Разработать процесс гидрохлорирования ацетилена производительностью по винилхлориду 69000 т/год

Введение 5
1 Способы получения винилхлорида. Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы 6
2 Теоретические основы производства 22
2.1 Химия процесса 22
2.2 Механизм, кинетика и термодинамические характеристики основной реакции 24
2.3 Кинетика и механизм процесса 29
2.4 Влияние параметров химического процесса на получение готового продукта. 32
2.5 Основной аппарат 33
3 Технологическая часть 36
3.1 Характеристика исходного сырья, полупродуктов, материалов и энергоресурсов 36
3.2 Расчет материального баланса гидрохлорирования ацетилена 41
3.3 Расчет теплового баланса 45
3.4 Технологический расчет основного аппарата 51
4 Разработка и описание операторной и схемы процесса 60
5 Описание принципиальной технологической схемы процесса 61
Заключение 66
Список использованной литературы 67
Приложение 73

Весь текст будет доступен после покупки

Винилхлорид - мономер для производства одного из наиболее ши-роко используемых полимеров – поливинилхлорида. Полимеры винилхло-рида и сополимеры с другими мономерами используются в качестве отде-лочных, электроизоляционных, конструкционных материалов, пленок, ис-кусственной кожи, текстиля, водопроводных труб, обуви, оконных рам и оконных профилей.
Актуальность работы: необходимость повышение выпуска винилхлорида и улучшение производства, в том числе его экологической безопасности, по-скольку винилхлорид с одной стороны является мономером для получения поливинилхлорида, производство которого постоянно увеличивается бла-годаря его физико-механическим свойствам и разнообразием форм приме-нения, а с другой стороны получение винилхлорида является способом утилизации хлора, являющегося побочным продуктом при производстве щелочи, потребность в которой увеличивается, вследствие необходимости использования в разных отраслях промышленности.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Способы получения винилхлорида. Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы

В настоящее время основные технологии получения винилхлорида, реализованные в промышленных масштабах: пиролиз дихлорэтана, ката-литическое газофазное гидрохлорирование ацетилена [1]; комбинирован-ный метод на основе этилена и ацетилена; сбалансированный по хлору ме-тод на основе этилена [2, c.61]. Остальные известные методы получения ви-нилхлорида либо остались лабораторными, либо не нашли широкого при-менения.
1.1 Гидрохлорирование ацетилена
Гидрохлорирование ацетилена — старейший метод получения винилхло-рида. В качестве сырья может использоваться ацетилен, полученный из карбида кальция и осушенный, либо ацетилен, полученный термоокисли-тельным пиролизом метана, очищенный от гомологов. Гидрохлорирова-ние ацетилена можно проводить в жидкой и газовой фазе.
1.1.1 Жидкофазное гидрохлорирование
Осуществляется при пропускании ацетилена и хлористого водорода при 60 °С через катализатор (раствор хлорида меди CuCl2 и хлорида ам-мония в 12 – 15 %-ной соляной кислоте). Для удаления хлороводорода об-разующийся винилхлорид в смеси с непрореагировавшим ацетиленом, па-рами воды и хлористым водородом из реактора поступает в орошаемый водой скруббер. Парогазовую смесь промывают охлаждённым до – 10 °С раствором хлористого кальция; при этом конденсируются пары воды. Позднее осушки газов твёрдым хлористым кальцием винилхлорид охла-ждают до – 20°С, конденсируют, в сепараторе отделяют несконденсирован-ный ацетилен, который возвращают в реактор [3].
При возрастании температуры от 40оС до 70оС возрастают выход и средняя скорость образования винилхлорида [4, C.21].
Концентрация НСl в воде должна быть не менее 5 %. Конверсия аце-тилена за проход составляет 40 – 50 % на медных катализаторах и 75 – 90 % на ртутных. С увеличением содержания меди в катализаторе возрастает выход основного продукта, оптимальным соотношением ацетилен хлори-стый водород является 1,0:1,1 [5].
При гидрохлорировании ацетилена в жидкой фазе в присутствии го-могенного или суспензионного сулемового катализаторов основной про-блемой является выбор конструкционных материалов для реактора с об-вязкой; насосов, арматуры и т.д. [6].
Гидрохлорирование ацетилена в жидкой фазе возможно при эксплу-атации каталитической системы на основе солей Pt2+ и Pd2+, обеспечиваю-щих высокую скорость реакции образования ВХ 3,3 моль/(м3•с) и избира-тельность 99 %. Преимущества этого процесса: нетоксичный катализатор, активность которого значительно превосходит сулемовые и системы на ос-нове хлорида меди и отсутствие испарения, солей металлов в установке [7,8]. Основным преимуществом жидкофазного процесса является: относи-тельная легкость отвода тепла и возможность укрупнения реактора. Недо-статками процесса - низкие степень превращения исходных веществ и селек-тивность процесса, а также сложность подбора аппаратов.
1.1.2 Газофазное гидрохлорирование
1.1.2.1 Газофазное гидрохлорирование ацетилена в неподвижном слое катализатора
При гидрохлорировании ацетилена в газовой фазе в качестве ката-лизатора используют солянокислый или водный раствор хлорной ртути, нанесенной на активированный уголь (10 % от количества угля) [6].
В качестве носителя катализатора испытывались множество разных веществ: пемза, кокс, силикагель, древесный и активный уголь, кизильгур, оксид алюминия. Выступая донором электронов, активированный уголь- увеличивает способность катионов каталитической соли к взаимодействию [9, C.127], именно поэтому он всегда используется в качестве носителя. Ак-тивированный уголь (АУ) в этой каталитической системе является не инерт-ным носителем, а активным компонентом и поэтому его химическая приро-да, и структура оказывает огромное влияние на свойства катализатора [10].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Постоянный технологический регламент 102-02-09-2010 производство винилхлорида технического АО Каустик.
2. Тимофеева С.С Канцерогенные риски производства винилхлорида / С.С. Тимофеева, Г.М. Бодиенкова // XXI век Техносферная безопасность. - 2017. Т.2, №2. - С.57-67
3. Миллер С.А. Ацетилен, его свойства, получение, применение / С.А. Миллер. Л.: Химия, 1969. — 681 с.
4. Вапоев Х.М.Жидкофазный синтез винилхлорида / Х.М. Вапоев, Б.Ф. Мухиддинов //European research innovation in science, education and technolo-gy. Collection of scientific articles. LII International correspondence. - London, 07-08.05. 2019. - С. 21-23
5. Гомогенно-каталитический синтез винилхлорида / Вапоев Х.М. [и др.] // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. - 2019. - № 5(62). URL: http://7universum.com/ru/ tech/archive/item/7391
6. Темкин О. Н. Ацетилен: Химия. Механизмы реакций. Технология / О. Н. Темкин, Г. К. Шестаков, Ю. А. Трегер; Под ред. О. Н. Темкина. - М.: Хи-мия, 1991. – 415с.
7. Новые тенденции в развитии методов приготовления катализаторов для процессов хлорорганического синтеза / Курляндская И.И. [и др.]// Кинетика и катализ. - 2001, том 42, № 3. - С.422-431
8. Митченко С.А. Кинетика и механизм каталитического гидрохлориро-вания ацетилена газообразным HCl на поверхности механически активиро-ванной соли K2PdCl4 / С. А. Митченко, Т. В. Краснякова, И. В. Жихарев // Кинетика и катализ. - 2009, том 50, № 5.- С. 764–770
9. Флид М.Р. Винилхлорид: химия и технология. В 2–х книгах / М.Р. Флид, Ю.А. Трегер. — М.: Калвис, 2008. — 584 с.
10. Влияние показателей качества активированного угля на работоспособ-ность катализатора синтеза винилхлорида гидрохлорированием ацетилена / А. В. Семенова [и др.] // Известия ВолгГТУ. - 2016 №8 (183). С.81-83

Весь текст будет доступен после покупки