Сравнительная характеристика

Сопоставление технико-экономических данных показывает, что одностадийный процесс экономичнее двухстадийного ввиду отсутствия в нем промежуточной подсистемы разделения контактного газа после первой ступени и меньшей величины расход­ных коэффициентов по сырью и энергии.

Таблица 1. ТЭП производства бутадиена-1,3

Достоинствами одностадийного процесса дегидрирования н-бутана до бутадиена-1,3 являются:

—значительное сокращение расхода технологического пара;

—использование теплоты регенерации катализатора и проведение реакции дегидрирования в адиабатическом режиме и, как следствие, простота конструкции реактора и отсутствие сложного теплообменного оборудования;

—исключение второй стадии дегидрирования и операций разделения бутан-бутиленой фракции.

За счет этого относительно невысокие выход бутадиена-1,3 (12—14%) и степень конверсии н-бутана (не превышающая 0,2) компенсируются меньшими капитальными затратами и энергоемкостью производства и, как следствие, более низкой, чем в двухстадийном методе, себестоимостью бутадиена-1,3.

Определение технологической топологии ХТС

При рассмотрении технологической схемы производства бутадиена-1,3 можно сказать, что между технологическими операторами данной ХТС существует последовательная (связь, когда поток, выходящий из одного элемента является входящим для следующего и все технологические потоки проходят через каждый элемент системы не более одного раза), параллельная (когда выходящий из элемента ХТС поток разбивается на несколько параллельных подпотоков) и обратная (характеризуется наличием рециркуляционного потока, связывающего выход последующего элемента ХТС с входом предыдущего) технологические связи.

Установление технологических и конструкционных параметров ХТС, технологических параметров режима и потоков

Бутадиен-1,3 (дивинил) C₄H₆ представляет собой при обычных условиях бесцветный газ, конденсирующийся в жидкость при 268,7 К (-4,3°С), с температурой кипения -4,4°С, температурой плавления - 108,9°С и плотностью в жидком состоянии 0, 645 т/м³ (при 0°С). Не растворим в воде, плохо растворим в спиртах, хорошо — в бензоле, диэтиловом эфире, хлороформе; с некоторыми растворителями образует азеотропные смеси. Критическая температура бутадиена 152°С. С воздухом бутадиен образует взрывчатые смеси с пределами воспламеняемости 2,0 и 11,5% об. Температура вспышки бутадиена составляет -40°С, температура са­мовоспламенения 420"С.

Бутадиен легко полимеризуется. Полимеризация инициируется пероксидами, образующимися при контакте бутадиена с воздухом. Тепловой эффект полимеризации зависит температуры и составляет от 72, 8 до 125,6 кДж/моль. Вследствие этого бутадиен хранится в присутствии ингибиторов, на­пример, п-оксидифениламина или п-трет-бутилпирокатехина, которые удаляются промывкой гидроксидом натрия перед полимеризацией. При радикально-цепной сополимеризации бутадиена со стиролом, а-метилстиролом или акрилонитрилом образуются сополимеры, в макромолекуле которых беспорядочно чередуются звенья исходных веществ

-СН₂-СН=СН-СН₂ -СН₂-СН- -СН₂—СН -СН₂-СН

СН-СН₂                                                     С₆Н₅          CN

причем бутадиен связывается в 1,4- или 1,2-положениях.

Бутадиен в высоких концентрациях обладает наркотическим действием; в малых концентрациях раздражает дыхательные пути и слизистую оболочку глаз. ПДК составляет 100 мг/м³.

Модель рассматриваемой ХТС

Функциональная схема

Структурная схема

1 – нагреватель сырья;

2 – печь;

3 - реакторы;

4- “закалочный” аппарат;

5- скруббер;

6,11- холодильники;

7- турбокомпрессор;

8- абсорбер;

9- десорбер;

10- стабилизирующая колонна (депропанизатор);

12- топка;

13-.котёл-утилизатор

Операторная схема

Технологическая схема

1 – нагреватель сырья;

2 – печь;

3 - реакторы;

4- “закалочный” аппарат;

5- скруббер;

6,11- холодильники;

7- турбокомпрессор;

8- абсорбер;

9- десорбер;

10- стабилизирующая колонна (депропанизатор);

12- топка;

13-.котёл-утилизатор