Модернизация установки реакционной системы производства малеинового ангидрида

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Литературный обзор 9
1.1 Физико-химические свойства малеинового ангидрида 9
1.2 Сырье для производства малеинового ангидрида 10
1.3 Основные технологии получения малеинового ангидрида 15
2 Технологическая часть 24
2.1 Выбор и обоснование технологической схемы производства 24
2.2 Характеристика сырья и готовой продукции 25
2.3 Принципиальная технологическая схема производства с описанием 25
2.4 Материальный баланс производства 29
2.5 Расчёт основного оборудования 31
2.6 Расчёт вспомогательного оборудования производства 32
3 КИП и автоматизация производства 41
4 Механическая часть 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65

Весь текст будет доступен после покупки

Малеиновый ангидрид представляет собой бесцветные или белые кристаллы - это многофункциональный базовый химикат, который применяется практически во всех отраслях промышленной химии. При переработке малеинового ангидрида получают материалы, применяемые в строительстве, сельском хозяйстве, автомобилестроении, производстве лакокрасочных материалов, мебели, фармацевтических препаратов и других отраслях [1].
Использование МАН повышает прочность конечной продукции, е? устойчивость к влаге, резким перепадам температуры и механическим воздействиям. Именно этими ценными свойствами и обусловлена его востребованность и широта применения.
Если рассматривать применение МАН в мире, то более 40% этого компонента от всего объема производства – около 1,8 млн тонн – используется в строительной сфере. Например, для изготовления композитных материалов, которые в свою очередь применяются для изготовления труб для пищевого и технического водоснабжения, различных емкостей – газгольдеров, локальных очистных сооружений, хранилищ для воды и химических реагентов, а также кухонных столешниц, раковин, плитки, арматуры [2].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературный обзор

1.1 Физико-химические свойства малеинового ангидрида

Малеиновый ангидрид - твердое вещество с резким запахом, состоящее из бесцветных ромбических кристаллов. Ограниченно растворим в ацетоне, бензоле, ксилоле, толуоле, хлороформе, этилацетате.
Малеиновый ангидрид (ангидрид циc-этилен-1,2-дикарбоновой кислоты; 2,5-фурандион), молекулярная масса 98,06; бесцветные кристаллы с ромбической решеткой
Растворяется в воде с образованием малеиновой кислоты.
Малеиновый ангидрид очень реакционноспособен. При взаимодействии с одноатомными спиртами образует моно- и диэфиры, с гликолями - ненасыщенные полиэфиры. Вступает в реакцию Дильса-Альдера с сопряженными диенами, образуя циклические аддукты. При присоединении по двойной связи Н2О или Н2 превращаются в ангидриды соответственно яблочной или янтарной кислоты, при присоединении Н2О2 - в винную кислоту, NH3 или алифатических аминов - в аспарагиновую кислоту или ее N-алкилзамещенные. С алкилбензолами реагирует с образованием ангидридов арилалкилянтарных кислот, например:

Аналогично малеиновый ангидрид взаимодействует с несопряженными ненасыщенных соединений, содержащими метильные или метиленовые группы при кратной связи.

Сополимеризация малеинового ангидрида с виниловыми соединениями и олефинами приводит к насыщенным линейным полимерам.

Малеиновый ангидрид легко гидролизуется до малеиновой кислоты, которая в присутствии тиомочевины или других катализаторов легко изомеризуется в фумаровую кислоту.

1.2 Сырье для производства малеинового ангидрида

Наиболее распространенным видом сырья для производства малеинового ангидрида является бензол. В 1919 г. Вейсс и Даунс (фирма «Баррет») показали возможность получения малеинового ангидрида парофазным окислением бензола над пятиокисью ванадия. Американская фирма «Нейшенал анилин энд кемикал корп.» в 1933 г., используя этот метод, осуществила промышленное производство малеинового ангидрида. В 1937 г. фирма «Петротекс» взяла несколько патентов на способ получения малеинового ангидрида из непредельных углеводородов С4, а в 1960 г. появляются сообщения о реализации этого способа в промышленности США и Англии [5].
Несовершенство метода получения малеинового ангидрида из непредельных углеводородов С4 и неблагоприятная конъюнктура на это сырье привели к тому, что в период наращивания мощностей по малеиновому ангидриду во всем мире использовался бензольный метод. Лишь в настоящее время возродился интерес к углеводородам С4 и С5 как сырью для производства малеинового ангидрида [6].
Преимущество использования углеводородов С4 (кроме изобутилена) в качестве сырья для производства малеинового ангидриде заключается в том, что для получения 1 кг малеинового ангидрида из углеводородов С4 требуется по расчету на 30 масс. ч. меньше, чем бензола. Тепловой эффект реакции также ниже, чем в случае окисления бензола, что очень важно при технологическом оформлении процессов, идущих с большим тепловыделением. Все это привело к тому, что исследователи занялись разработкой процесса производства малеинового ангидрида из углеводородов С4 [7].
Решение этой задачи сводилось в основном к поискам высоко-производительного селективного катализатора. В 60-х годах фирмы «Петротекс» в США и «Ай-Си-Ай» в Англии осуществили промышленный процесс производства малеинового ангидрида из бутиленовой фракции. Но относительно низкие селективность и стабильность катализатора сделали этот процесс нерентабельным. Вскоре эти установки были переведены на бензол [8].
В 1970 г. в Японии фирмой «Мицубиси» пущена установка по производству малеинового ангидрида окислением фракции С4 на кипящем слое катализатора. Использование фракции С4 пиролиза в качестве сырья для производства малеинового ангидрида весьма рентабельно. В ФРГ работают две опытно-промышленные установки (фирм БАСФ и «Байер») для получения малеинового ангидрида из углеводородов С4 на стационарном катализаторе.
В настоящее время фирмы «Алюсоиз» (Швейцария), «Амоко» и «Шеврон» (США) разрабатывают процесс получения малеинового ангидрида из бутана. В ближайшем будущем должна быть введена в строй такая установка мощностью 27 тыс. т малеинового ангидрида в год [9].
Необходимо отметить происходящее в последние годы изменение мировой конъюнктуры, связанное с широким развитием процессов пиролиза газа и бензинов для обеспечения промышленности этиленом и пропиленом. При этом получаются значительные количества фракций С4, которые могут быть использованы для различных целей, в том числе и для производства малеинового ангидрида.
В Советском Союзе в 60-е годы работала опытно-промышленная установка по производству малеинового ангидрида из углеводородов С4. В качестве сырья были использованы бутиленовая фракция, получаемая после первой стадии дегидрирования бутана и ректификации, и фракция бутена-2, образующаяся при производстве этилового спирта по методу С. В. Лебедева. Сырьем служила также пипериленовая фракция, получаемая при производстве изопрена дегидрированием изопентана. Процесс производства малеинового ангидрида из фурфурола также был доведен до опытно-промышленного масштаба [10].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Медведева, Ч. Б. Энерго- и ресурсосберегающие технологии глубокой переработки углеводородного сырья при производстве крупнотоннажной продукции нефтехимии (Ароматические углеводороды) : учебно-методическое пособие / Ч. Б. Медведева. — Казань : КНИТУ, 2018. — 80 с. – Текст: непосредственный.
2. Химия и физика высокомолекулярных соединений: лабораторный практикум : учебное пособие / составитель Ю. Н. Орлов. — Тольятти : ТГУ, 2020. — 74 с. – Текст: непосредственный.
3. Костромин, Р. Н. Химический состав нефти : учебное пособие / Р. Н. Костромин. — Казань : КНИТУ, 2018. — 160 с. – Текст: непосредственный.
4. Михеев, В. В. Химия мономеров : учебное пособие / В. В. Михеев. — Казань : КНИТУ, 2006. — 100 с. – Текст: непосредственный.
5. Щеголев, А. Е. Органическая химия. Механизмы реакций : учебное пособие для вузов / А. Е. Щеголев, Н. М. Чернов. — 4-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2024. — 132 с. – Текст: непосредственный.
6. Ровкина, Н. М. Химия и технология полимеров. Исходные реагенты для получения полимеров и испытание полимерных материалов. Лабораторный практикум : учебное пособие / Н. М. Ровкина, А. А. Ляпков. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 432 с. – Текст: непосредственный.
7. Ровкина, Н. М. Химия и технология полимеров. Исходные реагенты для получения полимеров и испытание полимерных материалов. Лабораторный практикум : учебное пособие для спо / Н. М. Ровкина, А. А. Ляпков. — Санкт-Петербург : Лань, 2022. — 432 с. – Текст: непосредственный.

Весь текст будет доступен после покупки