Циклогексанның бір сатылы тотығуы
ЖОСПАР
Кіріспе
1 Әдеби шолу..................................................... 8
1.1 Циклогексанның бір сатылы тотығуы............................. 8
1.2 Циклогексанның екі сатылы тотығуы............................. 12
2 Технологиялық бөлім.......................................................... 29
2.1 Құрылыс орнын таңдау.................................................... 29
2.2 Адипин қышқылын өндірудің технологиялары.................................. 29
2.3 Материалдық баланс........................................................ 35
2.4 Механикалық есептеу...................................................... 36
2.5 Реактордың жылу балансы............................................... 37
3 Автоматтандыру бөлімі....................................................... 38
3.1 Механикаландыру және автоматтандырудың өнеркәсіптегі ролі..... 38
3.2 Автоматтандыру жабдықтарын таңдау.......................... 39
3.3 Автоматты жүйені реттеушінің реттеу заңын таңдау.......................... 40
4 Қоршаған ортаны қорғау.................................................... 41
4.1 Қоршаған ортаның ластануы............................................ 41
4.2 Атмосфералық ауаны қорғау........................................... 41
4.3 Химиялық ластануы......................................................... 41
4.4 Су қоймаларының ластануы........................................... 42
5 Еңбекті қорғау.............................................. 43
5.1 Еңбекті қорғаудағы қауіпсіздік техникалық шаралары...................... 43
5.2 Жерге қосу қондырғыларының есебі............................. 44
5.3 Еңбек қорғаудағы өндірістік тазалық шаралары................................ 45
5.4 Жарықтандыру........................................... 45
5.5 Өндірістік шу мен діріл................................................... 47
5.6 Өртке қарсы шаралар...................................................... 47
6 Экономикалық бөлім.......................................................... 48
6.1 Негізгі өндірістік қорды есептеу.................................... 48
6.2 Негізгі өндірістік қордың басқа элементтерін есептеу...................... 48
6.3 Энергиялар.................................................. 51
6.4 Өнеркәсіп, өндіріс жұмысшыларының санын және жалақы қорын есептеу...............................................................
52
6.5 Жалақы қорын есептеу..................................................... 52
6.6 Шығындардың кешенді статьялары................................ 55
6.7 Өнімнің өзіндік құны........................................................ 58
6.8 Айналым қаражатын есептеу.......................................... 59
Қорытынды ............................................... 62
Пайдаланған әдебиеттер тізімі........................ 63
АНДАТПА
«Өнімділігі 7000 т/жыл. Адипин қышқылын өндіру цехын жобалау» дипломдық
Дипломдық жобада адипин қышқылын алудағы негізгі қондырғының көрсеткіштері келтірілді.
АННОТАЦИЯ
Дипломный проект на тему «Проектирование производства адипиновой кислоты с
В дипломном проекте дана технологическая схема с основными
ABSTRACT
The Degree project to subjects "Designing production adipin of
Technological scheme is given In degree project with the
КІРІСПЕ
Менің дипломдық жобамда адипин қышқылын өзіміздің республикамызда өндірудің жобасы
Циклогексан және оның оттекті туындылары циклоалифатты ядроның тотыққан кездегі
Адипин қышқылы – молекулалық массасы 146; ρ=1,366 г/л, балқу
Адипин қышқылын өндіру негізінен 1930-1940 жылдары ғана найлон өндірісінің
1 Әдеби шолу
Адипин қышқылының синтезі циклогексанның, циклогексанолдың, циклогексеннің әртүрлі тотықтырғыштармен тотығу
Дүниежүзілік өнімділігі жылына 1 млн.т. құрайтын адипин қышқылының негізгі
Адипин қышқылын циклогексанның екі сатылы тотығу әдісімен қатар тағы
Циклогексанның бір сатылы тотығуы
Циклогексанның адипин қышқылына бір сатылы тотығуы тотықтырғыштар ретінде :
Азот қышқылымен тотығуы. Циклогексанның тотығуымен адипин қышқылын алу реакциясын
Қысымның 0,3-1,96 МПа көтерілуі циклогексан конверсиясын екі есеге көтереді
Реакцияның екі сағатқа дейін ұзаруы циклогексан мен азот қышқылының
Циклогексан мен азот қышқылы арасындағы реакция 100 ºС-дан төмен
Циклогексанның азот қышқылымен тотығуымен адипин қышқылын алу екі жолмен:
Циклогексанның азот қышқылымен тікелей тотығуымен адипин қышқылын алу әдісі
Біршама жақсы нәтижелер циклогексан қоспасын нитроциклогександа 40-97 % азот
Азот оксидімен тотықтыру. Циклогександа ерітілген азот төрт оксидінің тотығуы
Егер циклогександы азот төрт оксидімен тотықтыру процесін катализатор қатысында
Циклогексанның азот оксидтерімен тотығуымен адипин қышқылын және нитроциклогександы бірге
Тотығуды азот қос оксидімен жүргізеді. Процесс 50 ºC-да ванадий
Адипин қышқылының шығымы циклогексанның азот қос оксидімен реакциясын ультракүлгін
Циклогександы азот қышқылымен тікелей тотықтыру әдісіндегі кемшіліктер бұл әдіске
Циклогексанның оптималды жағдайда (95 %-қ сірке қышқылында еріген 30
Циклогексил асқын тотығын ыдырату мақсатында сұйықфазалы тотығу өнімдерін 100-300
Барлық көрсетілген әдістерде адипин қышқылын сірке қышқылын айдағаннан кейін
Оттегімен тотықтыру. Циклогександы оттегімен немесе ауаның оттегімен сұйық фазада
Циклогексанның каталитикалық тотығуы кезіндегідей каталитикалық емес тотығу кезінде пайда
Кобальт катализаторының активтілігі 2,4,6-триметил-1,3,5-триоксан, азобисизобутиронитрил инициаторларының қатысында жоғарылайды. Үздіксіз
Циклогександы ауамен бір сатылы тотықтыру кезінде температурасы 110-150 ºС
Циклогексанның тотығуы сонымен бірге, ацетон қоспасында өткізіледі. Оксидат құрамынан
Адипин қышқылының жақсы шығымы циклогександы оттегімен 70-100 ºС-да тотықтырғанда,
Сонымен бірге циклогексанның тотығуын 1: (1,5-10) қатынаста, газбен 80-150
Реакциялық қоспаға озон, органикалық асқын тотықтар, кетон, альдегидтер және
Циклогексанның сірке қышқылында бір сатылы каталитикалық тотығуы жақын болашақта
Озонмен тотығуы. Адипин қышқылы циклогексаннан озонмен әрекеттесу нәтижесінде алынуы
Сулы-сілтілі сутек асқын тотығы қоспасында циклопарафин эмульсияларының бір сатылы
Бір сатылы эмульсиялық озондануды өткізу үшін тиімді эмульгаторларды (лаурил
Жоғарыда көрсетілгендерден, алынған адипин қышқылының шығымы, озон мен сутек
1.2 Циклогексанның екі сатылы тотығуы
Циклогександы екі сатылы тотықтыру процесінде бірінші сатыда циклогександы оттекпен
Ауа оттегісімен тотықтыру. Ең бірінші өндірістік процестің екі сатысында
Одан әрі марганец және кобальт стеараттары циклогексанонның сұйықфазалы тотығуының
Циклогексанонның, циклогексанолдың және олардың қоспаларын тотықтыру процесінің басқа
Адипин қышқылын алудың екі сатылы процессі көрсетілген, оның бірінде
Адипин қышқылының осы шығымы циклогексанонмен оның циклогексанол қоспаларының 60-100
Кейбір жұмыстарда тотығудың бірінші сатысында айдаусыз немесе циклогександы жартылай
Циклогексанның сұйықфазалы тотығу өнімдерін, құрамында циклогексан, циклогексанон, сондай-ақ глутарь,
Көрсетілгендей, бұндай процестерде кристалдану қиыншылықтар туғызған, өйткені 20 тәулік
Циклогексанның ауамен екі сатылы тотығуын жетілдіру мақсатында қарқынды жұмыстар
Годт және Квинн циклогексанолдың азот қышқылымен 20 ºC-да тотығуының
NOH
∕ ∕
С6Н11ОН+2НNO3→HOOC−(CH2)4−C
\
NO2
Қышқыл ортада КНҚ адипин қышқылын және азот закисін түзе
NOH
∕ ∕
2HOOC─(CH2)4─C
\
NO2 (2)
Азоттылау (азотнаватистая) қышқыл азот қышқылы ортасында мына теңдік бойынша
5H2N2O2→2HNO3 + 4H2O + 4N2
Циклогексанолдың азот қышқылымен тотығу реакциясының стехиометриялық теңдігі (1-3) теңдіктері
10C6H11OH + 18HNO3→10HOOC─ (CH2)4─COOH + 5NO2 + 4N2 +
(4) теңдіктен 1 моль адипин қышқылы түзілген кезде 0,9
Циклогексанолдың азот қышқылымен тотығу кезінде азот закисінен басқа, (0,5-0,6
Адипин қышқылының түзілуіне әкелетін аралық қосылыстар. Годт пен
Қосымша өнімдердің түзілуіне әкелетін аралық қосылыстар. Адипин қышқылы циклогексанол
Ол келесі тәсіл бойынша алынды:
Циклогексанолды (150 г, 1,5 моль) қарқынды араластыра отырып, 567
Элементарлық анализ нәтижесінде, синтезделген қосылыстың молекулалық салмағының криоскопиялық анықтамасы
Диолдың түзілуіне әкелетін қосылыстар қатарын келесі түрде көруге болады:
Осы сызбанұсқаға байланысты, реакциялық қоспадағы 2-изонитрозоциклогексанон, біреуі циклогександионның түзілуіне
Диолдың азот қышқылымен тотығуы кезінде янтарь және глутарь қышқылдары
Глутарь қышқылы 2,6-динитрозоциклогексанонның гидролизі кезінде мына реакция бойынша пайда
1- кесте
Циклогексанолдың 57 %-қ азот қышқылымен тотығуы кезіндегі төмен дикарбон
(HNO3 қарағанда циклогексанолдың мольдік қатынасы 1:7)
Температура
°C Қышқылдар шығымы, циклогексанол моль/моль Глутарь және янтарь қышқылдарының
глутарь янтарь щавель
1 2 3 4 5
10 0,089 0,153 0,170 0,65
20 0,045 0,106 0,088 0,50
1 кестенің жалғасы
1 2 3 4 5
30
40
50
60
70 0,041
0,046
0,043
0,062
0,081 0,067
0,058
0,045
0,040
0,045 0,063
0,047
0,026
0,017
0,034 0,70
0,90
1,09
1,75
2,03
Циклогексанолдың азот қышқылымен тотығуынан түзілген азот қышқылын реакциялық ерітіндіге
H2N─C─NH2·HNO3 + 2HNO2→2N2 + CO2 + 3H2O + HNO3
׀׀
O
Қосылған мочевина мөлшерін өзгертуі бойынша глутарь және янтарь қышқылдарының
Мочевина
концентрациясы, сал.%
қатынасы
0
0,5
2,0
4,0
Сонымен, циклогександың азот қышқылымен тотығуы кезінде дикарбон қышқылдары түзілуінің
Циклогексанолдың тотығуы кезінде сонымен бірге, оның ароматизациялық тотығу реакциясын
Осы айтылғандарға қарағанда, циклогексанолдың азот қышқылымен тотығуынан түзілетін аралық
Адипин қышқылының шығуына температураның әсері. Практикада циклогексанолдың азот қышқылымен
Адипин қышқылының шығымына температураның әсерін қарастыру үшін, аралық өнімдердің
2 – кесте
Циклогексанолдың 64,5 %-қ азот қышқылымен тотығуының температураға тәуелділігі (реакция
Тотығу температурасы,ºC Шығым,циклогексанол моль/моль
КНҚ адипин адипин+КНҚ
20
25
30 0,522
0,468
0,364 0,095
0,311
0,630 0,617
0,779
0,994
2 кестеде көрсетілгендей 30 ºC-да КНҚ мен адипин қышқылының
Азот қышқылымен тотығуы. Өнеркәсіпте екі сатылы процесті, яғни екінші
Циклогексанолдың азот қышқылымен адипинге дейін тотығуы ең бірінші рет
HNO2 + HNO3 ↔ [H2NO2]+ + [NO3]-
[H2NO2]+ ↔ [NO]+ + H2O
Осы тотығу және нитрозирлеу реакциялар нәтижесінде үш негізгі
Азот қышқылының есептелген және эксперименттік шығыны жақсы сәйкес келеді.
Циклогексанолдың 40-60 %-қ азот қышқылымен тотығуы кезіндегі оптималды температура
Циклогексанолдың каталитикалық емес тотығуы процесінде қысымның адипин қышқылының шығымына
Ауа оттегісімен тотығуы процесінде түзілетін циклогексанол мен циклогексанонды оксидаттан
Таза адипин қышқылын алу мақсатында органикалық қабатты азот қышқылымен,
Басқа әдісте, циклогексанолдың 30 %-қ азот қышқылымен аммоний метванадаттың,
Циклогексанның ауа оттегісімен үздіксіз тотықтыру процесін араластырғышы бар үш
Егер тотықтырылатын циклогексанға адипин қышқылының ұсақталған кристалдарын немесе адипин
Кейбір әдістерде карбоксинитрол қышқылының түзілуіне ыңғайлы жағдайлар жасалынады. Осы
Адипин қышқылының өндірісінің үлкен масштабтарын ескере отырып, циклогексанолдың немесе
Циклогексанолдың тотығу процесінде бөлінетін төменгі азот оксидтерін оттегімен үрлеумен
1-3 – реакторлар, 4,5-ректификациялық колонналар, 6-скруббер, 7-кристаллизатор.
1 – сурет. Адипин қышқылын алудың сызбанұсқасы
Циклогексанол мен циклогексанонның азот қышқылымен тотығу өнімінің бір бөлігін
Реакцияны бір немесе екі кезекті жұмыс істейтін реакторларда өткізсе
1,2,4-реакторлар, 3,5-тотығу реакторлары, 6,7-ректификациялық колонналар.
2 – сурет. Адипин қышқылын алудың сызбанұсқасы
5 колоннада азот оксидтерінен ажыратылған оксидатты азот қышқылымен араластырады
Оксидатты рециркуляциялау арқылы тотығу кезіндегі жылуды түсіруге болады. Сонымен
Циклогексанолдың 65-95 °С кезінде тотығу жағдайында және 6,6-93,3 кПа
Циклогексанол
Азот қышқылы (100 %-қ)
Өткір натр (100 %-қ)
Мыс
Аммоний метванадаты
Циклогексанол мен циклогексанонның тотығуын бір-бірімен кезекті байланысқан реакторларда өткізуге
Басқа қондырғыда бірінші реактордың төменгі бөлігіне бастапқы шикізаттың азот
Сонымен бірге үш реактордан тұратын қондырғы да көрсетілген, онда
Тағы бір жұмыста циклогексанол мен циклогексанонның азот қышқылымен мысванадийлі
Циклогексанол, циклогексанон және олардың қоспаларын азот қышқылымен тотықтыру процесі
Циклогексеннің тотығуы және озондануы. Бензол-сырец құрамында 1,5-2,5 % циклогексен
Циклогексен мен азот қышқылының бес валентті ванадийдің қатысында әрекеттесуінен
Реакцияны әдетте 70-90 °С кезінде мысванадийлі катализатор қатысында жүргізеді.
Сондай-ақ ванадийліосмий катализаторын қолдануға және циклогексеннің тотығуын сұйық фазада
Өте таза адипин қышқылы циклогексеннің сутек асқын тотығымен
Циклогексеннің озонолиздеу реакциясымен адипин қышқылын алуда бірқатар зерттеу жұмыстары
Циклогексеннің озонолизін метил спирті ерітіндісінде -70 тен -75 °С
Тетрагидрофураннан және басқа қосылыстардан синтезделінуі. Адипин қышқылы тетрагидрофураннан дихлорбутан
Бір жұмыста адипин қышқылының бутандиол-1,4 синтезделінуі көрсетілген. Соңғысын ацетилен
Бутандиол-1,4 бромды натриймен күкірт қышқылы қатысындағы реакциясының өнімі 89-91
Адипин қышқылы тетрагидрофуранды көміртек оксиді жоғары температурасында және қысымда
Адипин қышықылының түзілуі δ-валеролактон алу стадиясымен сатылы жүреді. Оптималды
Адипин қышқылын синтездеудің басқа да өндірістік әдістері.
Адипин қышқылын циклогексанонды натрий гипобромитінің сулы ерітіндісімен 20 °C
Адипин қышқылы хлорциклогександы азот қышқылымен тотығу кезінде алынған, шығымы
Басқа дикарбон қышқылдарының қоспасында адипин қышқылы парафиндердің, мұнай фракцияларының,
Сұйық парафиндердің ауа оттегісімен су қатысында қысым астында дикарбон
Кейбір жұмыстарда әртүрлі факторлардың мұнай оксиқышқылдарының ауамен тотығуының нәтижесінде
Дизельді отындардан бөлінген парафиндердің ауамен тотығу өнімдерін 57 %
2 Технологиялық бөлім
2.1 Құрылыс орнын таңдау
Адипин қышқылын алатын цехты Павлодар
Өйткені бұл қалада мұнай өңдеу
Орташа жылдық температурасы 5,2ºС. Судың
Құрылыстың конструктивті шешімін таңдау технологиялық
жабылған жабулардың элементтеріне іліндіріп қойылған. Нольдік
Ең биік үйдің биіктігі – 30,600
Құрастырылған сым темірден жасалған. Плиталар таға
Есіктері ашпалы, өлшемі 3х3м, әкімшілік-тұрмыстық үйі
Жарық көлденең түседі. Терезенің ағаш
Есіктері қабатты, саты арқылы әр қабатпен
Саты плиткалары қабырғадағы терезеге түсетін
2.2 Адипин қышқылын өндірудің технологиялары
Қазіргі кезде адипин қышқылын алудың бірнеше әдістері белгілі. Бұл
Циклогексанонның азот қышқылымен адипин қышқылына тотығу реакциясы бірнші рет
Циклогексанның ауалық тотығуынсыз жүретін басқа да әдістері белгілі. Оны
Адипин қышқылын өндіруде циклогексанолды азот қышқылымен тотықтыру кең қолданылады.
Технологиялық сызбанұсқасының жазбасы. Сызбанұсқада циклогексанолдан адипин қышқылын өндіру технологиясы
Бұл жерде 60-80 °C және 0,3-0,5 мПа қысымда реакция
Бұл скрубберден шыққан газды санитарлық тазалаудан өткізіп, атмосфераға жібереді
Оксидатты 6 скрубберден вакуум-ректификациялық колоннаға 8 жібереді, ол жерде
Маточный ерітінді щавель, янтарь, глутарь және адипин қышқылыдарының қоспасынан
Азот және дикарбон қышқылдарын регенерациялау мақсатымен оны өңдеудің
Катализатор регенерациясы. Циклогексанол мен циклогексанонның азот қышқылымен тотығу процесінде
Маточный ерітіндіні ваккумда азот қышқылын айдаумен буландырғанан кейін мыс
Катализаторды бөлуді ультрацентрифуга көмегімен жүргізу ұсынылған. Катализатордың көп мөлшері
Адипин қышқылын тазалау. Адипин қышқылын өндірудің жақсы дайындалған екі
Осылайша, циклогексанол-ректификаттың 55 %-қ азот қышқылымен мыстыванадийлі катализатор қатысында
Адипин қышқылын алу үшін қолданылатын бастапқы органикалық шикізаттың тазалығына
Адипин қышқылы минералды қышқылдар қоспасынан оның сулы ерітіндісін анионалмастырғыш
Адипин қышқылдарының кристалдарын алифатты қышқылдармен, сумен немесе алифатты қышқылдардың
Циклогександы ауамен тотықтыру кезінде қосымша өнім ретінде түзілетін адипин
Шикі дикарбон қышқылдарын сутек асқын тотығының 30 %-қ су
Адипин қышқылының ірі кристалдарын өндірілетін кристалдардың суспензиясынмен қышқылдың қаныққан
Кристаллизаторда түзілетін адипин қышқылының кристалдарының өлшемдерінің тұрақтануы супензияны 7
Адипин қышқылдарының кристалдарын тазалаудың екі немесе үш комбинациялы әдістері
2.3 Материалдық баланс
Өнімділігі 7000 т/жыл, процесс периодты.
Бір жылдағы жұмыс күндері:
365-65=300 күн.
Жоғалтусыз тәуліктік өнімділік:
П =700/300=23,3 т/тәу. немесе 23300 кг/тәу.
Адипин қышқылының жоғалуы 1 %.
Жоғалтуларды ескергендегі өнімділік:
П =23300/1-1/300=23300/0,99=23535 кг/тәу.
Жоғалтулардың жалпы мөлшерін анықтаймыз:
23535-25300=235 кг/тәу.
Циклогексанолдың қажетті мөлшері:
23535*94/146=15152,6 кг/тәу.
Реакция шығыны 95%:
15152,6/0,95=15950 кг/тәу.
HNO3 қажетті мөлшері:
23535*63/146=10155,5 кг/тәу.
Бұл жерде, 63 – азот қышқылының молекулалық массасы;
146 – адипин қышқылының молекулалық массасы:
10155,5/0,95=10690,01 кг/тәу.
60%-тік HNO3 алғандықтан:
10690,01*100/60=17816,6 кг/тәу.
Онда судың шығыны:
17816,6 – 10690,01=7126,6 кг/тәу.
2.1 – кесте
Адипин қышқылының технологиясының материалдық балансы
Кіріс Шығыс
Аталуы Кг/тәу Аталуы Кг/тәу
Циклогексанол 15950 Циклогексанол 797,4
HNO3 10690 HNO3 534,6
Адипин қышқылы 23535
Валериан қышқылы 1773
Барлығы 33766 Барлығы 33766
2.4 Механикалық есеп
Қысым астында жұмыс істейтін корпус обечайкасының қабырғасының қалыңдығын
Бастапқы берілгендері:
Ді=3500 мм; t=80 0С; Р=1 МПа; беріктілік коэффициенті φ=0,95;
Обечайка қабырғасының есептік температурасын анықтаймыз:
Тқабырға=Торта+20 °C=80+20=100 °C
Созылуға жіберілетін кернеуді анықтаймыз:
σд*= σв/nв=600/2,6=231 МПа
Ағу шегіне байланысты жіберілген номиналды кернеуді анықтаймыз:
σдоп*=σт/nт=350/1,5=233 МПа
Дұрыстау коэффициентін ескергендегі жіберілген кернеу (ең азын таңдаймыз):
σдоп*= σд*· η=231*0,9 =207,9 МПа
Анықталатын параметрлер қатынастарын анықтаймыз:
σдоп/Р*φ=207,9/1*0,95=218,8 МПа
Обечайка қабырғасының номиналды қалыңдығы:
S'=Ді*Р/2 σд* φ*1=3500*1/2*207,9*0,95*1=8,8 мм
С=Сд+Ск+Сэ+Со=1+0+0+0,2=1,2
S= S'+С=8,8+1,2=10 мм
Обечайканың сыртқы диаметрін анықтаймыз:
Дс=2S+Ді=2*10+3500=3520=3,52 м.
Тексеру есебін жүргіземіз:
Рд= σд* φш*ln* Дс/ Ді+2Ск=19,7 МПа
Ржұмыс=1 МПа
Рұқсат етілген Р>Ржұмыс
Шарт орындалды.
Аппаратты есептеу
Ρад. қ. =1,366 г/л
Реакциялық массаның көлемі секундына:
qсек =Псб/3600=23535/3600=44,42 кг/сек
Qсек=44,42/1,366=32,5 м3/сек
Vр=32,5*57/60=30,8
МЕСТ 13.372-78 Vап=30 м3
Dап=3500 мм
Аппарат биіктігі: H=7,03 м
Н1
8. Қор. жарақ.= НӨҚ: ЖС=10942.5:29=377.3275
9. Қор. cый.=1: Қор.қайт.=1:2.983=0.335
10. БӨҚ= ӨТҚ:N=23451.572:12400=1.891
БКҚ= КҚ:N=11225.2:12400=0.905
11. ӨМ= КҚ:П
Азот қышқылымен тотығуы
Цеолитті өңдеу әдістері
Қаныққан көмірсутектер туралы
Алкандар атаулары
Мұнай өнімдері құрамындағы қанықпаған көмірсутектерді анықтау
Алициклді қосылыстар
Органикалық химияның теориялық негіздері
Көміртек атомының электрондық құрылысы
Деструкциялық гидрогенизация процесінің химизмі
Алициклді көмірсутектер