Методические указания к выполнению курсовой работы. Для студентов всех специальностей (стр. 1 из 4)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА

Кафедра технологии химических

веществ для нефтяной и газовой

промышленности имени И.М. Губкина.

Серия: Методическое обеспечение

самостоятельной работы студентов.

В.А. Трофимов, И.С. Паниди, В.А. Заворотный

Производство метил-третбутилового эфира

с применением реакционно-ректификационного

аппарата на катализаторе сульфокатионите КУ-2/8ФПП.

Под редакцией проф. М.А. Силина

Методические указания

к выполнению курсовой работы.

Для студентов всех специальностей

химико-технологического факультета.

Москва - 2009 г.

УДК 661.7.

«Производство метил-третбутилового эфира с применением реакционно-ректификационного аппарата на катализаторе сульфокатионите КУ-2/8ФПП» (В.А. Трофимов, И.С. Паниди, В.А. Заворотный). - М.; РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина, 2009, 17 с.

В методических указаниях даны варианты комплектов исходных данных процесса производства МТБЭ, необходимых для проведения расчета установки, приведена структура пояснительной записки.

В методическом указании подробно изложен принцип проведения технологического расчёта, на основе которого составлены программы расчета основных материальных потоков установки.

Составлены программы, позволяющие провести тепловой расчёт реакционного аппарата, работающего в условиях так называемой «каталитической перегонки», позволяющий определить как величину интегрального значения удельного теплового эффекта, учитывающего как целевую, так и побочные реакции, так и суммарную теплоту процесса, рассчитанную с учетом производительности процесса.

Методические указания предназначены для студентов химико-технологического факультета.

Издание подготовлено на кафедре технологии химических веществ для нефтяной и газовой промышленности.

Работа одобрена и рекомендована к изданию учебно-методической комиссией факультета химической технологии и экологии.

Рецензент, профессор Ф.Г. Жагфаров.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Курсовая работа по технологии нефтехимического синтеза выполняется в соответствии с учебным планом и имеет своей целью закрепление студентами знаний, полученных при изучении теоретического курса, более глубокое ознакомление с сырьевой базой и технологией конкретных нефтехимических производств, приобретение практических навыков в области расчета и проектирования технологических установок и отдельных аппаратов.

Курсовая работа, выполняемая студентами специальностей 2501 и 1706, оформляется в виде пояснительной записки и технологической схемы процесса, вычерчиваемой на миллиметровой бумаге или кальке и включаемой в состав расчетно-пояснительной записки.

Студенты специальности 2501 включают в состав расчетно-пояснительной записки также поточную схему нефтеперерабатывающего завода с кратким ее описанием и обоснованием выбора темы курсовой работы, которая должна быть основана на сырье, источником которого являются процессы НПЗ, спроектированного студентом в курсовом проекте по курсу "Технология переработки нефти".

Требования по оформлению расчетно-пояснительной записки изложены в /I/. Все расчеты следует вести с использованием международной системы единиц измерения (СИ).

Технологическая схема вычерчивается с соблюдением требований, содержащихся в методических указаниях /2/. Полезная информация по графической части содержится в /3/, где даны примеры использования действующих ГОСТ системы ЕСКД.

2. СТРУКТУРА РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

2.1. Титульный лист.

2.2. Задание на курсовое проектирование. Задание студент получает на кафедре технологии органических веществ для нефтяной и газовой промышленности у преподавателя - руководителя курсовое работы. Задание студентам специальности 2501 выдается после предъявления преподавателю поточной схемы НПЗ с расчетом материальных балансов, на основании которых определяются целесообразность проектирования данной установки и ее производительность.

В задании указываются тема, производительность установки по целевому продукту, содержание изобутилена в отработанной изобутилен-содержащей фракции, номер варианта комплекса основных исходных данных, необходимых для выполнения курсовой работы.

2.3. Оглавление.

2.4. Введение. Во введении студент отмечает значение нефтехимической промышленности в народном хозяйстве страны, оценивает пути и динамику развития нефтехимии в текущей пятилетке в соответствии с решениями партии и правительства.

2.5. Поточная схема НПЗ (для специальности 2501). Схема сопровождается указанием основных направлений использования в нефтехимии образующихся продуктов нефтепереработки и обоснованием проектирования установки заданной производительности.

2.6. Обзор литературы. Краткий обзор литературы по промышленным методам получения метилтретбутилового эфира (МТБЭ): источники сырья, химизм и условия процесса, особенности технологического оформления установок по производству МТБЭ, области применения /4-7/. Экологические и экономические аспекты производства и применения МТБЭ.

2.7. Технологическая схема. Физико-химические основы выбранного способа производства. Обоснование выбора технологической схемы процесса. Описание технологической схемы процесса с указанием технологического режима и назначения отдельных аппаратов.

2.8. Расчет материальных балансов отдельных узлов и установки
в целом.

2.9. Тепловой баланс и определение основных размеров реактора.

2.10. Литература. Ссылка на литературу приводится в тексте,
литературные источники располагаются в порядке цитирования и приводятся в соответствии с правилами библиографического описания
произведений /I/.

В методических указаниях приведены программы расчета на ЭВМ "Искра-1256" состава изобутилен содержащего у/в. потока на входе в реактор (программа I), материального баланса реакционного узла (без учета флегмы) (программа 2), теплового эффекта процесса получения МТБЭ (программа 3), количества флегмового потока, поступающего в реакционный узел (программа 4), материального баланса промывной колонны (программа 5).

3. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА МТБЭ

3.1. Исходные данные.

Варианты исходных данных приведены в приложении 2, выбор варианта определяется в задании преподавателем.

3.1.1. Для проведения расчета приняты следующие обозначения.

Производительность установки по целевому продукту, тыс.т/год.

Состав целевого продукта, мас. доли:

- метилтретбутиловый эфир – xz(1)

- третбутиловый спирт – xz(2)

- диизобутилен – xz(3)

- метанол – xz(4)

Содержание компонентов свежей изобутиленсодержащей у.в.фракции, мас. доли:

- изобутилена – x(1)

- н-бутиленов – x(2)

- изобутана – x(3)

- н-бутана – x(4)

Содержание изобутилена в отходящей с установки отработанной изобутиленсодержащей у.в.фракции, мас. доли – yz(1).

Конверсия изобутилена, доли – AL.

Соотношение метанол : изобутилен на входе в реактор, моль – D.

Соотношение вода : у.в.-метанольная фракция (промывная колонна), мас. доли – DW.

Производство метилтретбутилового эфира осуществляется в реакционном блоке, представляющем собой ректификационную колонну, в средней части которой в два слоя загружен катализатор КУ - 2 ФПП в смеси с кольцами Рашига 15x15 в соотношении 1:1 по объему. Изобутиленсодержащая у/в. фракция поступает в реакционный блок под слой катализатора, метанол - над слоем катализатора.

Целевой продукт выводится из нижней части реакционного блока, а не вступившие в реакцию компоненты сырьевых потоков - в паровой фазе через его верх. На верхнюю тарелку реакционного узла возвращается часть у.в.-метанольной фракции в виде флегмы.

Устройство и принцип работы реакторного блока приведены в работе /6/.

Принципиальная блок-схема получения МТБЭ приведена на рисунке 1.

Рис.1. Принципиальная блок-схема реакторного блока получения метилтретбутилового эфира:

GGO - изобутиленсодержащая у/в. фракция (свежая и циркулирующая);

GM - метанол (свежий и циркулирующий);

GWG - пары отработанной у/в. фракции и метанола;

GFO - флегма (у/в. - метанольная фракция).

Производство МТБЭ основано на взаимодействии изобутилена с метанолом, протекающем в соответствии с уравнением:

(CH₃)₂C = CH₂ + CH₃OH

(CH₃)₃COCH₃

Другие компоненты, входящие в состав изобутиленсодержащей фракции С₄, используемой для этих целей, в реакцию с метанолом не вступают, в связи с чем этот процесс рассматривается как процесс извлечения изобутилена из указанных фракций.

Заданием определяется содержание изобутилена в отработанной у/в. фракции yz(1) (здесь и далее индекс 1 принадлежит только изобутилену). Концентрация изобутилена в этой фракции при однократном прохождении сырьевого потока через реакционный блок определяется из выражения:

yz (1) =

, доли мас. (1)

Если полученное значение (1) отвечает условиям, то оно используется в дальнейших расчетах.

При достаточно высоком содержании изобутилена в у/в. сырьевом потоке концентрация его в отработанной фракции будет превышать значение, приведенное в задании. В этом случае решение задачи может быть достигнуто снижением концентрации изобутилена в у/в. потоке на входе в реакционный блок путем разбавления свежего сырья отработанной у/в. фракцией. Рассмотрим расчет такой системы.