Thiết kế phân xưởng sản xuất vinyl axetat từ etylen với công suất 55.000 tấn/năm

113 483 0
Thiết kế phân xưởng sản xuất vinyl axetat từ  etylen với công suất 55.000 tấn/năm

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU - PHẦN I : Tổng quan lý thuyết CHƯƠNG I : Giới thiệu nguyên liệu trình sản xuất Vinyl axetat từ etylen - I- Giới thiệu, tính chất vật lý, tính chất hoá học, phương pháp sản xuất, ứng dụng etylen. 1- Giới thiệu [9]. 2- Tính chất vật lý [5,9]. - 3- Tính chất hoá học [5,17]. 4- Phương pháp điều chế [4]. - 11 5- Ứng dụng [5,18]. 14 II- Giới thiệu, tính chất vật lý, tính chất hoá học phương pháp sản xuất, ứng dụng axit axetic 15 1- Giới thiệu [7]. 15 2- Tính chất vật lý [4,7]. - 15 3- Tính chất hoá học [4,5]. 18 4- Ứng dụng [4,11]. 22 5- Phương pháp điều chế [2,4,7,11]. - 22 CHƯƠNG II : Giới thiệu sản phẩm vinyl axetat. 27 I- Giới thiệu chung [4,12]. 27 II- Tính chất vật lý [4,10,12]. - 27 III- Tính chất hoá học [4,10,12]. - 29 IV-Phân loại, tiêu chuẩn, bảo quản vinyl axetat [12]. 33 V- Tình hình sản xuất sử dụng vinyl axetat 35 1- Tình hình sản xuất vinyl axetat [4,10,11]. 35 2- Tình hình sử dụng vinyl axetat [4,11]. - 36 CHƯƠNG III : Giới thiệu phương pháp sản xuất vinyl axetat 37 I- Giới thiệu chung [12]. - 37 II- Phương pháp tổng hợp VA từ etylen axit axetic [10,12] - 37 1- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 CH3COOH pha lỏng [10,12]. -38 1.1- Các phản ứng xảy trình. - 39 1.2- Các thông số kỹ thuật trình. - 39 1.3- Sơ đồ công nghệ nguyên lý hoạt động. 39 Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 2- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 CH3COOH pha khí (USI Chemicals) [10,12]. 41 2.1- Các thông số kỹ thuật qúa trình. - 41 2.2- Sơ đồ công nghệ nguyên lý hoạt động. 42 3- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H4 CH3COOH pha khí (Hãng Hoechst – Bayer) [11] - 44 Các thông số kỹ thuật trình - 44 III- Phương pháp tổng hợp VA từ C2H2 CH3COOH [12]. - 44 1- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H2 CH3COOH pha lỏng [4,10]. - 45 2- Công nghệ tổng hợp VA từ C2H2 CH3COOH pha khí [1,4]. 48 IV-Các phương pháp sản xuất VA khác. 55 1- Công nghệ tổng hợp VA từ etyliden diaxetat [10,11,12]. - 55 2- Công nghệ tổng hợp VA từ metyl axetat, CO2, H2 [11].- - - 57 3- Phương pháp nhiệt phân etylen glycol diaxetat [11]. -57 4- Phương pháp tổng hợp VA từ CH3CHO CH3COCl. - 58 5- Phương pháp tổng hợp VA từ CH2 = CH − Cl CH3COONa 58 6- Phương pháp tổng hợp VA từ isopropyl axetat CH3CHO 58 7- Phương pháp tổng hợp VA từ ClCH2 − CH2Cl CH3COOH 58 V-Lựa chọn thuyết minh dây chuyền công nghệ. - 58 Lựa chọn dây chuyền công nghệ. 59 Thuyết minh dây chuyền công nghệ. 59 VI- Kết luận tổng quan. 60 PHẦN II : Tính toán công nghệ. - 62 CHƯƠNG I : Tính cân vật chất thiết bò phản ứng 62 I- Các thông số kỹ thuật để tính toán - 62 II- Xác đònh thời gian làm việc suất phân xưởng 63 III- Tính lượng vật chất vào thiết bò phản ứng. - 64 IV- Tính lượng vật chất khỏi thiết bò phản ứng - 68 CHƯƠNG II : Tính cân nhiệt lượng thiết bò phản ứng - 70 I- Tính nhiệt lượng mang vào thiết bò phản ứng: Qvào - 71 1- Tính nhiệt dung riêng cấu tử vào thiết bò phản ứng 1600C. - 71 2- Tính nhiệt lượng mang vào thiết bò phản ứng: Qvào 72 2.1- Nhiệt lượng nguyên liệu mang vào Q1 - 72 2.2- Nhiệt lượng dầu tải nhiệt mang vào Q2 74 Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 2.3- Nhiệt lượng phản ứng toả thiết bò phản ứng Q3 74 a- Nhiệt lượng phản ứng tạo ra. - 74 b- Nhiệt lượng phản ứng phụ tạo ra. - 74 II- Tính nhiệt lượng khỏi thiết bò phản ứng Qra 76 1- Tính nhiệt dung riêng sản phẩm khỏi thiết bò phản ứng 1800C. - 76 2-Tính nhiệt lượng khỏi thiết bò phản ứng Qra 77 2.1-Nhiệt lượng hỗn hợp khí sản phẩm Q4 78 2.2- Nhiệt lượng dầu tải nhiệt mang Q5 79 2.3- Nhiệt lượng toả môi trường xung quanh Q6 79 CHƯƠNG III : Tính toán thiết bò chính. 81 1- Xác đònh bề mặt truyền nhiệt cuả thiết bò phản ứng. - 81 2- Tính số ống truyền nhiệt. 83 3- Tính số ngăn thiết bò phản ứng. - 85 4- Tính đường kính thiết bò phản ứng. - 87 5- Tính bề dày thân thiết bò phản ứng. - 87 6- Tính đáy nắp thiết bò phản ứng. -90 7- Tính chiều cao thiết bò phản ứng. - 91 8- Tính đường kính ống dẫn. 91 9- Chọn bích. - 92 PHẦN III : Thiết kế xây dựng - 93 I - Giới thiệu chung. 93 II- Các yêu cầu đòa điểm xây dựng. 93 1- Yêu cầu chung chọn đòa điểm xây dựng. 93 2- Các yêu cầu khu đất xây dựng. - 94 3- Các yêu cầu bảo vệ môi trường. 94 III- Phân tích tổng mặt nhà máy. 95 1- Nguyên tắc phân vùng. 95 2- Các tiêu kinh tế kỹ thuật. 98 3- Thiết kế nhà sản xuất. - 98 PHẦN IV : Tự động hoá phân xưởng. - 100 I - Mục đích ý nghóa. - 100 II- Các ký hiệu dùng tự động hoá. 100 1- Các dạng tự động hoá. 101 2- Cấu tạo số thiết bò tự động hoá. 104 Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 PHẦN V : An toàn lao động phòng chống cháy nổ. 106 1- Yêu cầu vệ sinh mặt nhà máy. - 106 2- Yêu cầu phòng chống cháy nổ nhà máy. - 106 3- Yêu cầu an toàn giao thông nhà máy. 107 4- Những yêu cầu khác. - 108 Kết luận 109 Tài liệu tham khảo -110 Phụ lục  bảng vẽ dây chuyền  bảng vẽ thiết bò  bảng vẽ mặt nhà máy  bảng vẽ mặt mặt cắt nhà sản xuất Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 MỞ ĐẦU N ** ghiên cứu để tìm sản phẩm có giá trò cao phục vụ cho xã hội thành tựu lớn lao nhà khoa học, ứng dụng đưa vào sản xuất sản phẩm có tầm quan trọng lớn, đòi hỏi người nghiên cứu thiết kế phải có vai trò trách nhiệm lớn công việc Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế quốc dân lãnh đạo đảng nhà nước, ngành công nghiệp hoá học có đóng góp to lớn cho kinh tế, đặc biệt ngành công nghiệp tổng hợp hữu – lọc hoá dầu, chế biến khí Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 Từ nguồn nguyên liệu dồi sẵn có dầu mỏ, khí tự nhiên, than đá Quá trình tổng hợp hữu tạo nhiều sản phẩm có giá trò ứng dụng thực tiễn : cao su, thuốc nhuộm, dược phẩm, sơn, sợi Đầu kỹ 20 nhà bác học Klatte tổng hợp vinyl axtat từ axetylen axit axetic pha lỏng Và từ đến công nghiệp sản xuất vinyl axetat ngày phát triển mạnh mẽ, xuất thêm nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp vinyl axetat nhằm làm cho trình tổng hợp vinyl axetat phong phú hoàn thiện Hiện phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp lọc hoá dầu, nên giới thay phương pháp sản xuất vinyl axetat từ axetylen etylen Ở Bắc Mỹ vinyl axetat sản xuất dựa vào trình axit axetic/etylen với công nghệ tầng cố đònh pha khí lượng vinyl axetat tạo thành dùng chủ yếu để tạo polyvinyl axetat Nhưng Tây Âu Châu Á lại sử dụng trình axit axetic/ axetylen lượng vinyl axetat tạo thành dùng chủ yếu để tạo polyvinyl alcol Trên giới sản lượng vinyl axetat sản xuất từ etylen chiếm khoảng 80%, từ axetylen chiếm 20% Năm 1985 lượng vinyl axtat sản xuất Mỹ 960.200 tấn/năm, Đông Âu 200.000 tấn/năm, Nhật 402.930 tấn/năm, đến năm 1994 tổng sản lượng Châu Âu Mỹ 3,8.106 tấn/năm Gần năm 1997 Đông Nam Á xây dựng nhà máy sản xuất vinyl axetat từ etylen với suất 150.000 tấn/năm Ở Việt Nam mặt dù ngành tổng hợp hữu – hoá dầu chưa phát triển mạnh, nên nhà máy sản xuất vinyl axetat chưa xây dựng Song với phát triển đất nước, tiến hành công nghiệp hoá, đại hoá đất nước để đến năm 2020 nước ta trở thành nước công nghiệp Khi nhà máy lọc dầu số 1, số … đời, nơi cung cấp nguyên liệu cho nhà máy sản xuất vinyl axetat Cho nên nhà máy sản xuất vinyl axetat thiết đời để đáp ứng yêu cầu kinh tế PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VINYL AXETAT TỪ ETYLEN I-Giới thiệu, tính chất vật lý, tính chất hóa học, phương pháp sản xuất ứng dụng Etylen: 1-Giới thiệu:[9] Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 Etylen có công thức cấu tạo CH = CH2, khối lượng phân tử M=28,052, phạm vi giới etylen chất chiếm thể tích lớn việc tổng hợp hóa dầu Etylen không sử dụng cách trực tiếp mà etylen sử dụng chất trung gian để sản xuất chất khác với số lượng lớn hóa học Từ năm 1930 Châu Âu, etylen sản xuất từ cốc, chí từ khí số nguồn khác Etylen lên năm 1940 U.S oil công ty hóa học bắt đầu tách etylen từ khí thải tinh chế nhà máy lọc dầu, sản xuất từ etan nhà máy lọc dầu sản phẩm dạng từ khí thiên nhiên Từ etylen dần thay axetylen việc tổng hợp hữu Năm 1984 Mỹ sản lượng etylen đạt 17.543.000 năm giới sản xuất 47.565.000 etylen 2-Tính chất vật lý:[5,9] Etylen chất khí đứng đầu dãy đồng đẳng anken, không màu, không mùi, không tan nước (ở oC, 100 thể tích nước hòa tan 0,25 thể tích khí etylen) Etylen hóa lỏng –105oC, tỷ trọng d420 =0,566 Etylen có số tính chất vật lý sau: Nhiệt độ nóng chảy : –169,15oC Nhiệt độ sôi : –103,71oC Nhiệt độ tới hạn Tc : 9,90oC Áp suất tới hạn Pc : 5,117Mpa Tỷ trọng tới hạn : 0,21g/cm3 Tỷ trọng nhiệt độ sôi : 0,57g/cm3 0oC : 0,34g/cm3 Tỷ trọng khí Tc Pc : 1,2603g/L Tỷ trọng so với không khí : 0,9686 Thể tích phân tử gam Tc Pc : 22,258L Nhiệt nóng chảy : 119,5KJ/Kg Nhiệt trò : 47,183KJ/Kg Nhiệt hóa nhiệt độ sôi : 488KJ/Kg 0oC : 191KJ/Kg Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 Tỷ nhiệt chất lỏng nhiệt độ sôi : 2,63KJ/Kg.K khí Tc : 1,55 KJ/Kg.K Entapi tạo thành : 52,32KJ/mol Entropi : 0,220KJ/mol.K nhiệt độ nóng chảy : 36.10-4mPa.s 0oC : 93.10-4mPa.s 150oC : 143.10-4mPa.s Độ nhớt khí Áp suất –150oC : 0,002Mpa nhiệt độ sôi : 0,102Mpa –50oC : 1,10Mpa 0oC : 4,27Mpa Điểm bốc cháy : 425÷527oC 3-Tính chất hóa học:[5,17] Etylen hrocacbon không no, lai hóa sp2 cấu tạo có liên kết π, liên kết σ, liên kết π bền so với liên kết σ, nên có phản ứng quan trọng như: cộng, oxy hóa, trùng hợp 3.1-Phản ứng cộng : Các phản ứng đặc trưng etylen phản ứng cộng vào liên kết đôi Trong phản ứng này, liên kết đôi thực chất liên kết π bò bẻ gãy kết hợp với nguyên tử nhóm nguyên tử khác tạo hợp chất no 3.1.1-Cộng H2: Etylen cộng với H2 có xúc tác Pd tạo etan, phản ứng tỏa nhiệt CH2 = CH2 + H2 CH3 − CH3 ∆H 298 = −30 Kcal 3.1.2-Cộng Br2: Etylen cộng Br2 tạo đibrom etan, phản ứng tỏa nhiệt, hiệu suất 85% CH2 = CH2 + Br2 BrCH2 − CH2Br ∆H 298 = −27 Kcal 3.1.3-Cộng axit:  Cộng axit HCl: Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 CH2 = CH2 + HCl CH3 − CH2Cl  Cộng axit H2SO4: CH2 = CH2 + H2SO4 CH3 − CH2 − OSO3H 2CH2 = CH2 + H2SO4 (C2H5O)2SO2  Cộng axit HOCl, HOBr: CH2 = CH2 + HOCl ClCH2 − CH2OH Etylen clohiđrin CH2 = CH2 + HOBr BrCH2 − CH2OH Etylen bromhiđrin 3.1.4-Cộng H2O: Etylen cộng nước có H2SO4 làm xúc tác, nhiệt độ nhỏ 170 0C tạo rượu etylic CH2 = CH2 + H2O H2SO4 [...]... tổng hợp vinylen VA còn được dùng để sản xuất sơn, keo dáng có độ bền cao, bền với hóa chất và các chất oxy hóa khác Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - 27 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 VA được biết vào năm 1912 trong quá trình điều chế etyliđen điaxetat từ axetylen và axit axetic Công nghiệp sản xuất VA xuất hiện đầu tiên vào năm 1925 và từ đó đến nay công nghệ sản xuất VA... Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - 21 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 3.7-Tác dụng với kim loại tạo muối axetat: Axit axetic khi phản ứng với kim loại như Mn, Zn,Cu,Na tạo ra muối axetat Các loại muối này có giá trò sử dụng lớn: axetat Zn, axetat Cu được sử dụng để sản xuất bột màu Ngoài ra còn có axetat Fe, axetat Na, axetat Mn dùng làm xúc tác cho quá trình tổng hợp hữu... áp suất 3Mpa, hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác cao gấp 100 lần so với Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - 26 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 dùng xúc tác Co Qúa trình sử dụng xúc tác này vào năm 1970 ở thành phố Texas−Mỹ với năng suất thu được axit axetic là 135.000 tấn/năm Đến năm 1975 tăng năng suất lên 180.000 tấn/năm Ở áp suất thường, hiệu suất chuyển hóa là 99% với. .. Nhật Bản, Canada và Mexico.Tổng công suất của các nhà máy sản xuất axit axetic tại các nước này đạt 4 triệu tấn/năm Axit axetic được sử dụng trong nhà máy sản xuất vinyl axetat và anhric axetic Vinyl axetat được sử dụng trong quá trình sản xuất nhựa latic làm phụ gia cho sơn, keo dán, giấy bọc và trong công nghiệp dệt Anhric axetic được sử dụng để sản xuất sợi xenlulo axetat, đầu lọc thuốc lá, và nhựa... phải sản xuất theo phương pháp tổng hợp Có các phương pháp chính sau:  Oxy hóa axetalđehit  Tổng hợp từ oxit cacbon và rượu metylic  Oxy hóa hro cacbon butan, naphta Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - 23 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 Bảng 9: Tình hình sản xuất axit axetic ở các nước trên thế giới [11] Sản xuất, % Oxy hóa axetalđehit Oxy hóa butan và naphta Từ etanol Từ. .. (CO:H2 =1:1) đi qua etylen ở nhiệt độ 50 ÷ 1000C và áp suất 10Mpa với xúc tác Coban, phản ứng tỏa nhiệt mạnh CH2 = CH2 + CO + H2 CH3 − CH2 − CHO ∆Η 0298 = −117 Kj / mol 4-Phương pháp điều chế: [4] Có 4 phương pháp sản xuất etylen: - Lấy etylen từ khí dầu mỏ và khí cốc - Nhiệt phân etan và propan Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - 11 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 - Khử nước... K44 QN Trang - 15 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 (nhựa acrylonitril styren), ABS(nhựa acylonitril butadien),SBR(cao su tổng hợp styren butadien) ,10% etylen dùng để sản xuất chất chống băng, còn lại được dùng để sản xuất các hóa chất cho nhiều ngành khác, trong đó quan trọng hơn cả là sản xuất chất hoạt động bề mặt và dung môi Etylen cháy với ngọn lửa sáng hơn ngọn lửa mêtan,... CH3  Phản ứng cộng với axetyl clorua để tạo thành axetyl axeton với xúc tác AlCl3  Phản ứng cộng tạo vòng: Khi dùng diod metan kết hợp với đồng và kẽm, nhóm metylen (CH 2 −) được cộng vào nhóm vinyl axetat tạo ra cyclopropyl axetat CH2 = CHOCOCH3 + CH2 − CH2 − CHOCOCH3 CH2 2- Phản ứng oxy hóa: Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - 32 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4  VA bò oxy... nhiệt dầu mỏ, ống lò làm bằng thép chòu nhiệt crôm −molipden Hiệu suất chuyển hóa là 70% tính theo etylen Sản phẩm đi ra dùng các tia nước tưới vào để làm nguội đến 40 0C Khí etylen đem làm sạch và khi cần thiết phải đem phân riêng Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - 12 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4  Nhiệt phân oxy hóa: cho thêm vào etan 30% thể tích oxy kỹ thuật, etan bò... rượu etylic phân hủy hoàn toàn thành etylen Nếu dùng xúc tác H2SO4 và nhiệt độ lớn hơn 1700C cũng sẽ tạo thành etylen Tiến hành phản ứng trong thiết bò hình ống trong có chứa xúc tác Sản phẩm thu được đem làm lạnh, nước, ete, rượu sẽ ngưng tụ còn lại etylen đem đi làm sạch và sấy Phạm Hữu Linh lớp HD K44 QN Trang - 14 - Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất VA từ C2H4 4.4-Hro hóa axetylen: Phương

Ngày đăng: 14/05/2016, 20:09

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • MỞ ĐẦU

  • II-Ph­¬ng ph¸p tỉng hỵp VA tõ Etylen vµ Axit axetic:[10,12]

  • PHẦN II:

  • TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ

    • CHƯƠNG I :

    • TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT THIẾT BỊ PHẢN ỨNG

      • CHƯƠNG II:

      • TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG

  • PHẦN III :

  • THIẾT KẾ XÂY DỰNG

  • Tự động khi mất tín hiệu.

    • TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan