Файл: 1. Химическая технология научная основа химического производства.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 256
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
56.Переработка жидких топлив.
К жидким химическим топливам относятся нефть и продукты ее переработки, а также продукты гидрирования твердого топлива. В нефти различают углеводородную часть, неуглеводородную часть и минеральные примеси. Углеводородная часть нефти представляет собой раствор газообразных и твердых углеводородов в смеси жидких углеводородов различной природы и сложности. В неуглеводородную часть нефти входят разнообразные кислородные, азотистые и сернистые соединения. В зависимости от того, углеводороды какого класса преобладают в составе нефти, они подразделяются на парафиновые, нафтеновые, ароматические. Первичная перегонка нефти - процесс переработки нефти, основанный на разделении смеси составляющих ее углеводородов методом фракционной разгонки (ректифи на отдельные дистилляты (фракции) с определенными интервалами температур кипения. Прямой гонке подвергается вся добываемая нефть. В соответствии с назначением получаемых дистиллятов различают три варианта прямой гонки:- топливный процесс (получение различных видов топлив);- топливно-масляный процесс (получение топлив и масел);- нефтехимический процесс (получение сырья для химического производства). Процесс прямой гонки проводится в установках трубчатого типа (название -- по названию трубчатых печей), которые включает трубчатые печи различного типа, ректификационные и отпарные колонны, теплообменники и холодильники. В зависимости от глубины переработки нефти установки прямой гонки делятся на: одноступенчатые, работающие при атмосферном давлении (AT) и двухступенчатые.
57.Производство метанола.
Метанол - CH3OH, бесцветная ядовитая жидкость, контаминант. Метанол - один из наиболее важных по значению крупнотоннажных продуктов химической промышленности.
Важные свойства метанола - хорошая растворимость в воде и низкая температура замерзания.
Технологии получения:
сухая перегонка древесины и лигнина;
термическое разложение солей муравьиной кислоты (восстановление альдегидов или карбоновых кислот с использованием сильных восстановителей - натрийборгидрида или литийалюминийгидрида);
синтез из метана через метилхлорид с последующим омылением;
неполное окисление метана и получение из синтез-газа.
Современный промышленный метод получения метанола - синтез из оксида углерода и водорода на медь-цинковом оксидном катализаторе при температуре - 250 °C, давление - 7 МПа ( 69,08 атм, 71,38 кгс/см²).
Cырьем для производства метанола является: природный газ,
синтез-газ производства ацетилена, газы нефтепереработки, твердое топливо.
Твердое топливо сохраняет в качестве сырья определенное значение.
Синтез метанола основан на обратимых реакциях, описываемых уравнениями:
СО + 2Н2 = СН3ОН; ДH = -90,8 кДж
СО2 +3Н2 = СН3ОН + Н2О; ДH = -49,6 кДж
58.Производство этанола.
Этанол С2Н5ОН является бесцветной легко подвижной жидкостью с характерным запахом и жгучим вкусом, кипящей при температуре 78,39С. Производство этилового спирта возможно 2-мя способами: микробиологическим и химическим. Источниками при первом способе выступают растительные сырьевые компоненты, в структуре которых содержится много углеводов. Спиртовое брожение – самый давний способ создания этанола, представляющий собой непростую реакцию. Заключается он в воздействии на углеводсодержащие органические продукты дрожжевых и бактерийных ферментов. В дальнейшем его очищают и создают большую концентрацию, прибегая к дистилляции. Гидролизное получение в пром. объемах основано на обработке целлюлозосодержащего сырья, которое изначально поддают гидролизу. Пентозы и гексозы, формирующиеся в процессе, отправляют на спиртоброжение. Гидратация этилена может осуществляться 2-мя путями: прямая гидратация при t 300 °C и давлении 7 МПа. Ускорителями могут служить фосфорная кислота, помещенная на силикагель, активированный уголь или горный лен; гидратация с промежуточным образованием эфира и дальнейшим его сольволизом водой. Осуществляется при t 80-90 °С и давлении 3,5 МПа. Сложность заключается в наличии этилового эфира. Какой бы способ ни был применен, в результате получается спиртоводная смесь с примесями, нуждающаяся в очистке. Для этого выполняют фракционную перегонку, дающую на выходе примерно 95,6 % чистого спирта от общей массы. Она избавляет материал от легколетучих и тяжелых фракций органических веществ (кубовый остаток). Для создания абсолютного спирта, в котором H2O почти отсутствует, водный бензолсодержащий спирт перегоняют или обрабатывают соединениями
, которые вступают в реакцию с H2O или поглощают ее. Это могут быть негашеная известь или прокаленный медный купорос.
59.Производство ацетилена.
При производстве ацетилена необходимо учитывать его высокую способность к взрывчатому распаду. Распад происходит экзотермически по уравнению С2Н2=2С+ Н2 и определяется в первую очередь температурой и давлением. С повышением температуры взрывчатость ацетилена резко возрастает.
Газообразные примеси, образующие с ацетиленом легковоспламеняющиеся смеси, увеличивают способность ацетилена к взрывчатому распаду.
Граница взрывчатого распада ацетилена снижается при наличии катализаторов — оксидов меди, железа и других соединений. Поэтому стенки аппаратуры при производстве ацетилена и его потреблении не должны иметь оксидов.
Для производства ацетилена применяют различные конструкции генераторов.
По системам регулирования и взаимодействия карбида кальция с водой различают генераторы с количественным регулированием реагирующих веществ и повременном. Количественное регулирование ацетилена осуществляют периодической дозировкой либо карбида кальция при постоянном объеме воды в зоне реакции (система «карбид в воду»), либо дозировкой воды при загрузке всего карбида кальция (система «вода на карбид»). Широко применяют и комбинированную систему генераторов с дозировкой обоих реагирующих веществ — карбида кальция и воды. Повременное регулирование количества ацетилена в газосборнике осуществляется периодической дозировкой времени контактирования карбида кальция с водой. Такие системы генераторов называют «контактными». Если подвижным компонентом служит карбид кальция, то такая система носит название «погружения», если подвижной системой является вода, то «вытеснения».
60.Производство формальдегида.
Формальдегид (метаналь, муравьиный альдегид) - бесцветный газ с острым раздражающим запахом. Формальдегид хорошо растворим в воде, спиртах, ограниченно растворим в бензоле, эфире, хлороформе, не растворим в алифатических углеводородах. Легко полимеризуется, образуя твердый полимер линейного строения (параформ) с оксиметиленовыми звеньями. Производство формальдегида окислением метанола. метанол окисляется в избытке воздуха при Т=350-4300С и атмосферном давлении на окисном железо-молибденовом катализаторе состава МоО3*Fе2(МоО4)3. Этот катализатор имеет высокую активность и малочувствителен к каталитическим ядам. для окисления метанола в нем используют трубчатые реакторы с интенсивным охлаждением циркулирующей в межтрубном пространстве водой или другими хладоагентами. К достоинствам метода относятся также низкие расходные коэффициенты по сырью и энергии. Производство формальдегида по этой схеме работает по замкнутому циклу, и в нем отсутствуют отходы, сточные воды и вредные газовые выбросы. Производство формальдегида из метанола-сырца. производства формальдегида непосредственно из метанола-сырца, в которой совмещены стадии каталитической очистки сырья и получения формальдегида. Подобная технология позволяет, не меняя принципиальной схемы процесса, не только использовать вместо метанола-ректификата метанол-сырец, но и утилизировать содержащиеся в последнем побочные продукты, снизить расход пара на ректификацию и, в целом, повысить ТЭП производства без снижения качества конечного целевого продукта.
61.Кумольный способ получения фенола.
Фенол С6Н5ОН представляет собой кристаллическое вещество (tпл=420С, tкип=181,40С) В свежеперегнанном виде он бесцветен,. Но при хранении приобретает глубокий оранжевый или красный цвет. Основные направления его применения – производство фенолоальдегидных полимеров, синтетических волокон капрон и нейлон, эпоксидных полимеров и поликарбонатов. Его используют также в качестве промежуточного продукта в производстве красителей, лекарственных и взрывчатых веществ, гербицидов. Алкилированием фенола получают антиокислительные присадки и промежуточные продукты для синтеза неионогенных ПАВ. Наиболее прогрессивным способом получения фенола является кумольный, основанный на реализации следующих стадий: 1. Окисление изопропилбензола (кумола) в гидропероксид
2. Разложение получаемого гидропероксида на фенол и ацетон
Суммируя уравнения (1) и (2) получаем результирующее уравнение процесса
Можно видеть, что в правой части суммарного уравнения (3) фигурируют только фенол и ацетон, которые являются ценными товарными продуктами. С другой стороны, в этом процессе требуется дешёвое и доступное сырьё (изопропилбензол и воздух). Это и делает кумольный способ получения наиболее экономичным среди всех известных способов получения фенола.
62.Производство стирола.
Стирол C6H5CH=CH2 - один из важнейших продуктов нефти химии, сырье для получения полимеров. . Основным промышленным способом производства стирола является в настоящее время дегидрирование этилбензола. Дегидрирование этилбензола в стирол протекает по реакции :
Реакция - эндотермическая и протекает с увеличением объема. Соответственно с повышением температуры и снижением парциального давления углеводорода увеличивается степень превращения этилбензола в стирол. Причина низкой тепловой эффективности связана с отсутствием рекуперации тепла низкотемпературного контактного газа. В традиционных схемах тепло конденсации паров воды и углеводородов не используется и теряется в окружающую среду с потоком воздуха в воздушных конденсаторах и с оборотной водой. Значительная доля подведенного с топливом тепла теряется в окружающую среду при охлаждении и конденсации контактного газа в холодильнике-конденсаторе и сепараторе. Разбавление этилбензола водяным паром преследует две цели: сдвинуть равновесие реакции вправо и создать условия непрерывной регенерации катализатора. Сам же водяной пар в реакции не участвует; его приходится получать испарением воды и потом отделять от продуктов реакции конденсацией. Несмотря на регенерацию тепла потоков, испарение и нагрев, охлаждение и конденсация - процессы в производстве термодинамически необратимые, и энергетический потенциал используется далеко не полностью. Такое же влияние на процесс, как и водяной пар, может оказать и другой компонент, например, СО. От
инертен в реакции, т. е. может быть разбавителем, и способствует регенерации катализатора, взаимодействуя с углистыми отложениями. Получают СО2 сжиганием топливного газа. Продукты горения являются энергоносителем. Это дополнительное свойство разбавителя позволяет создать энерготехнологическую схему производства стирола.