МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
учереждений освіти
В«Білоруський державний технологічний
університет В»
Факультет інженерно-економічний
Кафедра технології нафтохімічного синтезу та переробки полімерних матеріалів
РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсового проекту
по курсу: В«Технологія і обладнання основного органічного та нафтохімічного синтезу В»
на тему: В«Виробництво тетрахлорметану і тетрахлоретилену потужністю 40000 т/рік В»
Розробив:
студент 3 курсу 1 гр.
ЖИРЕНКО М.В.
Перевірив:
ст. преп. Юсевіч А.І.
Мінськ 2006
РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка містить 45 стор, 7 рис., 6 табл., 8 літературних джерел, 1 лист графічного матеріалу формату А1.
Тетрахлорметан, Тетрахлоретилен, хлорування, хлоратор, хлороводень, перхлоруглеводород.
Мета роботи - вивчити виробництво тетрахлорметану і тетрахлоретилену.
Об'єкт проектування - технологія виробництва тетрахлорметану і тетрахлоретилену.
У роботі наведено опис основних методів отримання тетрахлорметану і тетрахлоретилену, хімізму і фізико-хімічних основ виробництва, містить детальний опис технологічної схеми виробництва тетрахлоретан і тетрахлоретилену, виконаний розрахунок матеріального і теплового балансів.
ЗМІСТ
Введення
1.Аналітіческій огляд
1.1 Отримання тетрахлорметану
1.2 Отримання тетрахлоретилену
1.3 Переробка хлорорганічних відходів. Виробництво перхлоруглеводородов
1.4 Хлорування метану
1.5 Умови процесу і типи реакторів
1.6 Рекомендовані матеріали для обладнання процесів одержання хлорорганічних з'єднати
1.7 Сучасний патентний огляд
2. Технологічна частина
2.1 Хімізм процесу
2.1.1 Методи заміщення (Субстітутівное галогенирование)
2.1.2 Методи приєднання (адитивна галогенирование), галогенірующіе агенти
2.1.3 Метод розщеплення галогенпохідних
2.1.4 Термічне хлорування
2.1.5 фотохімічні хлорування
2.1.6 Хлорування в присутності вільних радикалів
2.1.7 Іонно-каталітичне хлорування
2.1.8 газофазного хлорування
2.1.9 Жидкофазная хлорування
2.2 Опис технологічної схеми
2.3 Техніко-технологічні розрахунки
2.3.1 Розрахунок матеріального балансу
2.3.2 Розрахунок гартівних колони КЛ1
2.3.3 Тепловий розрахунок хлоратора
Висновок
Список використаної літератури
ВСТУП
Виробництво органічних речовин зародилося давно, але спочатку воно базувалося на переробці рослинної або тваринної сировини - виділення цінних речовин (цукор, олії) чи їх розщеплення (мило, спирт і ін.) Органічний синтез, тобто одержання більш складних речовин із порівняно простих, зародився в середині XIX століття на основі побічних продуктів коксування кам'яного вугілля, що містили ароматичні з'єднання. Потім, вже в XX столітті як джерела органічної сировини все більшу роль стали грати нафту і природний газ, видобуток, транспорт і переробка яких більш економічні, ніж для кам'яного вугілля. На цих трьох видах викопного сировини головним чином і базується промисловість органічного синтезу/1 /.
Промисловий хлорорганічних синтезу, що розвивається значними темпами, дозволяє отримувати широкий асортимент хлорвмісних органічних продуктів, які знаходять застосування у всіх галузях народного господарства. Серед хлорорганічних продуктів велике значення мають тетрахлорметан (чотирихлористий вуглець) і тетрахлоретилен (перхлоретілен).
Тетрахлорметан є проміжним продуктом при отриманні хладону-11 і хладону-12, вспенівателя в виробництві пластмас; використовується для вилучення металів з піриту, протруювання насіння та інших цілей. перхлоретілен застосовується в текстильній промисловості, для знежирення металів, хімічної очистки одягу, в виробництві хладону-113.
Тому тема даної курсової роботи В«Виробництво тетрахлорметану і тетрахлоретилену потужністю 40000 т/рік В»є досить актуальною.
1. Аналітичний огляд
1.1 Отримання тетрахлорметану
Найбільш старим методом отримання ССl 4 є В«сірковуглецевоїВ», в основі якого лежить наступна послідовність реакцій/1, 2 /:
(1.1)
Сірковуглець утворюється при взаємодії сірки (900 В° С) з киплячим шаром вуглецю або з метаном (600 В° С) у присутності SiО 2 і Al 2 O 3 в якості каталізаторів з виходом до 95%. Хлорування сірковуглецю хлором ведуть при 60 В° С в присутності каталізатора сурми, а хлорування Монохлорид сірки - на залізних тирсі. Висока селективність процесу і чистота цільового продукту, відсутність витрат на ректифікацію для виділення ССl 4 вигідно відрізняють цей метод від інших методів отримання чотирихлористого вуглецю. Однак через багатостадійний, великих енергетичних витрат, а також підвищеною пожежо-та вибухонебезпечності та важких санітарно-гігієнічних умов праці в даний час метод не представляє промислового інтересу.
(1.2)
але промислової цінності він не представляє. Вичерпне пряме хлорування метану в одну стадію/1/
Принципово можливий синтез CCl 4 з фосгену/2 /:
(1.3)
на практиці ускладнюється, що пов'язано з вибухонебезпечністю сумішей метан - хлор, взятих у стехіометричному співвідношенні, а також з необхідністю відводу великої кількості тепла. При температурі 400 В° С, мольному відношенні С1 2 : СН 4 , рівному 1:2, і рециклізації нізкохлорірованних похідних метану СС1 4 є одним з основних продуктів процесу. Можливе отримання ССl 4 хлоруванням метану в киплячому шарі каталізатора.
Є відомості про отриманні СС1 4 окислювальним хлоруванням метану при 375-455 В° С під тиском з використанням розплаву каталізатора СuО-СuС1 2 /2 /:
(1.4)
Для зменшення корозії внутрішня поверхня реактора і його насадка виконані з кераміки. Чотирихлористий вуглець утворюється з високим виходом. Експлуатаційні витрати процесу В«TranscatВ»/3-6/на 1 т СС1 4 : метан - 0,14 т; хлороводень - 0,95 т; електроенергія - 260 кВт Г— год; паливо - 280 ГДж; водяна пара - 2,6 т; охолоджуюча вода - 242 м.
СС1 4 можна отримати окислювальним хлоруванням хлорпохідних пропану сумішшю хлору і кисневмісного газу при 250-450 В° С у присутності каталізатора цеоліту в Са 2 + -формі з оклюдованого хлорид-іоном.
Чотирихлористий вуглець отримують спільно з тетрахлоретіленом термічним хлоруванням пропан-пропіленової фракції хлорпропанов, а також хлорорганічних відходів при 400-550 В° С/5, 6 /:
(1.5)
Отриманий за таким способу СС1 4 відрізняється високою чистотою. Витрата сировини на 1 т СС1 4 : хлор - 1,56 т; С 3 -фракція - 0,102 т. Побічно утворюється 0,585 т НС1, з якого отримують товарну хлороводородной (соляну) кислоту.
Принципова схема отримання СС1 4 при високих температурах і тисках наведена на рис. 1.1.
Принципова схема отримання СС1 4 при високих температурах і тисках
Рис. 1.1.
1, 6, 7, 8 - ректифікаційні колони; 2 - випарник; 3, 9-осушувачі; 4 - підігрівач; 5 - Реактор; 10 - змішувач; 11-холодильник; 12 - кип'ятильник. I - хлоровані вуглеводні; II - хлор; III - сажа, смола; IV - хлороводень; V-CC1 ...
