законе сохранения массы: масса введенных в процесс веществ должна равняться массе полученных продуктов, полупродуктов и отходов с учетом потерь
Схема материальных потоков
РТ 1,2,3 - реактор гидрирования ацетиленовых примесей в изопрене. СП5 - сепаратор, для разделения газо - жидкостной смеси.
АТ6 - дополнительная конденсация изопрена.
3.1.2 Исходные данные
- Производительность установки по товарному продукту, т/год 82 000
Технологические потери изопрена, %(масс.) 2,5
- Состав сырья и готового продукта, % (масс):
-
Исходная смесь
После гидрирования
X i+n пентан
1,35
2,06
X б + г пентены
1,41
1,42
в - пентены
0,87
0,8793
Изопрен
95,87
95,64
Изопропилацетилен
0,48
0,0005
З-бутен-1-ин
0,02
0,0002
Мольное соотношение ацетиленовые : водород 5 : 1
Плотность изопреновой фракции, кг/м 678,4
Состав отдувки, %(масс):
-
Водород
73,24
X i+nпентан
3,98
1б + з пентены
1,39
в - пентены
6,12
Изопрен
15,27
количество изопропилацетилена, вступившего в реакцию, %(масс.) 99,9
количество З-бутен-1-ина, вступившего в реакцию, %(масс.) 99
количество в - пентена, вступившего в реакцию, %(масс.) 1
количество Е б + г пентены, вступившего в реакцию, %(масс.) 2
степень конверсии изопрена, % 97
Химизм
CH ≡ C - CH = CH2 + H2 → CH2 = CH - CH = CH2 + Q (1)
CH3 CH3
CH ≡ C – CH – CH3 + H2 CH2 = CH – CH2 – CH3 + Q (2)
CH3 CH3
CH2 = CH – CH = CH2 + H2 CH2 = CH – CH – CH3 + Q (3)
CH3 CH3
CH2 = CH – CH = CH2 + H2 CH3 – CH2 – CH = CH2 + Q (4)
CH3 CH3
CH2 = CH – CH = CH2 + H2 CH3 – CH2 – CH – CH3 + Q (5)
CH3 CH3
CH3 - CH2 - CH = CH2 + H2 CH3 – CH – CH – CH3 + Q (6)
CH3 CH3
CH3 - CH = C – CH3 + H2 CH3 – CH – CH – CH3 + Q (7)
CH3 CH3