Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
Бугульминский филиал
Кафедра химической технологии органических материалов
Курсовой проект
по дисциплине ______Технология химических производств_______________
на тему ____Производство стирола дигидрированием этилбензола__________
____________________________________________________________________
Выполнил _____Васильева Е.С. _______
Специальность__080200 Менеджмент_ ___________________________________
Курс _______2_________
Группа ____1205______
Проверил __Старшов М. И.__________
Оценка ___________________________
Дата _____________________________
Бугульма – 2013 г.
Содержание
Министерство образования и науки Российской Федерации 1
«Казанский национальный исследовательский технологический университет» 1
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 1
по дисциплине ______Технология химических производств_______________ 1
7
Введение 8
1. Теоретическая часть 10
1.2 Физико-химические свойства сырья 12
1.3 Физико-химические свойства целевого продукта и его применение 14
Стирол (винилбензол, фенилэтилен) С6Н5-СН=СН2 – бесцветная жидкость с характерным сладковатым запахом, с температурой кипения 145,2 оС, с температурой плавления – 30,6 оС и с плотностью 0,906 т/м3. Плохо растворим в воде, образуя с ней азеотропную смесь с температурой кипения 34,8 оС, смешивается во всех отношениях с изопреном, этанолом, диэтиловым эфиром, ацетоном, четыреххлористым углеродом. Хорошо растворяет различные органические вещества. Критическая температура стирола составляет 373 оС. 14
Пары стирола образуют с воздухом в узком интервале концентраций взрывчатые смеси с пределами воспламенения 1,1 и 6,1 % об. 14
Температура вспышки стирола равна 34 оС, температура воспламенения 490 оС. 14
Стирол легко полимеризуется. Тепловой эффект полимеризации стирола составляет 74,5 кДж/моль. 14
Стирол легко окисляется кислородом воздуха с образованием бензальдегида и формальдегида и перекисей, инициирующих его полимеризацию. Стирол легко полимеризуется с выделением тепла, особенно при нагревании, образуя метастирол – стекловидную твердую массу, которая представляет твердый раствор полистирола в стироле. 14
Стирол используют преимущественно как мономер для производства полистирола, бутадиенстирольных каучуков, сополимеров с акрилонитрилом, винилхлоридом и другими мономерами. В меньших количествах применятся в качестве растворителя полиэфирных пластмасс и для модификации алкидных полимеров, а также в качестве добавки к моторному топливу. Мировое производство стирола составляет около 12 млн. т в год. 14
Одной из важных областей применения стирола является использование его как компонента сополимеризации с бутадиеном для производства синтетического каучука. 14
Основные химические свойства стирола: 15
1) гидратация: . Исходные продукты: стирол, вода. Конечный продукт: α-фенилэтиловый спирт. 15
2) гидрирование: (этилбензол) 15
3) галогенирование: (1,2-дибромэтилбензол – конечный продукт) 15
1.4 Исторический очерк производства 16
Стирол впервые был выделен и идентифицирован в 1839 году Эдуардом Симоном из стиракса – смолы амбрового дерева. Им же было дано современное название углеводорода. 16
Ш. Жерар и А. Каур в 1841 году получили стирол разложением коричной кислоты, определили его состав и дали название «циннамон». 16
В 1845 году Э.Копп установил тождественность обоих веществ. 16
В 1867 А. Бертло синтезировал стирол, пропуская через раскаленную трубку смесь паров бензола и ацетилена. Он же установил присутствие стирола в ксилольной фракции каменноугольной смолы. Стирол содержится также во многих продуктах термической деструкции органических веществ, в продуктах пиролиза природного газа, крекинга и пиролиза нефтепродуктов и сланцевом масле. 16
Промышленное производство стирола в нашей стране было организовано в 1949 году на Воронежском заводе синтетического каучука из этилбензола, получаемого алкилированием бензола. В 60-х годах установки алкилирования с использованием этилена обратного коксового газа мощностью не более 10 тысяч тонн в год создаются на заводах по производству синтетического аммиака. 16
В 1966 – 70 годах строятся уже специальные цехи по производству этилбензола и стирола на его основе мощностью 40 тысяч тонн в год на нефтехимических предприятиях. 16
В период 1976 по 80-е годы вводятся в строй мощные специализированные системы по производству стирола из этилбензола в ПО «Нижнекамскнефтехим», на заводе пластмасс в городе Шевченко, в Узловском ПО и др. Мощность этих систем достигает 300 тысяч тонн в год, установки автоматизируются и оснащаются современными компьютерами. 16
1.5 Основные промышленные способы производства 17
Производство стирола - крупнотоннажное, единичная мощность современных агрегатов составляет 150-300 тысяч тонн стирола в год. 17
1) Основным промышленным способом производства стирола является в настоящее время дегидрирование этилбензола. Перспективным может быть получение стирола из фракции C8 пиролизной смолы. 17
Дегидрирование этилбензола в стирол протекает по реакции: C6H5CH2CH2 → C6H5CH=CH2 + H2 17
Реакция - эндотермическая и протекает с увеличением объема. Соответственно с повышением температуры и снижением парциального давления углеводорода увеличивается степень превращения этилбензола в стирол. 17
2) Получение стирола методом окисления этилбензола и пропилена. 17
Одновременно этим методом получают два ценных продукта - окись пропилена и стирол 17
При этом выход окиси пропилена невысок. Этот метод разработан фирмой Halcon (США). Реакция эпоксидирования протекает с высокой скоростью и селективностью только в присутствии растворимых катализаторов (солей молибдена, вольфрама, ванадия, титана и др.). Могут использоваться нафтенаты, которые имеют практическое значение. Наиболее эффективны по скорости и селективности растворимые соли молибдена и вольфрама. Высокие селективность и выход пропиленоксида в присутствии солей молибдена и вольфрама объясняется тем, что в растворах этих солей непроизводительный распад органического пероксида минимальный и, соответственно, селективность наибольшая. 17
Процесс осуществляют в жидкой фазе при 2-5 кратном избытке олефина по отношению к гидропероксиду и 80-110 °С. Давление 2-7 МПа. Количество катализатора 0,001-0,005 моль на 1 моль гидропероксида. Время реакции до 2 часов. Степень превращения гидропероксида этилбензола в стирол – 95 % (мол). Селективность по ГПЭБ 80-90 % (мол). В продуктах реакции почти отсутствуют высококипящие продукты. 17
Достоинства метода: 18
1) высокий выход продуктов (90 %); 18
2) малое количество отходов; 18
3) одновременный синтез двух целевых продуктов; 18
4) высокая степень чистоты продуктов; 18
5) мягкие условия; 18
6) эндотермичность, 18
7) повышенная конверсия, 18
8) сниженные энергозатраты. 18
Недостатки: 18
1) так как в процессе применяется кислород при температуре реакции есть риск взрывоопасности; 18
2) кислород дорогой продукт. 18
1.6 Проблемы экологии и правила безопасности при производстве 19
1.7 Технологическая схема и краткое описание процесса производства стирола 22
1.8 Основные проектные данные, влияющие на процесс 24
2. Технологические расчеты 27
2.1 Исходные проектные данные 27
2.2 Расчеты и составление таблицы материального баланса 28
2.3 Таблица материального баланса 30
2.5 Предложения по снижению стоимости целевого продукта 32
2.6 Предложения по улучшению качества целевого продукта 34
2.7 Совершенствование технологического процесса 36
Заключение 39
Список использованной литературы 41