Введение
Два десятилетия подряд, уголь находился в тени нефтяного дума.Закрывались многочисленные шахты, сотни тысяч горняков теряли свое рабочиеместо. Беспорядочный, проходящий под нажимом монополий, переход на дешевую,импортированную, в основном с ближнего востока – нефть обрек уголь, на роль«золушки», лишенного будущего. Однако это не произошло в ряде стран, в томчисле и в Росси, которые учитывали преимущество энерго-структуры, опирающийсяна национальные ресурсы.
Угольные запасы рассредоточены по всему миру. Большинствопромышленных стран ими не отделено. Земля таит в себе две богатые угольныезоны. Одна простирается через страны Росси, Китая, Северную Америку, доцентральной Европы. Другая, более узкая, и менее богатая, идет от ЮжнойБразилии через Южную Африку, и Восточную Австралию. Наиболее значительныезапасы каменного угля находится в странах: России, Китая и США. Каменный угольдоминирует на западе Европы. Главная каменноугольные бассейны в Евразии: ЮжныйУэльс, Валансьен-Льеж, Саарско-Лотаргинский, Русский, Астурийский, Кизеловский,Донецкий, Таймырский, Тунгусский, Южно-Якутский, Фуньшуньский; в Африке:Джерада, Абадла, Энугу, Уанки, Витбанк; в Австралии: Большая Синклиналь, НовыйЮжный Уэльс; в Северной Америке: Грин-Ривер, Юннта, Сан-Хуан-Ривер, Западный,Иллинойский, Аппалачский, Сабинас, Техасский, Пенсильванский; В Южной Америке:Караре, Хунин, Санта-Катарина, Консепсьон. На Украине следует отметитьЛьвовско-Волынский бассейн и богатый месторождениями Донбасс.
Наиболее крупные по объему добычи месторождения каменногоугля в мире, это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский бассейны — в России;Карагандинский – в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны – в США;Рурский – в Германии; Большой Хуанхэ – в Китае; Южно-Уэльский – Великобритании;Валансьен – во Франции и др. Применение каменного угля многообразно. Ониспользуется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической ихимической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянныхэлементов. Угольная, коксохимическая промышленность, отрасли тяжелойпромышленности осуществляют переработку каменного угля, методом коксования.Коксование – промышленный метод переработки угля путем нагревания от 950 до1050ºС без доступа воздуха. Основными коксохимическими продуктамиявляются: кокс, коксовый газ, продукты переработки сырого бензола,каменноугольной смолы, аммиака.
Из коксового газа углеводороды, извлекают промывкой вскрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки изфракции, очистки и повторной ректификации, получают чистые товарные продукты,бензол, толуол, ксилол и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыромбензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков,красок, линолеума и в резиновой промышленности. Перспективным сырьем являетсятакже циклопентадиен, который, также получают из каменного угля. Каменный уголь– сырье для получения нафталина и других индивидуальных ароматическихуглеводородов. Важнейшими продуктами переработки является пиридиновые основанияи фенолы.
Путем переработки в общей сложности можно получить более400 различных продуктов, стоимость которых, по сравнению, со стоимостью самогоугля, возрастает от 20 до 25 раз, а побочные продукты, получаемые накоксохимических заводах, превосходят стоимость самого кокса.
Очень перспективным является гидрогенизация угля собразованием жидкого топлива. Для производства 1 тонны нефти расходуется от 2до 3 тонн каменного угля. Из каменных углей получают искусственный графит.Используется они в качестве неорганического сырья. При переработки каменногоугля из него в промышленных масштабах извлекают ванадий, германий, серу,галлий, молибден, цинк, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи ипереработки используется в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорногосырья, глинозема, абразивов.
С целью оптимального использования угля производится егообогащение (удаление минеральных примесей).
Как видно из приведенного рефератного обзора, каменныйуголь является неотъемлемой частью нашей жизнедеятельности. Разнообразнейшееприменение практически во всех целях и отраслях народного хозяйства каменногоугля, предполагает и дальнейшую его добычу и переработку.
1 Общая часть
1.1 Пути использования продуктов переработки сырогобензола
Основными областями применения чистого бензола, являетсясинтез этилбензола для производства синтетического каучука и пластмасс. Синтезфенола через хлорбензол, бензосульфакислота или изопропилбензол (кумол).
Фенол является исходным сырьем для производствапластмасс, а также в некоторых случаях капролоктама – исходного вещества дляполучения капронового волокна, т.о., бензол является исходным продуктом дляполучения синтетического волокна, а также нитробензола и анилина – исходныхпродуктов для производства красителей.
Толуол, применяется в основном для производстватринитротолуола, а также в качестве добавки к мототопливам, в ряде случаевтолуол, находит применение как растворитель и при производстве фармацевтическихпрепаратов.
Ксилол, обычно применяется в виде смеси трех изомеров иэтилбензола, в качестве растворителя. Отдельные изомеры применяются дляпроизводства фталевого ангидрида, изофталевой и терефталевой кислот.
Триметил бензол производят обычно в виде смеси, всехизомеров – сольвента.
В последние время сравнительно применяют бензольныеуглеводороды, в производстве красителей, и в фармацевтике.
Среди непредельных соединений сырого бензола, техническиценным является только высококипящие – стирол, инден и кумарон с гомологами.Они служат сырьем для производства полимеров, так называемых инден-кумароновыхсмол. Последнее находят довольно широкое применение – для производстваленолиума, типографических красок, пластмасс и главным образом для изготовленияоблицовочных материалов.
Весьма расширенное применение, находит циклопентадиен, впроизводстве ядохимикатов, для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве.
1.2 Общие принципы переработки сырого бензола
Основная цель переработки сырого бензола – выделениеважнейших ароматических соединений, возможно более чистом виде, с наименьшимипотерями и получение наряду с этих полезных для народного хозяйства., продуктови ароматических примесей. Выделение чистых продуктов из сырого бензолаосуществляется методом ректификации.
Процесс ректификации сырого бензола осуществляется вколоннах барботажного типа, имеющих внутри колпачковые или ситчатыеректификационные тарелки, на которых осуществляется противоточноевзаимодействия потоков пара и жидкости.
В результате многократно чередующих процессов частичногоиспарения остатка и частичной конденсации паров в колонне, достигаетсяпрактически полное выделение легкокипящего компонента в паровую фазу иотделение от него, высококипящих компонентов, остатка, который выводится снизу колонны.Основным достижением требуемой степени разделения компонентов в колонне,является подвод тепла вниз колонны и подача холодного агента, на орошение верхаколонны.
Орошение ректификационных колонн, может осуществлятьсядвумя способами:
— флегмой – продуктом частичной конденсации паров,выходящих из колонны в аппарате, так называемом дефлегматором;
— рефлюксом – продуктом полной конденсации паров вконденсаторе-холодильнике.
Отбор головной (сероуглеродной) фракции и бензола,производится без острого пара, так как необходимая температура может бытьдостигнута при обогреве колонн, глухим паром. Толуол и все последующие продукты,отбираются с применением острого пара. Для редистилляции второго бензолаиспользуют острый пар и вакуум.
1.3 Состав сырого бензола
Сырой бензол представляет собой смесь большого количестваразнообразных химических соединений. Основная масса его компонентов выкипает до180º. Выше этой температуры кипят содержащиеся в сыром бензоле компонентыпоглотительного масла, называемые сольвент-нафтой, и некоторые непредельныесоединения. Обычно все расчеты при определении содержания отдельных компонентовв сыром бензоле и их выходов в процессе переработки производится на отгон до180º.
Наиболее важные по ценности компоненты – бензол и егогомологи, а также некоторые виды непредельных соединений.
Бензол (С6Н6) – первый член гомологического рядабензольных углеводородов (СnH2n-6), является основным компонентом сырогобензола, содержание которого достигает 55-80%. Температура кипения бензола 80,1ºC. Ценность бензола определяется тем, что он является основным исходнымматериалом для органического синтеза пластических масс и другихвысококачественных продуктов.
Толуол (С6Н5СН3) – следующий за бензолом по своемусодержанию компонент сырого бензола. Температура кипения толуола 110,6 ºC.Содержание толуола в сыром бензоле зависит от условий коксования и составляет10-15%.
Ксилол, производимый в ректификационных цехах, являетсясмесью трех изомеров орто-, мета-, и параксилола (С6Н5(СН3)2) и этилбензола (С6Н5С2Н5).Температура кипения о-ксилола 144,4 ºC; м-ксилола 139,1 ºC иn-ксилола 138,4 ºC. Содержание ксилолов в сыром бензоле составляет 4-7%.
Триметилбензолы (С6Н3(СН3)3) кипят в интервале температур164-180 ºC и обычно выходят из ректификационных цехов в смеси с ксилолами,этилтолуолами, пропилбензолом под названием сольвентов. Триметилбенщолы в сыромбензоле представлены – псевдокумолом, с температурой кипения 169,35 ºC,мезитиленом с температурой кипения 164,7 ºC и гемимелитолом с температуройкипения 176,08 ºC. Содержание триметилбензолов в сыром бензоленезначительно (0.3-0,7%).
Все бензольные углеводороды в чистом виде представляютсобой легкокипящие, бесцветные, прозрачные жидкости, легче воды (плотность при20ºC равна 0,86-0,880 г/см3), не смешиваются с водой и хорошо от нееотстаиваются.
Все бензольные углеводороды чрезвычайно горючи, легковоспламеняются, а их пары с воздухом образуют взрывоопасные смеси. Это требуетбольшой осторожности и определенных мер безопасности при работе с ними.
На переработку сырого бензола больше всего влияеттемпература кипения. Благодаря значительному различию температуры кипения бензола,толуола, ксилолов и триметилбензолов, разделение их процессов ректификации непредставляет особой сложности.
Разность температур кипения соседних пар при давлении101,3 кПа (760 мм рт.ст) составляет, ºC:
— сероуглерод-бензол — 33,6
— бензол-толуол — 30,5
— толуол-ксилол — 27,0
— ксилол-сольвент — 25,0
Разность температур кипения изомеров ксилола оченьневелика и разделение их посредством ректификации сложно. Поэтому изомерыксилола выпускаются только в виде смеси.
Непредельные соединения, содержащиеся в сыром бензоле,являются в основном циклическими углеводородами с боковой цепью и без нее, содной или двумя двойными связями. Для них характерны процессы полимеризации иосмоления, в противоположность весьма устойчивым бензольным углеводородам.Полимеризуясь, непредельные углеводороды образуют смолистые вещества,растворяющиеся в бензольных углеводородах и придающие им желтую окраскуразличной интенсивности и снижают качества чистых продуктов. Содержаниенепредельных соединений в сыром бензоле зависит, главным образом, оттемпературы коксования. С повышением температуры коксования содержаниенепредельных углеводородов снижается, их состав изменяется в сторону увеличениявыхода низкокипящих соединений.
Непредельные соединения распределены между фракциями сырогобензола неравномерно. Наиболее богаты непредельными углеводородами низкокипящиекомпоненты (до 70 ºC), называемые головной или сероуглеродной фракцией. Высококипящаяфракция (выше 145 ºC) называется тяжелым бензолом.
В промышленности для переработки сырого бензолаиспользуют два процесса:
— ректификации – разделение смеси в следствии разноститемператур кипения и ее компонентов;
— очистки – выделение непредельных и сернистыхсоединений.
2 Специальная часть
2.1 Существующие способы очистки сырого бензола отсернистых и непредельных соединений
Сернокислотная очистка.
Для очистки сырого бензола и его фракций от непредельныхи сернистых соединений в промышленности получили применение: сернокислотнаяочистка и каталитическая гидроочистка.
Для глубокой очистки бензола от примесей насыщенныхсоединений большее значение приобретает процесс экстрактивной ректификации,который сочетается как методом среднетемпературной гидроочистки, так и сметодом сернокислотной очистки. Для глубокой очистки бензола также могутиспользоваться: очистка хлористым алюминием, хлором, гипохлоритом и фтористымводородом; электролитическая и парофазная очистка с различными активированнымиконтактами; очистка солями ртути и д.р. Однако эти методы пока не получилипромышленного применения.
В СССР для очистки коксохимического сырого бензола широкоиспользуется метод сернокислотной очистки, обеспечивающий получение продукциивысокого качества, отвечающей современным требованиям.
В настоящее время сернокислотная метод очисткиприменяется в двух вариантах – для очистки фракций БТК и при получении бензоладля синтеза.
Очистка фракций БТК. Состав фракций БТК определяетсяглавным образом условиями разделения сырого бензола, выкипающего до 180ºC(на первый и второй), производимого в бензольных отделениях цеха улавливания.
В цехах ректификации, работающих по схеме полунеприрывнойили непрерывной ректификации фракции БТК получают, в результате ректификациипервого сырого бензола после отбора сероуглеродной фракции. К ней примешиваютотгон до 145-150ºC, полученный при редистилляции второго бензола,содержащего толуол, ксилол и высококипящие непредельные соединения – стирол,инден и д.р. Средний состав фракции БТК для заводов Юга (1) и Востока (2)примерно следующий, %:
— Тиофен 1,18-1,35 0,20-0,25
— Бензол 77,50-79,14 82,65-83,30
— Толуол 13,10-14,12 10,9-11,20
— Ксилол 4,12-4,90 3,75-3,90
— Стирол 1,10-1,28 0,88-0,95
— Инден 0,55-0,70 0,25-0,35
— прочие примеси 0,44-0,50 0,69-0,70
Сернокислотный метод очистки фракции БТК состоит вобработке фракции концентрированной серной кислотой (93,0-93,5) с последующейнейтрализацией мытого продукта раствором щелочи (12-15%). Серная кислота в этомпроцессе является катализатором. Процесс очистки осуществляется в аппаратахпериодического или непрерывного действия. При этом удаляются также содержащиесяв сыром бензоле пиридиновые основания, которые связываются с серной кислотой всульфат пиридина. При последующей нейтрализации мытого продукта щелочью из негоудаляются также и фенолы в виде фенолятов натрия.
При взаимодействии фракций БТК с концентрированной сернойкислотой протекают несколько параллельных процессов.
— катализируемая кислотой реакция полимеризациинепредельных соединений. Под влиянием концентрированной серной кислоты многиенепредельные углеводороды фракции БТК легко полимеризуются с образованиемполимеров различной степени сложности (димеров, триммеров и т.п.). При этомсерная кислота выделяется в свободном виде.
Продукты менее глубокой полимеризации (димеры, триммеры),растворяются в очищаемом продукте и выделяются при ректификации в виде кубовыхостатков, а продукты более глубокой полимеризации образуют полимеры, которыевыпадают в виде кислой смолки, состоящей из полимеров, серной кислоты и чистыхпродуктов.
Различные непредельные соединения полимеризуютсяпо-разному. Легкокипящие непредельные соединения (циклопентадиен и др.)полимеризуются очень с большим выделением тепла. Продуктом их полимеризацииявляются густые и вязкие смолы очень сложного строения.
Высококипящие непредельные соединения (стирол, кумарон иинден) в процессе полимеризации не образуют кислой смолки. Образующиесяполимеры растворяются в чистых продуктах и выделяются в виде кубовых остатков впроцессе ректификации.
— реакция сульфирования тиофена и его гомологов собразованием сульфокислоты тиофена, растворимой в воде и кислоте. Реакциясульфирования тиофена протекает очень медленно и для ее ускорения требуетсяприменение серной кислоты высокой концентрации. Метилтиофены сульфируются93,5%-ной серной кислотой легче тиофена, и удаляются из фракции БТК беззатруднения.
Реакция сульфирования подвергаются все бензольныеуглеводороды. Толуол и ксилол сульфируются легче бензола. С повышениемтемпературы эти процессы усиливаются. За исключением реакции сульфированиятиофена, эти реакции являются нежелательными. Они приводят к образованию кислойсмолки, снижают качество, уменьшают выход регенерированной серной кислоты,увеличивают потери чистых продуктов.
— катализируемое серной кислотой алкилирование тиофена непредельнымисоединениями. В присутствии 93-%ной серной кислоты тиофен с высокой скоростьюможет алкилироваться непредельными углеводородами разных классов, содержащихсяво фракции БТК или добавленных в последнюю при очистке.
2.2 Обоснование выбора технологической схемы для очисткисырого бензола
Наиболее перспективным методом очистки бензола являетсякаталитическая гидроочистка, позволяющая на ряду с глубокой очисткой отсернистых и непредельных соединений, достичь глубокого удаления насыщенныхуглеводородов.
Сущность процесса каталитической гидроочистки заключаетсяв обработке паров фракции сырого бензола водородом или водородосодержащим газомнад катализатором при соответствующих температур, давления и объемной скоростисырья с получением бензола и его гомологов и полного гидрирования содержащихсяпримесей.
Схема процесса каталитической гидроочистки, состоит из4-х стадий:
— подогрев и испарение сырья (фракции БТК);
— каталитическая гидроочистка;
— отделение газа и подготовка полученного рафината;
— ректификация рафината с получением конечных продуктов.
При гидрировании под давлением, процесс осуществляется вгазовой фазе над катализатором, поэтому необходимо полностью перевестиочищаемые продукты в парообразное состояние и отделить их от неиспаряемогоостатка. Полученные пары фракции смешиваются с чистым водородом или с коксовымгазом (около 57-60% водорода) и подвергаются каталитической гидроочистки.
При получение бензола высокой степени чистотыопределяющими, является реакции гидрообессеривание, особенно гидрогенолиз(разрушение) наиболее термически стабильного соединения тиофена. Впромышленности широко распространен алюмокобальтмолибденовый катализатор.
Основными факторами, определяющими процесс, является типкатализатора, температура, давление водорода и объемная скорость сырья.
Важной особенностью каталитических методов, являетсяисключение образования неутилизирующих отходов производства и следовательно,повышение выходов и чистоты товарных продуктов.
Химизм процесса гидроочистки заключается в том, чтосеросодержащие примеси гидрируется с образованием соответствующих углеводородови сероводорода. Из всех сернистых соединений, содержащихся в сыром бензоле,наиболее устойчивым при гидрировании, а также при термической обработкеявляется тиофен, который не разлагается даже при 800ºC. Однако вприсутствии водорода и соответствующих катализаторов, при наличии необходимого давленияразложения тиофена происходит сравнительно полно.
Азотосодержащие вещества при гидрировании дают аммиак иуглеводороды, кислородосодержащие соединения – воду и углеводороды.
Процесс каталитической гидроочистки может осуществлятьсяпо среднетемпературной схеме и по схеме высокотемпературной очистки.
2.3 Описание технологической схемы выбранной для проекта
Фракция БТКС, насосом высокого давления подается на испарительнуюустановку, представляющую собой систему каскадов, в которых последовательно происходитповышение температуры и испарение фракции. Испарение фракции производитсянепосредственно в поток циркуляционного газа при большей скорости последнего,чтобы предупредить отложение полимеров на поверхности греющей аппаратуры.
После последней секции каскада производится выпускполимеров в виде 12-15%-ного раствора неиспарившейся фракции БТКС. Растворполимеров перегоняется для получения дистиллята, который передается в исходнуюфракцию. Побочным продуктом является полимерная смола.
Температура парогазовой смеси после испарения 170-190ºCи давление 4,0-4,5 МПа (40-45 атм.). после каскада парогазовая смесьнаправляется в теплообменник, где нагревается циркуляционным газом до 200-230ºCи поступает в форконтактный аппарат. В последнем в присутствииалюмомолибденокобальтового катализатора осуществляется гидростабилизация(форконтактная очистка), при которой протекает процессы насыщения нестабильныхнепредельных соединений (стирола, индена и др.) в устойчивые насыщенныесоединения, гидрогенолиз сероуглерода с образованием метана и сероводорода. Вфорконтактном аппарате происходит повышение температуры на 15-20ºC за счетэкзотермичных реакций гидрирования непредельных соединений.
Гидрогенолиз тиофена, а также гидрирование ароматическихуглеводородов при температурах форгидрирования не происходит.
Из форконтактного аппарата, парогазовая смесь поступает втрубчатую печь, где нагревается до 340-360ºC. Обогрев печи производят коксовымгазом. Из печи парогазовая смесь поступает в реакторный блок, состоящий из 2-хреакторов (контактных аппаратов), имеющих алюмомолибденокобальтовыйкатализатор. В первом происходит гидрогенолиз (разрушение) основной массытиофена и в незначительной степени гидрируются ароматические углеводороды.Температура повышается на 15ºC. После первого реактора в систему вводитсясвежий коксовый газ с температурой 200-220ºC, что позволяет на 15-20ºCповысить температуру перед вторым реактором. Коксовый газ предварительноочищается от сероводорода, оксидов азота и осушается. Газ также освобождаетсяот бензольных углеводородов и легких компонентов головной фракции.
Во втором реакторе происходит гидрогенолиз оставшегосятиофена, в незначительной степени гидрирование бензольных углеводородов. Атакже гидрирование компонентов введенного коксового газа. Благодаряэкзотермичности реакций температура поднимается на 15-20ºC. Повышениетемпературы в пределах 340-400ºC приводит к более глубокому гидрогенолизу тиофенаи одновременному росту содержания насыщенных соединений (циклогексана иметилциклогексана), в результате развития процессов гидрирования.
Снижение активности катализатора производится посодержанию тиофена в рафинате. При содержание водорода в коксовом газе 58-60%содержание его в циркулирующим газе обычно поддерживают на уровне 48-50%.
В первом реакторе гидрогенолизу обычно подвергается97-98% исходного тиофена, во втором достигается необходимая степень очистки.
При содержание тиофена в исходном сырье 1,0-1,4% послевторого реактора оно составляет до 0,0004-0,0006%, содержание n-гептанасохраняется на том же уровне, что и в сырье, а содержание циклогексана иметилциклогексана возрастает.
После второго ректора парогазовая смесь с температурой360-370ºC поступает в теплообменник, отдает тепло циркулирующему газу иохлаждается до 240-250ºC. С этой температурой она поступает втеплообменники каскадов испарителя, где охлаждается до 120-130ºC, отдаваятепло фракции БТКС.
После теплообменников каскада испарения парогазовая смесьпоступает в холодильник, охлаждается до 25-35ºC и поступает в сепараторвысокого давления. В последнем при давлении 3,3-3,6 МПа (33-83 атм.) происходитвыделение циркуляционного газа, а конденсат с растворенными газами поступает всепаратор низкого давления (0,2-0,3 МПа или 2-3 атм.). Рафинат поступает вподогреватель и стабилизационную колонну, в которой происходит выделениеостаточного количества газов, а также сероводорода и аммиака.
Рафинат после стабилизационной колонны, поступает вхолодильник и попадает в промыватели щелочи, и затем в хранилище, откуданаправляется на ректификацию. Циркуляционный газ после сепаратора высокогодавления, при помощи компрессора подается в систему.
Энергетические затраты процесса гидроочистки на 1 т сырья(фракции БТКС) составляют: 90-120 кВт·ч электроэнергии;
— 1,89-2,52 МДж (0,45-0,60 Мкал) – пара; 1,5
— 1,5 м3воды.
Выход рафината составляет 98% от исходного сырья.
Процесс гидроочистки отличается большим выходом исравнительно высоким качеством продуктов, что позволяет компенсироватьувеличенные капитальные затраты и расходы по переделу.
2.4 Технологический режим очистки сырого бензола
Предварительная ректификация сырого бензола для полученияголовной фракции и фракции БТК происходит на головной ректификационной колонне,непрерывным методом.
Массовая доля сероуглерода во фракции БТК, поступающей нахимическую очистку, должно быть не более 0,003%. Начало кипения БТК должно бытьне более 81-83ºC. Головная фракция набирается в мерник и по меренакопления, откачивается центробежным насосом в газопровод обратного газа.
Окончательная ректификация производится в отпарной,бензольной колоннах и колоннах кубах.
Мытые фракции БТК подается насосом в подогревательотпарной колонны, из которого продукт в жидкопаровой фазе поступает в отпарнуюколонну, на тарелки.
С нижней части колонны полимеры стекают в куб отпарки.
Отпаренные бензольные углеводороды через верх отпарнойколонны поступают на питательную тарелку бензолоной колонны. Из бензольнойколонны, пары чистого бензола поступают в конденсатор-холодильник, послеконденсации и охлаждения до 30-40ºC, чистый бензол поступает в сепаратор,затем в рефлюксный бачок, откуда часть бензола подается в виде рефлюкса наорошение колонны в соотношение 1,5:1,0 к сырью, и избыток направляется вконтрольные мерки, а затем на склад.
Остаток фракции ТК из колонны поступает в холодильник«труба в трубе», охлаждается и самотеком идет в промежуточные хранилища. Изпромежуточных хранилищ, фракции ТК насосом загружается в куб периодическогодействия, где получается чистые продукты:
— толуол;
— ксилол;
— сольвент;
— и промежуточные фракции.
Чистые продукты после анализа из мерников сбрасываетсясамотеком в хранилища склада чистых продуктов. Из хранилищ, чистые продуктынасосом загружается в цистерны МПС, и отправляются потребителям, после анализавзятого из цистерн. Промежуточные сборники «БТ», «БТКС», сбрасываются впромежуточные хранилища, откуда, по мере накопления, вновь загружаются в кубдля получения чистых продуктов.
2.5 Характеристика основного оборудования
Ректификационная головная колонна, диаметр – 1200мм,высота – 26430мм, тарелки – 30 штук, расстояние между тарелками 600мм.
Подогреватель колонны – поверхность нагрева 11м2.
Конденсатор-холодильник, поверхность охлаждения 220м2.
Сепаратор объемом – 1,8м3.
Насосы для подачи сырья и рефлюеса на колонну типа ЛК5-15, производительностью 13м3/ч, высота напора 60м.
Холодильник БТК площадью охлаждения 30м2.
Отпарная колонна диаметром 1400мм, высотой 18524мм,тарелки типа ТСК-Р в количестве 18 штук, расстояние между тарелками 600мм.
Выносной подогреватель с поверхностью нагрева 30м2.
Куб отпарки бензола, емкостью 6м3 с подогревателем.
Центробежные насосы К 5-15.
Хранилища для мытой фракции «БТКС» диаметр — 5700мм,высота – 4100мм, объем – 100м3.
Колонна чистого бензола, диаметром – 1400мм, высота –26430мм, тарелок – 30 штук, расстояние между тарелками 600мм.
Конденсатор-холодильник с поверхностью охлаждения –220м2.
Сепаратор объемом – 3м3.
Холодильник «труба в трубе» — 3 секции.
Рефлюксный бачок объемом – 0,28м3.
Рефлюксные насосы типа ЛК-5-15.
Подогреватель с поверхностью нагрева – 23м3.
Мерники для чистого бензола, объемом – 5,5м3.
Агрегаты периодического действия.
Куб для разгонки чистых продуктов диаметром — 3400мм,длиной -14200мм.
Колонна куба диаметром – 1800мм, высотой – 25400мм,тарелок 30 штук.
Конденсатор-холодильник с поверхностью охлаждения –220м2.
Сепаратор объемом – 3м3.
Мерники объемом – 5,5м3 (каждый).
Рефлюксные насосы типа ЛК-5-15.
Основными аппаратами для ректификации сырого бензола иего фракций, является ректификационные колонны непрерывного и периодическогодействия, изготовленные из углеродистой стали. Колонны оснащеныректификационными колпачковыми тарелками типа ТСТ (с туннельными колпачками), типаТСК-Р (с капсульными колпачками), и с ситчатыми тарелками. Число тарелок вректификационных колоннах составляет 30-35 штук, в отпарной колонне 15-18 штук.Диаметр определяется ее производительностью и колеблется в пределах 1-2м.высота колонны может быть 15,5-30,0м. Для нагрева продукта в нижней частиколонны применяют подогреватели: кожухотрубные выносные и U-образными трубками.Для охлаждения жидкого остатка ректификационной колонне применяют холодильники«труба в трубе», обеспечивающие требуемое охлаждение.
Процесс ректификации сырого бензола осуществляется вколоннах, имеющих внутри, колпачковые или ситчатые ректификационные тарелки, накоторой достигается противоточное взаимодействие потоков пара и жидкости. Врезультате многократно чередующихся процессов, частичного испарения остатка ичастичной конденсации паров в колонне достигается практически полное выделениелегкокипящего компонента в паровую фазу и отделение от него высококипящихкомпонентов – остатка, который выводится снизу колонны. Основным условиемдостижения требуемой степени разделения компонентов в колонне, является подводтепла вниз колонны и подача холодного орошения наверх колонны.
Орошение ректификационных колонн, может осуществлятьсядвумя способами:
— флегмой – продуктами частичной конденсации паров,выходящих из колонны в аппарате, называемом дефлегматором;
— рефлюксом – продуктом полной конденсации паров вкондесаторе-холодильнике.
Интенсивность орошения колонны характеризуется отношениемколичества рефлюкса к количеству дистиллята, которое называется рефлюкснымчислом. Изменение рефлюксного числа достигается изменением количестваотбираемого дистиллята.
Для нагрева сырья и испарение легкокипящего компонента,нагрева и испарения рефлюкса, в нижнюю часть колонны подается глухой пар ввыносные подогреватели. Предусмотрена подача острого пара. Степень разделениякомпонентов в колонне зависит от режима работы ректификационного агрегата иопределяется температурами внизу и вверху колонны.
Температура внизу колонны характеризует полноту выделениялегкокипящего компонента и должна соответствовать температуре кипения остатка,она регулируется количеством подаваемого в колонну глухого или острого пара.Чистота дистиллята регулируется изменением подачи рефлюкса на орошение иконтролируется температурой верха колонны, которая должна соответствоватьтемпературе кипения дистиллята.
Отбор остатка регулируется обычно так, чтобы уровеньжидкости в кубе был постоянным. Если в следствии увеличения подачи смеси илиувеличение в ней высококипящего компонента, уровень жидкости в кубе повышается,следует увеличить отбор остатка. В колоннах непрерывного действия применяютавтоматическое регулирование, например: отбор дистиллята управляетсярегулятором температуры верхней части колонны; подача пара управляетсярегулятором температуры нижней части колонны; отбор остатка управляетсярегулятором уровнем жидкости в кубе. При периодической ректификациирегулирования процесса производят путем увеличение флегмового числа с такимрасчетом, чтобы состав дистиллята не изменяется. При этом по мере протеканияпроцесса понижается скорость перегонки, т.е. уменьшается количество отбираемогодистиллята.
2.6 Лабораторный контроль
Таблица 1Наименование пробы Точка отбора Определяемые показатели Периодичность отбора проб Количество пробы Кто отбирает 1.Головная фракция Фонарь Плотность, пределы кипения п.к. отгон до 75ºC, 95% 1 раз в смену 0,2 л Отбор-цех, анализ-лаборатория 2.Сырой бензол из головной колонны БТК Из смотрового стекла Плотность, разгонка, конец кипения 1 раз в смену 0,2 л - 3.Фракция ТКС Из бензольной колонны Начало кипения 4 раза в смену 0,2 л - 4Чистые продукты Из рабочего хранилища Пределы кипения, окраска, тиофен, бромное число, сероуглерод, реакция 1 раз в смену 0,5 л - - Из мерника - По мере накопления 0,5 л - 5Мытые и промежуточные продукты Из кубов п.к. 100% Пределы кипения п.к. 100ºC, 110ºC, 125ºC,150ºC, 180ºC, окраска, реакция После каждой загрузки куба 0,5 л Отбор-цех, анализ-лаборатория 6Кубовые остатки Из куба после сгонки Массовая доля воды и углеводородов После разгонки 0,5 л - 7Полимеры Из бочка полимеров, после отпарной колонны Массовая доля воды и углеводородов 1 раз в смену 0,5 л - 8Инден-кумароновая фракция Из хранилища Массовая доля смолообразующих и нафталина 1 раз в смену 1,0 л - 9Инден-кумароновая фракция Из мерника Плотность, пределы кипения По мере накопления 0,5 л -
2.7 КИП и автоматизация очистки
Таблица 2Объект автоматического регулирования Регулируемый параметр Устанавливаемая основная аппаратура автоматики Расход сырья. Регулятор ПР3-21 – дифмонометр-расходомер ДМПК-100. регулирующий клапан КЯ. Отделение мойки бензола
Подача серной кислоты на мойку в зависимости от нагрузки.
Расход воды на регенерацию серной кислоты.
Расход свежей щелочи.
Регулирующий блок соотношение РПС-1М. Ротамер. Панель дистанционного управления БПДУ-А. Регулирующий клапан ПКИ.
Регулирующий блок соотношение РПС-1М. Ротамер. Регулирующий клапан.
Регулирующий блок, Ротамер.
3 Охрана труда
3.1 Техника безопасности в цехе ректификации сырогобензола
Перед началом работы аппаратчик должен:
а) надеть положенную по нормам спецодежду;
б) проверить:
— наличие на рабочем месте газозащитной аппаратуры исредств пожаротушения, инструкций;
— наличие на рабочем месте и исправность измерительныхприборов;
— отсутствие печей и разливов бензольных продуктов;
— работу вентиляционных систем;
— освещенность рабочего места;
— технологический и температурный режим, режим давления.
в) следить за герметичностью коммуникаций не допускатьутечек продуктов и паров, через неплотность аппаратуры, коммуникаций иарматуры, а также через сальниковые уплотнения насосов;
г) не оставлять открытыми лазы и замерные люки аппаратов;
д) в процессе работы, контролировать исправностьмонометров, установленных на всех агрегатах отделения ректификации, а приобнаружении неисправных монометров, немедленно сообщить начальнику смены;
е) не допускать повышения давления на кубах,ректификационных колоннах выше 0,05 МПа (0,5 кг/см);
ж) при пуске агрегатов ректификационных колонн, подачупара на подогреватели осуществлять медленным и постепенным открыванием вентиля,следить за показанием манометра. Перед началом подачи пара, открыть вентиль налинии схода конденсата с подогревателей мимо конденсационного горшка и закрытьего после того, как выйдет весь конденсат из подогревателей и подогреетсяконденсатопровод;
з) непрерывно следить за состоянием сальниковыхуплотнений центробежных насос отделения ректификации;
и) измерение уровней в емкостях производить при помощищупов с нанесенными на них рисками;
к) непрерывно следить за давлением технической воды помономентру. При падении давления воды в коллекторе ниже 0,12 МПа (1,2 кгс/см3)немедленно прекратить подачу пара на агрегаты ректификационных колонн, сообщивоб этом начальнику смены;
л) систематически следить за работой контрольного иобщецехового сепаратора, не допускать попадания бензольных продуктов вканализацию;
м) следить за чистотой воздушек аппаратуры,огнепреградителей;
н) следить за постоянной работой вентиляционных систем;
о) не допускать производства ремонтных работ надействующих колоннах, кубах, хранилищах, мерниках и других технологическихаппаратах;
п) следить за исправным состоянием заземления хранилищ,коммуникаций, металлоконструкций, за наличием токопроводящих перемычек нафланцевых соединениях трубопроводов;
р) соблюдать правила пуска насосов: паровые насосыпускать при открытых задвижках на нагнетании, центробежные – при закрытойзадвижке на нагнетании;
с) надевать защитные очки при выполнении работ, когдавозможно образование брызг, распускание фланцев, набивка сальников и т.д.;
т) набивка сальников на насосах, задвижках, ремонткоммуникаций, производить совместно с дежурным слесарем в присутствиигазоспасателя и с разрешения начальника смены, предварительно сняв давление ссистемы опорожнив ее;
у) канавы, колодцы, тоннели должны быть перекрытыкрышками, плитами или ограждены барьерами;
ф) сбрасывать продукты в хранилищах склада, толькоубедившись в наличии места в резервуарах;
х) аппаратчик перегонки должен быть обученным в газовомхозяйстве, правилам пользования кислородоизолирующими аппаратами иогнетушителями;
ц) запрещается производить работы, не свойственныеаппаратчику, как замена ламп, ремонт электрических устройств, КиП и т.п.;
ч) запрещается сброс чистых продуктов из мерников вхранилища без проверки на соответствии их ГОСТ и ТУ;
ш) на каждом рабочем месте должны иметься технологическиеинструкции, правила и инструкции в соответствии с ПТЭ, а также необходимыйинвентарь и инструмент.
3.2 Противопожарные мероприятия в цехе
По пожарной безопасности все задания на коксохимическомпредприятии делятся на следующие категории:
— 1 категория. К этой категории относятся помещениясвязанные с применением или выработкой жидкостей с температурой вспышки паров28℃ и ниже, горючихгазов, пределов взрываемости которых 10% и ниже, веществ воспламенение, которыхможет последовать вследствие воздействия воды или кислорода. К этой категорииотносятся помещения, оборудование бензольного отделения, цехов ректификации,отделения получения инден-кумароновых смол и чистого нафталина, складыбензольных углеводородов.
— категория. Производство, связанное с выработкойжидкостей, температура вспышки которых в пределах от 28 до 120℃ и газов, предел взрываемостикоторых больше 10%. Сюда относится отделение дистилляции смолы, отделениекристаллизации, аммиачное отделение.
— категория. Производство, связанное с обработкой илиприменением твердых сгораемых веществ и материалов, а также жидкостей стемпературой вспышки больше 120оС. Сюда относятся пековые парки,хранилища смолы.
— категория. Производство, связанное с обработкой несгораемых веществ и материалов в раскаленном состоянии с образованием искр ипламени. Сюда относятся наружные рабочие места коксовых печей, кузнечные,механические мастерские.
— категория. Производство, несгораемых веществ иматериалов в холодном состоянии. Сюда относятся известковые отделения, складсульфата аммония.
3.3 Основные вредности в цехе ректификации сырого бензолаи мероприятия по защите от них
В рабочей зоне завода, а именно в цехе происходит накоплениев воздухе участвующих в технологическом процессе веществ (бензол, толуол,ксилол), которые при длительном вдыхании могут вызвать отравление организмачеловека, понижение гемоглобина в крови, может привести к различнымаллергическим реакциям и помутнению рассудка. В связи с этим Минздрав РФ былиустановлены предельно допустимые концентрации основных вредных веществ ввоздухе, приведены в таблице 3
ПДК бензольно-ректификационном цехе:
Таблица 3 Наименование продуктов ПДК мг/м3 Температура вспышки ℃ Температура самовоспламенения Бензол 5 11 534 Толуол 50 4 536 Ксилол 50 29 590 Сольвент 100 34 520 Фенол 5 75 595 Сероуглерод 10 43 90 Сероводород 10 - 246
Результатом действия этих веществ является,разрушительное действие на организм. Яды производства могут проникать ворганизм через дыхательные органы, жедудочно-кишечный тракт, кожу. Результатдействия этих веществ выражается по разному и как правило, с течениемнекоторого промежутка времени вызывая профессиональные заболевания.
Воздействия основных вредных компонентов:
— окись углерода. При вдыхании вытесняется кислород изкрови и вступает в связь с соединениями гемоглобина, образуя,карбокстгемоглобин, вследствие чего к тканям легких не поступает кислород. Присодержании в крови более 60% карбокстгемоглобина наступает смерть. Хроническоеотравление вызывает головные боли, вялость и снижение памяти.
— сероводород. Сильный яд для центральной нервнойсистемы, в больших концентрациях вызывает отравления, сопровождающиесясудорогами и потерями сознания, смерть наступает от паралича сердца.Хронические отравления вызывает понижение памяти, интеллекта, процесс идетнеобратимо.
— аммиак. При высоких концентрациях вызывает удушье,приступы кашля, головокружения, рвоту, задержку мочи.
— сероуглерод. Вызывает головную боль, легкое опьянение,при более высоких концентрациях достаточно несколько вздохов для летальногоисхода.
— фенол. Острые отравления редки, хронические отравлениявыражается в раздражении дыхательных путей, расстройстве пищеварения, тошноте,общей и мышечной слабости, потливости, кожному зуду, бессоннице.
— пиридин. Страдает нервная система, при хроническихотравлениях наблюдается кашлем, рвотой, сильным падением веса, болями всуставах.
Серьезную проблему представляли выбросы бензольных углеводородовиз воздушников технологического оборудования и цехов ректификации сырогобензола. Потери составляли около 2% от массы сырого бензола. В настоящее времяразработана двухступенчатая схема охлаждения парогазовой смеси с конденсациейпродуктов и последующей абсорбцией бензольных углеводородов охлажденнымисольвентами или ксилолами. Для снижения риска получения профессиональногозаболевания или острого отравления необходимо строго следовать правилам техникибезопасности, т.е. применять индивидуальные средства защиты, такие какфильтрующие противогазы малого габарита ПФМ-1, с индивидуальными защитнымипатронами.
ПЗУ, шланговые противогазы: ПШ-1, ПШ-2, ПФМ-1 (приповышенных концентрациях), респираторы: РПГ-67А, РУ-60М, РПМ-62, ежегоднопроходить медосмотр, употреблять в пищу продукты, способствующие восстановлениюорганизма.
4 Расчетная часть
4.1 Расчет выхода химических продуктов коксования сзаданной производительности по валовому коксу
— 2400000·0,94=2256000 т/г
— Рассчитать расход сухой угольной шихты дляпроизводства:
/> т/г;
— Выход химических продуктов коксования с 1 тонны сухойшихты:
Сух. кокс. газ – 15 %
Wраб – 7,8 %
Wпир – 2,2 %
Смола – 4,0 %
б/у – 1,0 %
H2S – 0,5 %
Кокс – 77 %
NH3 – 0,3 %
Сух. кокс. газ = /> т/г
Wраб = /> т/г
Wпир = /> т/г
Смола = /> т/г
б/у = /> т/г
H2S = /> т/г
Кокс = /> т/г
NH3 = /> т/г
Vк.г. = />
VWp = />
VWn = />
Vсмола = />
Vб/у = />
VH2S = />
VNH3= />
Сводная таблица материального баланса цеха по сырью ипродуктам кокса
Таблица 4Наим-ие сырья Кол-воКг/ч По весу т/ч т/г Наим-ие продукта По весу Кг/ч т/ч т/г По объему М3/ч М3/г
Шихта влажная
Шихта сухая 360500 360,5 3158400
К.в
К.г
Смола
б/у
Н2S
NH3
Wпир
257500
50200
13400
3400
1700
1000
7400
257,5
50,2
13,4
3,4
1,7
1,0
7,4
2256000
439480,5
117194,8
29298,7
14649,3
8789,6
64457,1
-
976623,3
26251,6
6562,9
3281,4
1968,9
80213,3
-
8555220108
229964016
57491004
28745064
17247564
702668508
Итог
Wраб
Итого 2600 26
2929870,1
228529,9
3158400 284392,8
4.2 Расчет размеров сероуглеродной колонны
Расчет цеха ректификации сырого бензола
Годовая производительность цеха по сырому бензолу сотгоном до 180ºС – 50000 т/г.
Собственного бензола из отделения дистилляции бензола29298,7 т/г:
Привозного бензола 50000-29298,7=20701,3 т/г
Годовая производительность по легкому сырому бензолу до150ºС-97%:
Gл.б.=50000·0,97=48500 т/г
Число рабочих дней в году 330
Часовая производительность отделения:
/> или />м3/ч.
Второго бензола:
Gт/б=/>т/г.
Агрегат для отбора головной фракции сероуглероднойколонны.
Поступает в колонну 6124 кг/ч. Отбирается головнойфракции – 3%. Потери на агрегате принимаем 1%.
Обирается головной фракции
6124·0,03=183,72 кг/ч
— потерь 6124·0,01=61,24 кг/ч
Фракции БТКС
Отношение рефлюкса к сырью принимается 0,7.
Количество подаваемого рефлюкса:
Gр=6124·0,7=4286,8 кг/ч
Объем паров на верху колонны при t=60ºC:
/>м3/ч
Принимаем скорость паров в свободном сечении ϑ – 0,6 м/с:
— тогда
/>;
/>.
Устанавливается колонна диаметром 1200мм и числом тарелок35. расстояния между тарелками 600мм. Нижняя колонна используется как сборникфракции БТКС. Емкость сборника 4,85м3 время пребывания продукта:
τ=/>
Подогреватели колонны.
Подогреватели рассчитываются из условий работы нахолодном сырье, т.е. когда подогреватель остановлен на чистку.
Тепловой баланс колонны.
— сырьем вносится тепло, при t=25ºC
Q1=Gб/у·Сб/у·t
Q1=6124·1,86·25=288746,6 кДж/ч
— рефлюксом при t=30 ºC
Q2=Gp·Cp·t
Q2=4286,8·1,886·30=242547,2 кДж/ч
Всего Qприх.=531293,8 кДж/ч
Расчет тепла.
— уходит с парами:
/>1/>кДж/ч
— уносится остатком при t=91 ºC:
Q2=8230,08·1,886·91=1412495 кДж/ч
— потери тепла в окружающее пространство:
Q3’=F·α·Δtср.
Поверхность сероуглеродной колонны — F1=110м2;
Поверхность одного подогревателя — F2=5,6м2;
Поверхность агрегата:
F=110+2·5,6=121,2м2
Средняя разность температур, применяют для зимнегопериода:
Δtср.=/>ºC
По опытным данным, тепловые потери в колонне составил:
α1=59,92 кДж/м2·град.
Q3=121,2·59,92·97,5=708075 кДж/ч
Qобщ=5124464 кДж/ч
Необходимо сообщить тепла греющим паром:
Qпара=5124464-531293,8=4593171 кДж/ч
Теплосодержание пара поступающего в подогреватели:
P=490,5кПа
t=200ºC, 2798,08 кДж/кг;
Теплосодержание конденсата при 120 ºC, 504,06кДж/кг.
Полезное тепло, отдаваемое паром, будет:
Q=2798,08-504,06=2294,02 кДж/ч.
Расход пара составляет:
Gпара=/>кг/ч
Средняя разность температур, считая от температурыконденсации пара t-158,1 ºC.
158,1 158,1
95 95 = 65,1 ºC.
63,1 67,1
Коэффициент теплопередачи, принимаем равным 2095кДж/м2·град.
Необходимая поверхность подогревателей:
F=/>м2
Учитывая необходимость частой чистки подогревателей,устанавливается 2-а подогревателя – 23м2, — 530мм, — 3455мм.
Подогреватель сырья.
Подогреватель рассчитывается на нагрев сырья до 90 ºC,и испарения его на 50%.
Расход тепла в подогревателе:
Qрасх=8573·1,886·(90-25)+360,34·0,5=2595561 кДж/ч
Расход пара:
Gпара=/>кг/ч
Средняя разность температур:
/>158,1158,1
/>90__25___
68,1133,1
Δtср=/>º
Коэффициент теплопередачи – K=1676 кДж/м2·град.
Тогда необходимая поверхность подогревателя:
F=/>
F=/>м2
Принимаем подогреватель сырья – 16,7м2, — 325мм, — 5982мм.
Конденсатор-холодильник.
Количество отнимаемого тепла:
Q=(4286,8+342,92)·360,34+1,886·(60-28)=1668333,6 кДж/ч
Расход охлаждающей воды учитывая 3% тепловых потерьсоставит:
Vводы=/>м3/ч
Средняя разность температур:
/>28
/>_40__ _25__
20 3
Δtср=/>ºC.
Коэффициент теплопередачи – 1467 кДж/м2·град.
Необходимая поверхность конденсатора:
F=/>
F=/>м2
Принимается конденсатор-холодильник – 220м2.
Сепаратор.
В сепаратор поступает:
V=/>м3/ч.
Устанавливается сепаратор d-800мм, — 4100мм, — ϑ-1,8м3.
Время отстаивания будет:
/> что достаточно.
Холодильник остатка.
В холодильнике остатка необходимо отнять тепла:
Q=GБТКС·СБТКС·t;
Q=8230,08·1,886·(91-30)=946838 кДж/ч.
Тепловые потери холодильника по опытным даннымсоставляют:
/>2·град.
Наружная поверхность одной секции холодильника – 18,2м2.
Средняя разность температур в летнее время:
/>º.
Тепловые потери холодильника при 3-х работающих секциях:
Q=F·/>·/>t·3;
Q=18,2·41,9·35,5·3=81215 кДж/ч.
Расход воды:
Тепло отнимаемое водой:
Qводы=/>м3/ч.
Средняя разность температур:
/>ºC.
Коэффициент теплопередачи принимаем: К=1467 кДж/м2·град.
Необходимая поверхность холодильника:
F=/>2.
Устанавливается холодильник из 3-х секций, по 10,5м2,резервной секции всего 4 секции. Скорость движения фракции при параллельномвключении будет:
/>
/>
Где 0,0026 – площадь сечения одной трубы в м2.
Мойка фракции БТКС.
В моечном отделении поступает:
— фракции БТКС – 8230,08 кг/ч.
Погоны общего, второго бензола в количестве 10%:
GБТКС=/>
Всего в моечном отделении поступает –8230,08+63,13=8293,21 кг, или
V=/>м3/ч.
Принимаем расход кислоты 5,5% от сырого бензола:
GH2SO4=/>
Принимаем расход щелочи 0,3% от сырого бензола:
GNaOH=/>
В пересчете с 92%-ой щелочи на 40%, расход щелочи будет:
GNaOH=/>
В пересчете на 12% щелочи:
GNaOH=/>
Выход регенерированной серной кислоты принимается 75%, отрасхода кислоты. Концентрация регенерированной серной кислоты 45%.
Количество регенерированной серной кислоты:
Gp·NaOH=/>или V=/>м3/сутки.
Смесители.
В кислотной смеситель поступает фракции БТКС – 9,5м3/ч,
— кислоты: V=/>м3/ч.
Время контакта в смесители принимается 2 мин.
Необходимая емкость смесителя:
V=/>3.
Устанавливается 2 рабочих смесителя, и 1 резервный,емкостью 0,25м3.смесители оборудованы пропеллерными мешками с числом оборотов930об/мин.
Паровые смесители для регенерации кислоты.
Регенерация проводится в четырех шарах. Время контакта сводой принимается, 10 сек. считая по продукту.
— объем, пара будет:
V=/>3;
— диаметр шара:
D=/>.
Скорость продукта в переходных патрубках принимается:
/>
Диаметр переходных трубок будет:
D=/>
Принимается диаметр патрубка 38мм. Шары чугунные,эмалированные.
Шаровые смесители для нейтрализации фракции.
Нейтрализация производится в 4 шарах. Время контакта принейтрализации принимается, также 10 сек., считая по продукту.
Устанавливается шары d=0,2м. скорость продукта впереходных патрубках принимается – 1,8 м/с.
Диаметр переходных патрубков будет:
D=/>
Принимается диаметр патрубка 44мм. Шары чугунные,эмалированные.
Отстойники.
Для фракции БТКС и регенерированной серной кислоты, времяотстоя принимается 1 час. Устанавливается отстойник d-1800мм, h-в месте сконической частью 4400мм. Емкость V-7м3, отстойник футерованный.
Для регенерации кислоты, время отстоя принимается 32часа. Устанавливается отстойник d-2200мм, h-5300мм. Емкость, V-15м3. отстойникфутерованный.
Для кислой смолки.
Емкость, V-3,9м3, d-2200мм, h-1200мм с коническим днищем.Время отстаивания 1 сутки.
Для фракции БТКС и щелочи.
Время отстоя принимается 2 часа. Устанавливаетсяотстойник, d-1600мм, h-7200мм, емкость, V-14м3.
Куб для отпарки кислой смолки.
Выход кислой смолки принимается 2% от бензола до 180ºC:
Gк.см.=/>
Количество отработанной щелочи 3,5т/сут.
Устанавливается куб для отпарки емкостью 10м3,рассчитанный на производстве 1-2 операции отпарки в сутки. Запас емкости в кубепредусматривается возможность подачи воды и вспенивания при процессе отпарки.
Конденсатор к кубу.
Содержание бензола в смоле и щелочи может достигать 30%.
Время отпарки острым паром принимается 4 часа. Для этихусловий устанавливается конденсатор, поверхность контакта 42м2 с сепаратором.
Отпарка мытой фракции БТКС.
При условии потерь на мойке 2%, отказной агрегат будетпоступать 8293,21 кг/ч БТКС.
— тогда G=8293,21·0,98=8127,34 кг/ч.
Количество и примерный состав поступающего на отпарку мытогосырого бензола с отгоном до 160ºC.
Литература
1 КоляндрЛ.Я «Улавливание и переработка химических продуктов коксования» М.Металургиздат 1961 с.468
2Фурмер И.Э, Общая химическая технология: — М: – 1977 с.334
3Лейбович Р.Е Технология коксохимического производства: — М: Металлургия 1982с.359