ВВЕДЕНИЕ
Химическая промышленность - комплексная отрасль, определяющая, наряду с машиностроением, уровень НТП, обеспечивающая все отрасли народного хозяйства химическими технологиями и материалами, в том числе новыми, прогрессивными и производящая товары массового народного потребления. Химическая промышленность представляет одну из ведущих отраслей тяжёлой индустрии, является научно технической материальной базой химизации народного хозяйства и играет исключительно важную роль в развитии производительных сил, укреплению обороноспособности государства и в обеспечении жизненных потребностей общества. Она объединяет целый комплекс отраслей производства, в которых преобладают химические методы переработки предметов овеществленного труда (сырья, материалов), позволяет решить технические, технологические и экономические проблемы, создавать новые материалы с заранее заданными свойствами, заменять металл в строительстве, машиностроении, повышать производительность и экономить затраты общественного труда. Химическая промышленность включает производство нескольких тысяч различных видов продукции, по количеству которых уступает только машиностроению.
Значение химической промышленности выражается в прогрессивной химизации: расширяется производство ценных промышленных продуктов; происходит замена дорогого и дефицитного сырья более дешёвым и распространённым; производится комплексное использование сырья; улавливаются и утилизируются многие производственные отходы, в том числе вредные в экологическом отношении. На базе комплексного использования разнообразного сырья и утилизации производственных отходов химическая индустрия образует сложную систему связей со многими отраслями промышленности и комбинируется с переработкой нефти, газа, угля, с чёрной и цветной металлургией, лесной промышленностью. Из таких сочетаний складываются целые промышленные комплексы.
Потребители продукции химической промышленности находятся во всех отраслях промышленности. Машиностроение нуждается в пластических массах, лаках, красках; сельское хозяйство- в минеральных удобрениях, препаратах для борьбы с вредителями растений, в кормовых добавках (животноводство); транспорт- в моторном топливе, смазочных материалах, синтетическом каучуке. Химическая и нефтехимическая промышленность становится источником сырья для производства товаров широкого потребления, особенно химических волокон и пластмасс. Самолётостроение, реактивная техника, радиолокация, космическая техника, ракетостроение немыслимы без использования синтетических материалов и новых видов синтетического горючего.
Современная промышленность насчитывает свыше 40 тыс. видов различных изделий из каучуков и резины: автомобильные и авиационные шины, обувь, плащи, предметы санитарии и гигиены, спорта, изоляция электропроводов и кабелей, приводные ремни и транспортные ленты и много других.
Химическая промышленность стала необходимостью, к которой привыкло все человечество.
Республика Башкортостан славится химическими производствами. Большинство этих химических производств находится в нашем городе. Одним из них является завод синтетического каучука. На этом заводе производят каучука различных марок. Цех И-4 ведет процесс «Выделения и очистки изопрена». Без этого цеха было бы невозможно получать изопреновый каучук.
1 литературный обзор
1.1 Выбор метода производства. Способы получения готового продукта и обоснование выбранного метода
Из большого числа известных способов получения изопрена в промышленности реализованы следующие четыре способа:
Из изобутилена и формальдегида. Химизм (две стадии)
CH3
СH3 - С = СН2 + 2СН20 → СHз — С — СH2 - СН2
СH3 О СН2 О
изобутилен формальдегид 4,4 диметилаксан
СН3
СHз
— С
— СH2
- СН2
CH2
= C – CH - CH2
+
CH2O
+ H2O
О СН2 О СН3
Одним из преимуществ синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида перед другими способами является высокая чистота продукта при сравнительно простых способах его выделения и очистки.
Из изоамиленов способом каталитического дегидрирования. Химизм (три стадии)
СН3
CH2 = CH - CH3 + CH2 = CH - CH3 → CH2 = C - CH2 - CH2 - CH3
СН3
2-метилпентен 1
CH3
CH2 = C - CH2 - CH2 - CH3 → CH3 - C = CH - CH2 - CH3
CH3
СН3 - С =СН - СН2 – CH3 → CH2 = C – CH = CH2 + CH4
СН3 СН3
изопрен
Достоинства: дешевое сырье, несложность технологического процесса, низкие капиталовложения, получение изопрена высокой чистоты.
1.1.3 Синтез изопрена из ацетилена и ацетона Химизм (три стадии)
CH3
CH3 – CO – CH3 + CH ≡ CH KOH→ CH3 – C – C ≡ CH
OH
диметилацетиленил карбинол
CH3 CH3
CH3 – C – C ≡ CH +H2→ CH3 – C – CH = CH2
OH OH
Диметилвинилкарбинол
CH3
CH3 – C – CH ≡ CH2 →-H2O CH2 = C – CH = CH2
OH CH3
изопрен
Достоинства: мягкие условия проведения реакции, высокий выход продуктов на всех стадиях, высокая чистота изопрена.
Недостатки: высокая стоимость сырья, взрывоопасность ацетилена.
Из изопентана каталитическим дегидрированием в две стадии (в одну стадию)
Производство изопрена из изопентана может осуществляться как в две стадии, так и в одну. При двухстадийном способе изопентан дегидрируется в изоамилены на одном катализаторе, затем из изопентан-изоамиленовой смеси выделяются изоамилены, которые дегидрируются в изопрен на другом катализаторе. Одностадийный способ отличается тем что дегидрирование изопентана или изопентан-изоамиленовых смесей в изопрен происходит на одном катализаторе, при этом нет необходимости в разделении изопентана и изоамиленов.
На первой стадии дегидрирования изопентана образуются изоамилены (три изомера):
CH2 = C – CH2 – CH3
CH2
CH3 – CH – CH2 – CH3 CH3 – C = CH – CH3
CH3 CH3
CH2 = CH – CH – CH3
CH3
Преимущественно образуется изомер 2 (65%).
Кроме основной реакции идут побочные реакции с образованием легких углеводородов (С1С4), тяжелых углеводородов (С6 и выше), углекислого газа, угарного газа и кокса.
Разрабатывались различные варианты аппаратурного оформления процесса дегидрирования изопентана в «кипящем» слое пылевидного катализатора.
Процесс оформлен как непрерывно действующая система с «кипящим» слоем пылевидного катализатора, циркулирующего в реакционно-регенерационном блоке. Реактор и регенератор расположены на одном уровне, транспортирование катализатора осуществляется в потоке высокой концентрации.
Достоинством процесса дегидрирования изопентана в «кипящем» слое пылевидного катализатора являются: простота аппаратурного оформления и гибкость процесса, подвод тепла в зону реакции циркулирующим катализатором, простой и надежный способ транспортирования катализатора.
Недостатками процесса являются: невысокие виды в системе с «кипящим» слоем, большие потери катализатора, наличие трудностей утилизации отработанного катализатора.
(3, с.243)