’≥м≥¤ > X≥м≥¤ ≥ технолог≥¤ орган≥чних речовин

X≥м≥¤ ≥ технолог≥¤ орган≥чних речовин

«наченн¤ орган≥чного синтезу ≥ його перспективи

≤сторичний огл¤д. ¬иробництво орган≥чних речовин спочатку базувалос¤ на переробц≥ рослинноњ чи тваринноњ сировини ≥ складалос¤ у вид≥ленн≥ коштовних речовин (цукор, ол≥њ) чи њхньому розщепленн≥ (мило, спирт ≥ ≥н.). ќрган≥чний синтез, тобто одержанн¤ складних речовин ≥з пор≥вн¤но простих з'Їднань, зародивс¤ на початку XIX стор≥чч¤ на основ≥ продукт≥в коксуванн¤ кам'¤ного вуг≥лл¤, що м≥ст¤ть ароматичн≥ з'Їднанн¤. ” двадц¤тому стор≥чч≥ ¤к джерело орган≥чноњ сировини основну роль стали грати нафта й газ. Ќа цих трьох видах сировини тепер ≥ базуЇтьс¤ промислов≥сть орган≥чного синтезу.

ѕерспективи розвитку. ѕромислов≥сть основного орган≥чного ≥ нафтох≥м≥чного синтезу ¤вл¤Ї собою могутню область з величезною розмањт≥стю одержуваних продукт≥в, реакц≥й њхнього синтезу й процес≥в розпод≥лу речовин. ¬елик≥ масштаби виробництва визначають широке поширенн¤ високоефективних технолог≥чних процес≥в, що характеризуютьс¤ безперервн≥стю, високим р≥внем автоматизац≥њ ≥ високопродуктивним устаткуванн¤м.

ƒинам≥зм област≥ визначаЇтьс¤ освоЇнн¤м випуску нових вид≥в продукц≥њ розробкою нових реакц≥й, удосконалюванн¤м технолог≥чних процес≥в, розробкою нових катал≥тичних систем, використанн¤м нових тип≥в апаратури.

” розробц≥, проектуванн≥ й керуванн≥ виробництвом застосовуютьс¤ сучасн≥ методи математичного моделюванн¤, оптим≥зац≥њ й автоматизованих досл≥джень.

√оловн≥ задач≥ виробництва: економ≥¤ матер≥альних, енергетичних ≥ трудових ресурс≥в, комплексне використанн¤ високо¤к≥сноњ сировини, створенн¤ безв≥дх≥дних ≥ малов≥дходних технолог≥й, зниженн¤ втрат сировини й продукт≥в, охорона навколишнього середовища.

Ўл¤хи економ≥њ матер≥альних ресурс≥в.

¬итрати на сировину й матер≥али е основна частина соб≥вартост≥ продукц≥њ (до 2/3), чим обумовлене перебазуванн¤ синтез≥в ≥з кам'¤ного вуг≥лл¤ на нафту й вуглеводнев≥ гази, зам≥на ацетилену на етан ≥ етилен, розвиток синтез≥в на основ≥ CO ≥ водню, зам≥на коштовних окислювач≥в (пероксид водню, азотна кислота) на пов≥тр¤ ≥ в≥дновлювач≥в (на водень).

ќсновн≥ тенденц≥њ розвитку: розробка одностад≥йних, з'Їднаних процес≥в ≥ пр¤мих метод≥в синтезу; п≥двищенн¤ селективност≥ процес≥в вибором оптимальних параметр≥в; ≥нтенсиф≥кац≥¤ виробництва шл¤хом п≥двищенн¤ питомоњ производительности устаткуванн¤, зб≥льшенн¤ одиничноњ потужност≥ установок, агрегат≥в до оптимальних величин; автоматизац≥¤ процесу (застосуванн¤ ј—” “ѕ); оптим≥зац≥¤ (математичний розрахунок оптимальних параметр≥в процесу й устаткуванн¤); зниженн¤ втрат через нещ≥льност≥ устаткуванн¤ (≥з газами, що в≥дход¤ть), ст≥чними водами, п≥двищенн¤ над≥йност≥ ≥ долговечност≥ устаткуванн¤; утил≥зац≥¤ поб≥чних продукт≥в, њхн¤ комплексна переробка, та економ≥¤ енерг≥њ. –≥шенн¤ цих задач приводить до зниженн¤ видаткових коеф≥ц≥Їнт≥в ≥ соб≥вартост≥ продукц≥њ.

ћасштаби виробництва. ѕромислов≥сть основного (важкого) орган≥чного синтезу охоплюЇ виробництво багатотоннажних продукт≥в, ¤к≥ е основою дл¤ ≥ншоњ технолог≥њ виробництва орган≥чних продукт≥в ≥ нап≥впродукт≥в. ” зв'¤зку з переважним базуванн¤м технолог≥њ орган≥чних речовин на нафтов≥й сировин≥ вид≥ливс¤ "нафто-х≥м≥чний синтез".

ќсновн≥ процеси х≥м≥чноњ технолог≥њ орган≥чних речовин :

- терм≥чне й катал≥тичне розщепленн¤ (крек≥нг, п≥рол≥з, риформ≥нг, конверс≥¤, коксуванн¤, цикл≥зац≥¤);

- ф≥зичний розпод≥л (вимораживание, депарафннизаци¤, дистил¤ц≥¤, екстракц≥¤ ≥ т.д.).

” результат≥ цих процес≥в вид≥л¤ють наступн≥ групи вих≥дних речовин дл¤ подальшого орган≥чного синтезу:

1) параф≥ни;

2) ненасичен≥ углеводороди;

3) циклосоединени¤;

4) оксид вуглецю й синтез-газ.

ќсновн≥ продукти галуз≥:

ћономери ( олеф≥ни, д≥Їни, винилбензолы й ≥н.);

¬их≥дн≥ речовини дл¤ пол≥конденсац≥њ (д≥карбоновые кислоти, анг≥дриди, гликоли й полигликоли, фенол, формальдег≥д ≥ ≥н.).

ƒопом≥жн≥ речовини дл¤ пол≥мерних матер≥ал≥в (пластиф≥катори, катал≥затори, прискорювач≥ вулканизац≥њ ≥ пол≥меризац≥њ, ≥н≥ц≥атори, регул¤тори, ≥нг≥б≥тори, стаб≥л≥затори );

—интетичн≥ миюч≥ речовини: ≥оногенн≥ (анионоактивные-мила з≥ —∆ , алкилсульфонаты ≥ т.п., та катионоатнвные - сол≥ ам≥н≥в амон≥Ївих основ) ≥ не≥оногенн≥ -продукти синтезу этиленоксида ≥ р≥зних орган≥чних речовин з активними атомами водню (кислоти, спирти, ам≥ни);

—интетичне паливо, ол≥њ ≥ присадки;

—интетичн≥ розчинники й екстрагенты;

≤нсектофунг≥ц≥ди ≥ х≥м≥чн≥ засоби захисту рослин (пестициди, фунг≥циди, бактерициди, ≥нсектициди, герб≥циди, дефол≥анти, зооц≥ди).

ќсновн≥ показники х≥м≥ко - технолог≥чних процес≥в

 онцентрац≥¤ речовини:

ћольна маса ( ћ ) - маса 1 моль речовини, кг

ћольний обс¤г (V м) - обс¤г 1 моль речовини, м³ ;

—пособи вираженн¤ концентрац≥й компонент≥в у сум≥ш≥:

ћольна частка - число мол≥в речовини ј / загальне число молей;

ћасова частка - маса речовини ј / загальна маса сум≥ш≥;

ќб'Їмна частка - обс¤г речовини ј / загальний обс¤г сум≥ш≥.

ћасова концентрац≥¤ - кг/м ³ ;

ќб'Їмна концентрац≥¤ - м ³/м ³;

ћольна концентрац≥¤ - моль /м ³;

’арактеристики газових сум≥шей:

Ќормальн≥ умови (н.у.): “ = 273˚—; – = 0, 1 ћѕа (0,1013 ћѕа );

ќбс¤г, займаний 1 кмоль газу при н.у. = 22,4 м ³;

«алежност≥, м≥ж тиском (–), обс¤гом (V) ≥ температурою (“): (р≥вн¤нн¤ ћенделЇЇва) дл¤ n моль газу: P V = n RT;

”н≥версальна газова пост≥йна: 8,314 кƒж/мольХ ; (¤кщо – = кгс/м ², то R = 848 кгс/кмольХград, )

ƒл¤ двох р≥зних стан≥в газу: P,V,“ и P′V′ “′: – V = P′ V ′ ;

PV/T = P′V′/T′;

“иск газовоњ сум≥ш≥: – = P1+ –2 +Е+Pi ;

ќбс¤г газовоњ сум≥ш≥: V = V1+ V2 +Е+Vi ;

—ередн¤ мольна маса сум≥ш≥: х1ћ1 + х2ћ2 +Е+хi ћi

—редн¤ щ≥льн≥сть газу: ρср = ћср./22,4, кг/м³;

¬≥дносна щ≥льн≥сть газу по пов≥трю при н.у. : Δ = ρг / 1,293;

¬'¤зк≥сть газ≥в ≥ р≥дин, ѕаХс (1 ѕаХс = 10 пуаз).

¬¤зк≥сть сум≥ши газ≥в : μсм = 1 /(Σ х ≥ /μ≥);

«алежнисть в¤зкост≥ газ≥в в≥д температури (формула —атерленда):

μ т = μ0 1,5

 ритична температура (“кр.) - температура, при ¤к≥й щ≥льн≥сть р≥дини ≥ насичених њњ пар однаков≥.

 ритичн≥ тиск (–кр) - тиск насиченоњ пари при “кр. (при “ > “кр стан речовини газопод≥бне).

 ритичний обс¤г (Vкр) - обс¤г, займаний речовиною в критичному стан≥ (наиб≥льший обс¤г у р≥дкому стан≥).

ѕоказники стад≥й х≥м≥чного перетворенн¤:

 онверс≥¤ -   (ступ≥нь перетворенн¤) - в≥дношенн¤ к≥лькост≥ речовини, що вступили в реакц≥ю (тобто прореагировавшего речовини) до к≥лькост≥ ц≥Їњ речовини, подаваного в реакц≥йний апарат.

¬их≥д ц≥льового продукту, (%):

на пропущену сировину - к≥льк≥сть отриманого ц≥льового продукту в≥днесене до к≥лькост≥ сировини, завантаженого в реактор;

на розкладену сировину Ч те ж, в≥днесене до к≥лькост≥ сировини, що вступили в реакц≥ю.

—елективн≥сть - к≥льк≥сть отриманого ц≥льового продукту, в≥днесена до максимально можливого теоретичний, % (дл¤ процес≥в, що прот≥кають у к≥лька стад≥й враховують селективн≥сть на кожн≥й стад≥њ).

¬идатков≥ коеф≥ц≥Їнти - чи к≥лькостей сировини його компонент≥в, а також допом≥жних матер≥ал≥в, пари, електроенерг≥њ, холоду ≥ т.д. витраченого на виробництво 1 т продукц≥њ.

ѕродуктивн≥сть - к≥льк≥сть ц≥льового продукту, одержуваного в одиницю часу (кг/з, т/р≥к ≥ т.д.).

ѕотужн≥сть виробництва -максимально можлива продуктивн≥сть при оптимальних умовах процесу.

≤нтенсивн≥сть процесу - продуктивн≥сть, в≥днесена до одиниц≥ корисного обс¤гу цеху, виробництва ( з) до годовй потужност≥ (–):

 у =  з / – ;

ќбс¤г реакц≥йноњ зони: Vp = Vс τ,

де Vc, - об'Їмна витрата, м3/c,

τ - час контакту, c

¬исота реакц≥йноњ зони: Ќ == Vp / S,

де S - площа перетинанн¤, м 2.

ќб'Їмна швидк≥сть - обс¤г газовоњ сум≥ш≥ р≥дини, що проходить через одиниц¤ об'Їму каталиэатора за одиницю часу:

Vоб. = Vсырь¤ / Vкат.

ѕродуктивн≥сть катал≥затора - маса ц≥льового продукту, що зн≥маЇтьс¤ з одиниц¤ об'Їму чи маси катал≥затора:

ѕ = Gпрод./ Vкат, кг/ м 3 или

ѕ = G прод./ G кат., кг/кг.

“ехн≥ко-економ≥чн≥ показники

—об≥варт≥сть - грошове вираженн¤ витрат («) п≥дприЇмства на виробництво≥ збут одиниц≥ продукц≥њ (N): « = 3 / N , грн/т;

ѕрибуток п≥дприЇмства: ѕ == (я - «) Хј , де; апарата.

ѕитом≥ кап≥тальн≥ витрати - в≥дношенн¤ загальноњ вартост≥ установки,

÷ - в≥дпускна ц≥на ед. продукц≥њ, грн/т;

— - себестнмсть ед. продукц≥њ, грн/т;

ј - р≥чний обс¤г виробництва продукц≥њ, т.

–ентабельн≥сть п≥дприЇмства - в≥дношенн¤ прибутку (ѕ) до витрат (3)

– = ѕ / 3

ћатер≥альний та тепловий баланси

ћатер≥альн≥ ≥ теплов≥ баланси Ї основою технолог≥чних розрахунк≥в.

ƒо них в≥днос¤тьс¤ визначенн¤ виходу основного ≥ поб≥чного продукт≥в, видаткових коеф≥ц≥Їнт≥в по сировин≥, виробничих утрат.

“≥льки визначивши матер≥альн≥ потоки, можна зробити необх≥дн≥ конструктивн≥ розрахунки виробничого устаткуванн¤, оц≥нити економ≥чну ефективн≥сть ≥ доц≥льн≥сть процесу.

—кладанн¤ матер≥ального ≥ теплового балансу необх≥дно ¤к при проектуванн≥ нового, так ≥ при анал≥з≥ роботи ≥снуючого виробництва.

1	2	3

Ќазва: X≥м≥¤ ≥ технолог≥¤ орган≥чних речовин
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-03-25 (2995 прочитано)