Die Wahl der technologischen Produktionsschemata ist eine der Hauptaufgaben bei der Gestaltung von Industrieunternehmen, da es das technologische Schema ist, das es ermöglicht, die Reihenfolge der Vorgänge, ihre Dauer und Art sowie den Ort der Lieferung zu bestimmen Hilfskomponenten, Gewürze und Behälter ermöglichen es, bei ausreichender Auslastung der Ausrüstung die Dauer des technologischen Zyklus zu verkürzen, die Produktausbeute zu erhöhen und Verluste in einzelnen Verarbeitungsstufen zu reduzieren sowie die Verschlechterung der Qualität der Rohstoffe während des Prozesses zu beseitigen wird bearbeitet. Gleichzeitig sollte man berücksichtigen moderne Trends in der Technologie der Herstellung einzelner Produktgruppen und der Einführung neuer fortschrittlicher Geräte.

Das technologische Produktionsschema ist eine sequentielle Auflistung aller Vorgänge und Prozesse zur Verarbeitung von Rohstoffen, beginnend mit dem Eingang und endend mit der Freigabe Endprodukte, zeigt an Entscheidungen getroffen Verarbeitung (Betriebsdauer bzw. Prozessdauer, Temperatur, Mahlgrad etc.)

Im geplanten Betrieb werden entsprechend der Aufgabenstellung Voll- und Umstrukturierungsprodukte, Bratwurst und Halbfabrikate aus Fleisch und Knochen hergestellt.

Rohstoffe können gekühlt und gefroren der Produktion zugeführt werden. Es ist vorzuziehen, gekühltes Fleisch zu verwenden, da dieses über höhere funktionelle und technologische Eigenschaften verfügt. Bei der Verwendung von gefrorenem Fleisch muss dieses zunächst aufgetaut werden. Zu diesem Zweck stellt das Unternehmen Auftaukammern zur Verfügung. Das Auftauen der Rohstoffe erfolgt beschleunigt mit einem Dampf-Luft-Gemisch, was den Gewichtsverlust reduziert, was wiederum den Verlust von Fleischsaft und damit wasserlöslichen Proteinen, Vitaminen, stickstoffhaltige Extraktstoffe, mineralische Bestandteile und verkürzt zudem die Prozessdauer.

Über Kopfschienen werden Schlachtkörper von den Auftau- und Sammelkammern zur Rohstoffabteilung transportiert, was den Transport der Rohstoffe erleichtert. Die Hängebahn wird auch bei Reinigungs- und Schneidarbeiten eingesetzt, was auch die Arbeit der Arbeiter erleichtert, die Kontamination der Rohstoffe verringert und somit die Qualität der Endprodukte verbessert.

Anstelle einer Plattform zum Schneiden von Schlachtkörpern im Rohmaterialbereich ist parallel zu den Tischen ein Hängepfad zur Hervorhebung anatomischer Teile vorgesehen. Dadurch wird der Zeit- und Arbeitsaufwand für den Transport der Rohmaterialien zu den Schneidarbeitern reduziert.

Der Botschafter der Feinkostprodukte wird durch Einspritzen von Salzlake in das Produkt mit einer Mehrnadelspritze PSM 12-4,5 I hergestellt. Durch das Einspritzen von Salzlake können Sie die Salzzeit verkürzen, den mikrobiologischen Zustand verbessern und ein saftiges Produkt erhalten. Und der Einsatz dieses Injektors ist fällig hohe Geschwindigkeit Injektion sowie gleichmäßige Verteilung der Sole im Produkt aufgrund eine große Anzahl Nadeln ist zusätzlich zum Injektor PSM 12-4,5 I die Injektion von Solen mit erhöhter Viskosität möglich.

Anschließend wird das bestreute Rohmaterial einer Massage unterzogen. Der Massagevorgang ist eine Art intensives Mischen und basiert auf der Reibung der Fleischstücke aneinander und an den Innenwänden des Gerätes.

Der Massagevorgang ermöglicht eine Verkürzung der Salzzeit, trägt zu einer vollständigeren Verteilung der Pökelzutaten im Produkt bei und verbessert somit die funktionellen und technologischen Eigenschaften der Rohstoffe und damit die Qualität des Endprodukts.

Um den Massageprozess durchzuführen, stellt das entworfene Unternehmen Geräte zur Verfügung: VM-750, MK-600, UVM-400, die es Ihnen ermöglichen, den Massageprozess in einer Vakuumumgebung mit einer Tiefe von bis zu 80 % durchzuführen, was die Wirkung erhöht Der positive Effekt des Verfahrens, der Einsatz von pulsierendem Vakuum, bewirkt eine zusätzliche Kontraktion/Entspannung der Muskelfasern.

Schinken sind ein umstrukturiertes Produkt. Rohstoffe werden in Form einer Mahlzeit (16-25 mm) auf einem ShchFMZ-FV-120-Top vorzerkleinert. Beim mechanischen Mahlen werden die Zellstrukturen der Muskelfasern teilweise zerstört, was zu einer weiteren Erhöhung der intermolekularen Aktivität beiträgt Zusammenspiel von Muskelproteinen und heilenden Inhaltsstoffen.

Anschließend werden die Rohstoffe im Eller Vacomat-750 Massagegerät unter Zugabe von Sole verarbeitet und weiter massiert. Fertigschinken ist ein Produkt mit erhöhtem Ertrag. Möglich wird dies durch das in der Lakezubereitung enthaltene Sojaprotein, das eine Steigerung der Wasserbindungs-, Gelbildungs- und Klebefähigkeit ermöglicht. Sojaprotein kann auch die Zartheit, Saftigkeit, Textur, Konsistenz, Farbe und Haltbarkeit von Produkten verbessern.

Durch das Massieren kleiner Stücke können Sie den Massier- und Reifungsprozess verkürzen und auch Abfälle und Rückstände großer Rohstoffstücke verwenden. Um Schaumbildung beim Massieren zu vermeiden, kommt ein Vakuum-Massagegerät zum Einsatz, was sich auch positiv auf Farbe und Konsistenz auswirkt.

Hackfleisch aus halbgeräucherten (gebratenen) Würstchen mit Salz wird in einem Fleischmixer zubereitet SAP IMP 301, mit geringem Stromverbrauch und geringem Stromverbrauch, was zur Reduzierung der Energiekosten beiträgt.

Zum Formen von Bratwurst, Schinken „Onega“, „In der Schale“ und Nuss „Spezial“ verwenden Sie die Universal-Vakuumspritze (halbautomatisch) V-159 Ideal. Die Verwendung von Vakuum im Formprozess verhindert eine zusätzliche Belüftung der Rohstoffe, sorgt für die erforderliche Packungsdichte, was zu hohen organoleptischen Eigenschaften des Endprodukts führt, die Wahrscheinlichkeit einer Fettoxidation verschwindet und die Lagerstabilität des Produkts erhöht.

Das Formen der Schinken erfolgt in einer künstlichen Hülle „Amiflex“, die das Auftreten von zu wenig oder zu wenig gegarten Broten verhindert. Aufgrund der Gleichmäßigkeit des Kalibers ermöglicht die hohe Elastizität die Herstellung eines langen Laibs mit glatter Oberfläche, ohne Verluste bei der Wärmebehandlung und Lagerung; hervorragende Präsentation (keine Faltenbildung) des fertigen Produkts während der gesamten Haltbarkeitsdauer; die Möglichkeit der typografischen Markierung, des Ausschneidens, eine große Auswahl an Farben.

Der Einsatz der Haarschneidemaschinen KORUND-CLIP 1-2.5 und ICH „TECHNOCLIPPER“ ermöglicht eine Steigerung der Arbeitsproduktivität bei gleichzeitiger Reduzierung des Anteils Handarbeit, die Möglichkeit der Dosierung entlang der Länge, um die erforderliche Fülldichte der Brote sicherzustellen.

Wärmebehandlung Schinken und Feinkostprodukte werden in ElSy ETOM Universal-Wärmekammern hergestellt, die mit Rauchgeneratoren ausgestattet sind. Vorteil dieses Gerät dass die Kammer in einem weiten Temperaturbereich (bis zu 180 °C) betrieben werden kann, was die Wärmebehandlung nahezu aller Produkte ermöglicht. Auch die Kameras sind ausgestattet Programm-Management, eine Reihe von Standardverarbeitungsprogrammen und die Möglichkeit ihrer Anpassung.

Zum Schneiden von Knochen und Halbfabrikaten aus der Schlachtung wird eine Bandsäge PM-FPL-460 verwendet, die über eine geringe installierte Leistung verfügt, was die Energiekosten senkt.

Alle Geräte in den technologischen Systemen sind modern und ermöglichen eine um ein Vielfaches verkürzte Zeit technologischer Prozess, durch Funktionalität, verbessern Sie die Produktqualität und steigern Sie die Produktivität.

Das grundlegende technologische Schema gibt keinen Aufschluss über die Ausrüstung, in der technologische Prozesse stattfinden, ihre Lage in der Höhe sowie über Fahrzeug Ah, wird zum Transport von Rohstoffen, Halbfabrikaten und Fertigprodukten verwendet. Auf dem Hardware-Technologie-Diagramm werden in einer bestimmten Reihenfolge (im Laufe der Produktion) alle Geräte, die den Fortschritt technologischer Prozesse sicherstellen, und andere damit verbundene Anlagengeräte (z. B. Transportgeräte) sowie Elemente unabhängiger Funktion angezeigt Zweck (Pumpen, Ventile, Sensoren usw.).

Das Schema muss enthalten: a) eine grafisch vereinfachte Darstellung der Geräte in einem technologischen und anlagentechnischen Verbund; b) eine Liste aller Elemente des Schemas (Erläuterung); c) Tabelle der Messpunkte und Kontrolle der Prozessparameter; d) eine Symboltabelle für Kommunikation (Pipelines).

Die Erläuterung wird oberhalb der Hauptinschrift (im Abstand von mindestens 12 Jahren) in Form einer Tabelle platziert, die von oben nach unten in der in Abb. dargestellten Form ausgefüllt wird. 2.

Reis. 2. Erläuterung der Elemente des hardwaretechnologischen Schemas.

Geben Sie in der Spalte „Bezeichnung“ die entsprechenden Bezeichnungen der Schaltungselemente ein. Es gibt zwei mögliche Bezeichnungen. Im ersten Fall werden alle Elemente der Schaltung durch ganze Zahlen bezeichnet. Für den zweiten - in Buchstaben, zum Beispiel: eine Schneckenpresse - ПШ, eine Pumpe - Н usw. Buchstaben, zum Beispiel: Fermenter BA1, BA2, ... BA10. Bei Ventilen und Geräten sollte die Höhe des Zahlenindex der halben Höhe der Buchstaben entsprechen, zum Beispiel: B32 (zweites Absperrventil), KP4 (viertes Prüfventil).

Reis. 1.

Die Bezeichnung von Schaltungselementen für Geräte, Maschinen und Mechanismen wird direkt auf den Gerätebildern oder daneben angebracht; für Armaturen und Instrumentierung (KIP) - nur neben ihrem Bild.

Geben Sie in der Spalte „Name“ den Namen des entsprechenden Elements ein und in der Spalte „Menge“ geben die Zahlen die Anzahl der Einheiten der entsprechenden Schaltungselemente an.

Geben Sie in der Spalte „Hinweis“ die Marke oder eine kurze Beschreibung des Schaltungselements ein.

Alle Geräte im Diagramm sind mit durchgezogenen dünnen Linien (0,3–0,5 gg) dargestellt, Rohrleitungen und Formstücke sind mit durchgezogenen zwei- bis dreimal dicken Hauptlinien dargestellt.

Alle Geräte im Diagramm werden bedingt gemäß den angegebenen grafischen Symbolen dargestellt. In Ermangelung einer symbolischen grafischen Bezeichnung für bestimmte Geräte in den Richtlinien wird deren struktureller Umriss schematisch dargestellt und zeigt gleichzeitig die wichtigsten technologischen Armaturen, Luken sowie den Ein- und Auslass des Hauptprodukts.

Die Verzweigung von Rohrleitungen ist schematisch dargestellt: Sie müssen von den ebenfalls schematisch dargestellten Hauptrohrleitungen der im Diagramm dargestellten unteren oder oberen Anlage abweichen.

Symbole der in Abb. dargestellten Pipelines. 3.

Reis. 3. Symbole von Pipelines

Flüssige und feste Stoffe werden durch Feststoffe gekennzeichnet, Gas und Dampf durch gleichseitige Konturpfeile.

Die Bewegung des Hauptprodukts im gesamten Schema wird durch eine durchgezogene Linie dargestellt – vom Rohstoff bis zum fertigen Produkt. In diesem Fall wird der Hauptproduktstrom durch eine verdickte Linie dargestellt.

Mitteilungen für andere Stoffe sollten im Gegensatz zu Lebensmitteln nicht als durchgezogene Linie, sondern mit einer Lücke alle 20-80 mm dargestellt werden; Notieren Sie in diesen Abständen die für einen bestimmten Stoff verwendeten digitalen Bezeichnungen.

Mögliche Darstellung von Kommunikationen mit Linien einer bestimmten Farbe, jedoch mit obligatorischer Duplizierung digitaler Bezeichnungen.

Die Norm hat numerische Bezeichnungen für 27 Stoffe übernommen. Wenn es erforderlich ist, Rohrleitungen für Stoffe, die nicht in der Norm aufgeführt sind, im Diagramm darzustellen, wird auf dem Bild der entsprechenden Mitteilung eine Zahl beginnend mit 28 und höher eingetragen.

Die im Diagramm übernommenen bedingten Bilder und Bezeichnungen der Rohrleitungen müssen in Symboltabellen in der in Abb. 1 gezeigten Form entschlüsselt werden. 4.

Der Tisch ist im unteren linken Schmiedeblech platziert.

Reis. 4. .

Auf jeder Rohrleitung sind in der Nähe der Stelle ihrer Entnahme (Zufuhr) von (zu) der Hauptleitung oder der Stelle ihrer Verbindung (Abtrennung) zu (von) dem Apparat oder der Maschine Pfeile angebracht, die die Fließrichtung angeben.

Technologische Schemata werden auf Papierblättern für Zeichnungsformate A0, A1, A2, A3, A4 ausgeführt. Zusätzliche Formate werden erhalten, indem die Seiten der Hauptformate um Werte vergrößert werden, die ein Vielfaches der Größen von 297 und 210 Jahren des A4-Formats sind.

Die Hauptinschrift wird auf dem rechten geschmiedeten Blatt angebracht und in der in Abb. gezeigten Form ausgeführt. 5.

Reis. 5. Form der Hauptinschrift.

Die Platzierung einer zusätzlichen Spalte (Größe 70 (14 Jahre) zur Neuerfassung der Bezeichnung des Dokuments ist in Abb. 6 dargestellt.

Die Erstellung eines hardwaretechnologischen Schemas beginnt mit dem Zeichnen dünner horizontaler Ebenenlinien auf Zeichenpapierbögen (praktischer als Millimeter) mit Markierungen entlang der Höhe der Böden von Industriegebäuden. Anschließend zeichnen sie die entsprechenden bedingten grafischen Bezeichnungen für technologische Geräte, einschließlich Hilfsgeräte (Lager, Sammelbehälter, Messbehälter, Siphons, Abwassersammler, Absetzbecken, Pumpen, Kompressoren, Feuerlöscher, Sonderfahrzeuge usw.).

Reis. 6. Platzierung der Hauptinschrift und zusätzlicher Spalten auf den Blättern: 1 - Hauptinschrift; 2 - zusätzliche Spalte.

Die Platzierung der Geräte im Diagramm muss unbedingt mit der Platzierung auf dem Boden übereinstimmen, da sie mit der Anwesenheit von Fahrzeugen verbunden ist. Grafisch darstellen Konventionen Ausstattung, halten sich nicht an den Maßstab, behalten aber eine gewisse Proportionalität bei.

Auf der Zeichnung des hardwaretechnischen Schemas sollten Materialleitungen, Warn- und Schieberventile dargestellt werden, die für den korrekten und sicheren Ablauf des technologischen Prozesses unerlässlich sind. Alle Instrumentierungs- und Einstellgeräte (Aktuatoren und Sensoren) sowie Probenahmestellen, die zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Steuerung und Verwaltung des Prozesses erforderlich sind, sind an den Apparaten und Rohrleitungen gekennzeichnet.

Der Messpunkt eines Parameters wird durch einen Kreis mit einer laufenden Nummer darin angezeigt (z. B. 5 – Temperatur, 6 – Druck).

Die auf den Geräten und Rohrleitungen angegebenen Stellen für den Einbau von Instrumenten zur Messung und Regelung von Temperatur, Druck, Kosten des Arbeitsmediums usw. sind in der Tabelle eingetragen (Abb. 7).

Armaturen und Instrumente, mit denen sie am Gerät installiert sind, sollten auf dem Diagramm entsprechend ihrer der Realität entsprechenden Position dargestellt bzw. durch ein herkömmliches grafisches Bild dargestellt werden.

Reis. 7. .

Der Beginn des technologischen Prozesses wird auf den Blättern unbedingt auf der linken Seite und das Ende auf der rechten Seite dargestellt, obwohl der Standort der Ausrüstung in Industriegelände erfüllt diese Bedingungen nicht immer. Die Ausrüstung im Diagramm ist hinter dem Hauptproduktstrom platziert.

Bei der Anordnung der Geräte auf mehreren parallelen Linien (z. B. bei der Erstellung eines Schemas für die Abfüllung von Wein in Fässer und Flaschen) wird das Schema auf zwei parallelen Ebenen bereitgestellt (um es nicht zu dehnen), aber zeigt die gleiche Bodenniveaumarkierung an. Wenn die Produktion mehrstufig ist, wird das hardwaretechnologische Schema für jede Stufe separat bzw. entsprechend dem technologischen Schema der Produktion erstellt.

Im hardwaretechnischen Schema ist es nicht erforderlich, alle parallel arbeitenden Geräte, z. B. Aufnahmetrichter, Fermenter, Filter usw., zu zeichnen. Sie zeichnen die Anzahl der Geräte ein, die für eine vollständige Darstellung des Ablaufs technologischer Prozesse erforderlich sind. Gleichzeitig muss in der Liste der Elemente des Systems die Gesamtzahl der Ausrüstungsgegenstände für einen bestimmten Zweck angegeben werden.

Wenn auf dem Diagramm derselbe Gerätetyp dargestellt ist, sollten die Besonderheiten seiner Verwendung vermerkt und mit unterschiedlichen Indizes oder Zahlen gekennzeichnet werden, beispielsweise eine Zentrifuge für Weinmaterial und eine Zentrifuge für Hefesediment. Es ist notwendig, die Bilder der Geräte so kompakt wie möglich zu platzieren, jedoch unter Berücksichtigung der notwendigen Intervalle für die Produktkommunikation der mit den Maschinen verbundenen Geräte an den Punkten, an denen sie tatsächlich angeschlossen sind. Rohrleitungslinien werden im Diagramm horizontal und vertikal parallel zu den Linien des Blechrahmens dargestellt. Das Bild der Kommunikation sollte sich nicht mit dem Bild der Ausrüstung überschneiden. Kommt es zu einer gegenseitigen Überkreuzung der Bilder, entstehen Kreise.

Aufgrund der großen Länge der Produktkommunikationsleitung zwischen einzelnen Geräten kann es in Ausnahmefällen zu einer Unterbrechung kommen. Gleichzeitig geben sie an einem Ende der unterbrochenen Linie an, an welcher Position im Diagramm diese Linie angeschlossen werden soll, und am gegenüberliegenden Ende, an welcher Position sie angeschlossen werden soll. Die horizontale bzw. vertikale Bruchebene bleibt erhalten.

Auf den Kommunikationsleitungen, die die Einführung von Rohstoffen in die Produktion oder den Abtransport von Fertigprodukten und Abfällen anzeigen, ist eine Aufschrift angebracht, die angibt, woher dieses oder jenes Produkt kommt oder wohin es geliefert werden soll. Auf der Zeile, die den Alkoholvorrat angibt, steht beispielsweise „Aus dem Alkohollager“; in der Zeile, die die Ausgabe von Produkten „Zur Zusammensetzung des fertigen Produkts“ usw. angibt.

Darüber hinaus wird ein Beispiel für ein hardwaretechnologisches Schema zur Gewinnung von weißen Tafelweinmaterialien gegeben.

Der Hauptapparat des technologischen Schemas ist die Oxidationskolonne. Es handelt sich um einen Zylinder mit einem verlängerten oberen Teil, der die Rolle eines Sprühauffangbehälters spielt, 12 Meter hoch und 1 Meter im Durchmesser. Die Säule besteht aus Aluminium oder Chrom-Nickel-Stahl, der in einer Essigsäureumgebung wenig korrosionsanfällig ist. Die Kolonne verfügt im Inneren über Regale, zwischen denen sich Rohrschlangen zur Abfuhr der Reaktionswärme und mehrere Rohre zur Sauerstoffversorgung befinden.

Kapitel 9. Herstellung von Ethylbenzol.

Anwendungen von Ethylbenzol: Verwendung bei der Herstellung von Styrol, einem wichtigen Rohstoff für die Herstellung einer Reihe von Polymeren, Polystyrol, das in der Automobilindustrie, der Elektro- und Radioindustrie, bei der Herstellung von Haushaltswaren und Verpackungen sowie bei der Herstellung von verwendet wird Ionenaustauscherharz-Katalysatoren für die Herstellung von sauerstoffhaltigen Additiven bei der Herstellung von neu formuliertem Benzin usw. .d.

In der Industrie wird Ethylbenzol durch die Wechselwirkung von Benzol mit Ethylen gewonnen:

C 6 H 6 + C 2 H 4 = C 6 H 5 C 2 H 5 (9.1.)

Gleichzeitig mit der Hauptreaktion treten eine Reihe von Nebenreaktionen auf. Von größter Bedeutung sind sequentielle Alkylierungsreaktionen:

C 6 H 5 C 2 H 5 + C 2 H 4 = C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 (9.2.)

C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 + C 2 H 4 = C 6 H 3 (C 2 H 5) 3 (9.3.)

C 6 H 3 (C 2 H 5) 3 + C 2 H 4 = C 6 H 2 (C 2 H 5) 4 (9.4.)

Um Nebenreaktionen (2-4) zu unterdrücken, wird das Verfahren in einem Überschuss an Benzol (Molverhältnis Ethylen:Benzol = 0,4:1), bei einer Temperatur von etwa 100 °C und einem Druck von 0,15 MPa durchgeführt.

Um die Hauptreaktion (1) zu beschleunigen, wird das Verfahren in Gegenwart eines selektiven Katalysators durchgeführt. Als Katalysator wird eine Komplexverbindung aus AlCl 3 und HCl mit aromatischen Kohlenwasserstoffen verwendet, die sich in flüssiger Phase befindet.

Heterogener katalytischer Prozess, Grenzstufe:

Diffusion von Ethylen durch den Grenzfilm des katalytischen Aluminiumchloridkomplexes. Die Alkylierungsreaktion verläuft sehr schnell.

Unter den gewählten Bedingungen beträgt der Ethylenumsatz 98–100 %, die Hauptreaktion (1) ist irreversibel, exotherm.

Um den Nutzungsgrad der Rohstoffe zu erhöhen, wird das Benzolrecycling organisiert.

Der Aluminiumchlorid-Katalysator fördert die Diethylbenzol-Transalkylierungsreaktion:

C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 + C 6 H 6 \u003d 2C 6 H 5 C 2 H 5 (9.5.)

Daher werden kleine Mengen Diethylbenzol zur Transalkylierung in den Alkylatorreaktor zurückgeführt.

Die Transalkylierungsreaktion trägt zur nahezu vollständigen Umwandlung von Ethylen und Benzol in Ethylbenzol bei.

Die folgenden Hauptfaktoren beeinflussen die Prozesse der Alkylierung und Transalkylierung: die Konzentration des Katalysators (Aluminiumchlorid), des Promotors (Salzsäure), Temperatur, Kontaktzeit, das Molverhältnis von Ethylen und Benzol und Druck.

Technologisches Schema zur Herstellung von Ethylbenzol.

Abb. 9.1. Technologisches Schema zur Herstellung von Ethylbenzol unter Verwendung eines Katalysators auf Basis von AlCl 3 .

1,3,15-17 – Destillationskolonnen, 2 – Florentiner Gefäß, 4 – Katalysatorvorbereitungsreaktor, 6 – Kondensator, 7 – Flüssig-Flüssigkeits-Abscheider, 8,9,11,13 – Wäscher, 10,12 – Pumpen, 14 - Heizung, 18 - Vakuumbehälter, 19 - Polyalkylbenzol-Kühlschrank, I - Ethylen, II - Benzol, III - Diethylbenzole, IV - Alkalilösung, V - Ethylbenzol, VI - Polyalkylbenzole, VII - zur Vakuumleitung, VIII - Wasser, IX - Gase zur Fackel, X- Ethylchlorid und Aluminiumchlorid, XI- Abwasser.

In einer Zweikolonnenanlage der heteroazeotropen Destillation, bestehend aus einer Destillationskolonne 1, einer Destillationskolonne 3 und einem Florentinergefäß 2, wird das Ausgangsbenzol getrocknet. Dehydriertes Benzol wird aus dem Boden der Kolonne 1 entfernt, ein Teil davon gelangt in die Vorrichtung 4 zur Herstellung einer Katalysatorlösung und der Rest gelangt als Reagens in den Reaktor 5. Sowohl frisches als auch recyceltes Benzol gelangen in die Kolonne 1. Die Kopfdampfströme der Kolonnen 1 und 3 sind heteroazeotrope Gemische aus Benzol und Wasser. Nach der Kondensation im Kondensator und der Trennung im Florentiner Gefäß 2 gelangt die obere Schicht, wässriges Benzol, in Kolonne 1 und die untere Schicht, wasserhaltiges Benzol, wird in Kolonne 3 geleitet.

Die Herstellung des katalytischen Komplexes erfolgt in einer Apparatur mit Rührer 4, der neben Benzol auch Aluminiumchlorid, Ethylenchlorid und Polyalkylbenzole zugeführt werden. Der Reaktor wird mit einer Katalysatorlösung gefüllt, und während des Prozesses wird die Katalysatorlösung zur Ergänzung zugeführt, da sie zur Regeneration teilweise aus dem Reaktor entfernt wird, und auch mit Reaktionswasser.

Der Alkylierungsreaktor ist Kolonnenapparat 5, in dem die Reaktionswärme durch Zufuhr gekühlter Rohstoffe und verdampfendes Benzol abgeführt wird. Die Katalysatorlösung, getrocknetes Benzol und Ethylen werden in den unteren Teil des Reaktors 5 eingespeist. Nach dem Durchperlen wird das nicht umgesetzte Gas-Dampf-Gemisch aus dem Reaktor entfernt und zum Kondensator 6 geleitet, wo zunächst Benzol verdampft Der Reaktor ist kondensiert. Das Kondensat wird in den Reaktor zurückgeführt und nicht kondensierte Gase, die erhebliche Mengen an Benzol und HCl enthalten, gelangen in den unteren Teil des Wäschers 8 und werden mit Polyalkylbenzolen besprüht, um Benzol aufzufangen. Eine Lösung von Benzol in Polyalkylbenzolen wird dem Reaktor zugeführt, und nicht kondensierte Gase gelangen in den Wäscher 9, der mit Wasser gespült wird, um Salzsäure aufzufangen. Verdünnte Salzsäure wird zur Neutralisation und Gase zur Wärmerückgewinnung geschickt.

Die Katalysatorlösung gelangt zusammen mit den Alkylierungsprodukten in den Absetzbehälter 7, dessen untere Schicht (Katalysatorlösung) in den Reaktor zurückgeführt wird, die obere Schicht (Alkylierungsprodukte) mit a in den unteren Teil des Wäschers 11 geleitet wird Pumpe 10. Die Wäscher 11 und 13 dienen zum Abwaschen von im Alkylat gelöstem Chlorwasserstoff und Aluminiumchlorid. Der Wäscher 11 wird mit einer Alkalilösung gespült, die von der Pumpe 12 gepumpt wird. Zur Einspeisung wird frisches Alkali in der zur Neutralisierung von HCl erforderlichen Menge dem Alkali-Rezirkulationsstrom zugeführt. Anschließend gelangt das Alkylat in den unteren Teil des mit Wasser gespülten Wäschers 13, der das Alkali aus dem Alkylat auswäscht. Die wässrige Alkalilösung wird zur Neutralisation geschickt und das Alkylat wird durch den Erhitzer 14 zur Destillation zur Kolonne 15 geschickt. In der Destillationskolonne 15 wird das Heteroazeotrop von Benzol mit Wasser in das Destillat freigesetzt. Benzol wird zur Dehydratisierung in Kolonne 1 geleitet und der Destillationsrückstand wird zur weiteren Trennung in Destillationskolonne 16 geschickt, um Ethylbenzol als Destillat zu isolieren. Das Sumpfprodukt der Kolonne 16 wird einer Destillationskolonne 11 von Polyalkylbenzolen in zwei Fraktionen zugeführt. Das Kopfprodukt wird der Apparatur 4 und dem Reaktor 5 zugeführt, das Sumpfprodukt wird als Zielprodukt aus dem System entnommen.

Hardware-Design des Prozesses.

Der Prozess der Alkylierung von Benzol mit Ethylen in Gegenwart eines Katalysators auf Basis von AlCl 3 erfolgt in flüssiger Phase und verläuft unter Wärmefreisetzung. Für den Prozess stehen drei Reaktortypen zur Verfügung: Der einfachste ist ein Rohrapparat (Abb. 9.2.), in dessen unterem Teil sich ein leistungsstarker Rührer befindet, der die Katalysatorlösung und die Reagenzien emulgieren soll. Dieser Gerätetyp wird häufig zur Organisation eines Batch-Prozesses verwendet.

Abb.9.2. Rohrreaktor.

Reagenzien: Benzol und Ethylen sowie eine Katalysatorlösung werden in den unteren Teil des Reaktors eingespeist. Die Emulsion steigt die Rohre hinauf und wird durch das dem Ringraum zugeführte Wasser gekühlt. Syntheseprodukte (Alkylate), nicht umgesetztes Benzol und Ethylen sowie die Katalysatorlösung werden aus dem oberen Teil des Reaktors entnommen und gelangen in den Abscheider. Im Abscheider wird die Katalysatorlösung vom Rest der Produkte (Alkylat) getrennt. Die Katalysatorlösung wird in den Reaktor zurückgeführt und die Alkylate werden der Trennung zugeführt.

Um die Kontinuität des Prozesses zu gewährleisten, wird eine Kaskade aus 2-4 Rohrreaktoren eingesetzt.

Reis. 9.3. Kaskade aus zwei Reaktoren.

Die Katalysatorlösung wird in beide Reaktoren eingespeist, die Reagenzien werden in den oberen Teil des ersten Reaktors eingespeist. Bei beiden Reaktoren handelt es sich um Hohlgefäße mit Rührwerken. Die Wärme wird mit Hilfe von Wasser abgeführt, das den „Hemden“ zugeführt wird. Die Reaktionsmasse aus dem oberen Teil des ersten Reaktors gelangt in den Abscheider, von dem die untere (Katalysator-)Schicht in den Reaktor zurückkehrt und die obere in den nächsten Reaktor gelangt. Vom oberen Teil des zweiten Reaktors gelangt die Reaktionsmasse ebenfalls in den Abscheider. Die untere Schicht (Katalysator) aus dem Separator gelangt in den Reaktor, während die obere Schicht (Alkylate) zur Trennung geschickt wird.

Die kontinuierliche Alkylierung von Benzol mit Ethylen kann in Blasensäulen durchgeführt werden.

Abb.9.4. Säulenreaktor.

Die Innenfläche der Säulen ist durch säurebeständige Fliesen geschützt. Der obere Teil der Säulen ist mit Raschig-Ringen gefüllt, der Rest ist mit einer Katalysatorlösung gefüllt. Benzol und Ethylen werden dem Kolonnenboden zugeführt. Gasförmiges Ethylen, das durch die Säule strömt, vermischt die Reaktionsmasse intensiv. Der Umsatz der Reaktanten hängt von der Höhe der Katalysatorschicht ab. Ein Teil der Wärme wird durch einen in Abschnitte unterteilten „Mantel“ abgeführt, der Rest wird durch Erhitzen der Reagenzien und Verdampfen der überschüssigen Benzolmenge abgeführt. Benzoldämpfe gelangen zusammen mit anderen Gasen in den Kondensator, in dem hauptsächlich Benzol kondensiert wird. Das Kondensat wird in den Reaktor zurückgeführt und die nicht kondensierten Materialien werden zur Entsorgung aus dem System entfernt. In diesem Fall können Sie den autothermen Modus einstellen, indem Sie den Druck und die Menge der Abgase variieren.

Der Prozess wird zweckmäßigerweise bei einem Druck von 0,15–0,20 MPa und einer geringen Menge an Abgasen durchgeführt. In diesem Fall überschreitet die Temperatur 100 0 C nicht und die Zahnfleischbildung nimmt ab.

Die Katalysatorlösung wird zusammen mit den Alkylierungsprodukten und nicht umgesetztem Benzol vom Kopf der Kolonne (vor dem Packen) entfernt und zum Abscheider geleitet. Die untere Schicht (Katalysator) wird zur Säule zurückgeführt und die obere Schicht (Alkylat) wird zur Trennung geschickt.

Nach der Entwicklung des Operationsschemas beginnen sie mit der Ausarbeitung eines grundlegenden technologischen Schemas, bei dem es sich tatsächlich um das Hardware-Design des Operationssaals handelt. Es kann als aus mehreren technologischen Einheiten bestehend betrachtet werden. Eine technologische Einheit ist ein Apparat (Maschine) oder eine Apparategruppe mit Rohrleitungen und Armaturen, in dem einer der physikalisch-chemischen oder chemischen Prozesse beginnt und vollständig endet.

Zu den technologischen Einheiten zählen Objekte wie Sammler, Messbehälter, Pumpen, Kompressoren, Gasgebläse, Separatoren, Wärmetauscher, Destillationskolonnen, Reaktoren, Abhitzekessel, Filter, Zentrifugen, Absetzbecken, Brecher, Klassierer, Trockner, Verdampfer, Rohrleitungen, Rohrleitungen Armaturen, Sicherheitseinrichtungen, Sensoren sowie Steuer- und Automatisierungsgeräte, Betätigungs- und Regelmechanismen und -geräte.

Der überwiegende Teil dieser Geräte und Maschinen wird von der Industrie hergestellt und ist standardisiert. Informationen über die Arten der hergestellten Maschinen und Geräte, deren Konstruktion und Eigenschaften können verschiedenen Nachschlagewerken, Produktkatalogen von Fabriken, Veröffentlichungen von Industrie- und Informationsinstituten, Werbematerialien sowie wissenschaftlichen und technischen Fachzeitschriften der Industrie entnommen werden.

Bevor jedoch ein technologisches Schema erstellt wird, müssen einige Aufgaben geklärt werden, die in dieser Arbeitsphase gelöst werden müssen. Dies dient in erster Linie der Gewährleistung des Arbeitsschutzes und der Arbeitssicherheit. Daher sollte das technische System Mittel zur Vermeidung von Überdruck (Sicherheitsventile, Sprengmembranen, hydraulische Dichtungen, Nottanks), Systeme zur Schaffung einer Schutzatmosphäre, Notkühlsysteme usw. vorsehen.

In der Synthesephase des technologischen Schemas wird das Problem der Reduzierung der Kosten für das Pumpen von Produkten gelöst. Für den Transport von Flüssigkeiten von Gerät zu Gerät sollte möglichst die Schwerkraft genutzt werden. Daher ist bereits hier für den notwendigen Überschuss eines Geräts gegenüber einem anderen gesorgt.

In dieser Phase wird eine Reihe von Wärme- und Kühlmitteln festgelegt, die im Prozess verwendet werden. Die Kosten einer Wärme- oder Kälteeinheit hängen von der Verfügbarkeit eines Energieträgers im Unternehmen und seinen Parametern ab. Die günstigsten Kältemittel sind Luft und recyceltes Brauchwasser. Es ist wirtschaftlich vorteilhaft, die Hauptwärmemenge auf diese günstigen Kältemittel zu übertragen und mit teuren Kältemitteln (Kaltwasser, Sole, flüssiges Ammoniak etc.) nur die Restwärme abzuführen. Rauchgase sind die günstigsten Wärmeträger, allerdings nicht transportabel.

Um auf einem Millimeterpapier ein grundlegendes technologisches Diagramm zu erstellen, werden zunächst Sammelleitungen für die Zu- und Abfuhr von Stoffströmen, Wärmeträgern und Kältemitteln eingezeichnet, wobei im unteren Teil des Blattes ein freier Streifen von 150 mm Höhe verbleibt. wo später die Instrumentierungs- und Steuerungsausrüstung platziert wird. Es wird empfohlen, Gassammelleitungen oben auf der Platte und Flüssigkeitssammelleitungen unten anzubringen. Anschließend werden auf der Blattebene zwischen den Kollektoren bedingte Bilder der zur Durchführung der Vorgänge erforderlichen Geräte und Maschinen gemäß dem entwickelten Betriebsschema platziert. Herkömmliche Bilder von Maschinen und Geräten haben keinen Maßstab. Der horizontale Abstand zwischen ihnen ist nicht geregelt, er muss ausreichend sein, um Materialflussleitungen sowie Steuerungs- und Automatisierungsgeräte aufzunehmen. Die Anordnung bedingter Bilder entlang der Vertikalen sollte den tatsächlichen Überschuss des Geräts gegenüber dem anderen widerspiegeln, ohne den Maßstab zu berücksichtigen. Die auf der Blattebene platzierten bedingten Bilder von Maschinen und Apparaten sind durch Materialflussleitungen und Versorgungsleitungen mit Kältemitteln und Wärmeträgern verbunden. Die Nummerierung der Positionen von Geräten und Maschinen erfolgt von links nach rechts.

Bei der Gestaltung eines technologischen Schemas sollte besonderes Augenmerk auf die Verrohrung seiner einzelnen Knoten gelegt werden. Ein Beispiel für eine solche Bindung ist in Abb. 5.3. Dargestellt ist die Absorptionseinheit einer Komponente eines Gasgemisches durch eine Flüssigkeit. Der normale Betrieb der Absorptionsanlage hängt von der Konstanz von Temperatur, Druck und dem Verhältnis von Gas- und Absorptionsmittelmenge ab. Die Einhaltung dieser Bedingungen wird durch den Einbau folgender Geräte und Armaturen erreicht.

An der Gasversorgungsleitung (I): Durchflussmesseröffnung, Probenehmer, Druckstutzen und Temperaturstutzen.

An der Gasaustrittsleitung (II): Durchflussmessermembran, Probenehmer, Temperaturmessstutzen, Druckmessstutzen, Regelventil, das „bis in sich selbst“, also im Absorber, einen konstanten Druck aufrechterhält.

An der Zufuhrleitung für frisches Absorptionsmittel (III): eine Durchflussmesseröffnung oder ein Rotameter, ein Probenehmer, ein Temperaturmessstutzen, ein Steuerventil, das mit einem Regler für das Gas-Absorptions-Verhältnis verbunden ist.

An der Ausgangsleitung des gesättigten Absorptionsmittels (IV): Durchflussmesseröffnung oder Rotameter, Temperaturmessstutzen, Steuerventil, verbunden mit dem Flüssigkeitsstandregler am Boden des Absorbers.

Bei der Entwicklung eines technologischen Schemas ist zu berücksichtigen, dass Regelventile nicht als Absperrorgane dienen können. Daher sollten an der Rohrleitung Absperrventile mit manuellem oder mechanischem Antrieb (Ventile, Absperrschieber) und Bypass-(Bypass-)Leitungen zum Abschalten der Regelventile vorgesehen werden.

Das gezeichnete Diagramm ist vorläufig. Nach der Durchführung vorläufiger stofflicher und thermischer Berechnungen im entwickelten Technologieschema sollten die Möglichkeiten der Wärme- und Kälterückgewinnung technologischer Stoffströme analysiert werden.

Während des Designprozesses können weitere Änderungen und Ergänzungen am technologischen Schema vorgenommen werden. Der endgültige Entwurf des technologischen Schemas erfolgt nach Annahme der wichtigsten Entwurfsentscheidungen zur Berechnung und Auswahl von Reaktoren und Geräten sowie nach Klärung aller Fragen im Zusammenhang mit der Platzierung und dem Standort der Geräte der geplanten Produktion.

Daher muss man bei der Auswahl der Ausrüstung manchmal damit rechnen, dass einige ihrer Typen entweder nicht in Russland hergestellt werden oder sich in der Entwicklungsphase befinden. Das Fehlen einer Maschine oder eines Geräts mit den erforderlichen Eigenschaften, das aus einem in einer bestimmten Umgebung stabilen Strukturmaterial besteht, erfordert häufig eine Änderung einzelner Knotenpunkte des technologischen Systems und kann als Grund für den Wechsel zu einem anderen, wirtschaftlich weniger rentablen System dienen Methode zur Gewinnung des Zielprodukts.

Das technologische Schema kann erst dann endgültig sein, wenn die Auslegung der Ausrüstung erfolgt ist. Beispielsweise sollte nach der Originalversion Flüssigkeit durch Schwerkraft von Gerät zu Gerät übertragen werden, was bei der Entwicklung des Projekts zur Platzierung der Geräte nicht möglich war. In diesem Fall muss die Installation eines zusätzlichen Transfertanks und einer Pumpe vorgesehen werden, die in das technologische Schema integriert werden.

Das endgültige technologische Schema wird nach der Entwicklung aller Projektabschnitte erstellt und gemäß den Anforderungen von ESKD auf Standardpapierblättern erstellt.

Anschließend wird eine Beschreibung des technologischen Schemas erstellt, die mit einer Spezifikation versehen wird. Die Spezifikation gibt die Anzahl aller Geräte und Maschinen an.

Die Ausrüstungsreserve wird unter Berücksichtigung des Zeitplans der vorbeugenden Wartung und der Eigenschaften des technologischen Prozesses ausgewählt.

Die Beschreibung des technologischen Schemas ist Teil der Vergleichsbegründung. Es empfiehlt sich, das Schema für die einzelnen Stufen des technologischen Prozesses zu beschreiben. Zu Beginn sollte angegeben werden, welche Rohstoffe der Werkstatt zugeführt werden, wie sie ankommen, wo und wie sie in der Werkstatt gelagert werden, welcher Primärverarbeitung sie unterzogen werden, wie sie dosiert und in die Apparatur geladen werden.

Bei der Beschreibung der tatsächlichen technologischen Vorgänge wird kurz über die Konstruktion der Vorrichtung, die Art der Be- und Entladung, die Eigenschaften des laufenden Prozesses und die Art der Durchführung (periodisch, kontinuierlich) sowie die wichtigsten Parameter des Prozesses berichtet (Temperatur, Druck usw.), Methoden zu seiner Kontrolle und Regulierung, Abfälle werden aufgeführt. und Nebenprodukte.

Die akzeptierten Methoden des Intrashop- und Intershop-Transports von Produkten werden beschrieben. In der Beschreibung sind alle in der Zeichnung dargestellten Schemata, Geräte und Maschinen unter Angabe der ihnen gemäß Schema zugeordneten Nummern aufzulisten.

Die Zuverlässigkeit des entwickelten technologischen Schemas wird analysiert und die Methoden zur Verbesserung seiner Stabilität werden aufgezeigt.

1.
Der aktuelle Stand der petrochemischen Synthese. Hauptprodukte und Technologien
Entwicklung weiterer Brennstoffarten und neue Richtungen im Bereich der Verarbeitung Erdgas und andere Kohlenstoffquellen. Technologien zur Synthese von Dimethylether aus Biomasse und Synthesegas. Merkmale nicht standardmäßiger Prozesse zur Kraftstoffgewinnung.
Kontrollarbeiten, hinzugefügt am 04.09.2010

2.
Reinigung von umgewandeltem Gas aus Kohlenmonoxid
Beschreibung der Umwandlungsmethode zur Herstellung von Wasserstoff durch Reduktion aus Wasserdampf mit Kohlenmonoxid, das in den Produkten der Brennstoffvergasung enthalten ist. Analyse des technologischen Schemas des Prozesses, der Merkmale der verwendeten Abfälle und chemischen Reaktoren.
Hausarbeit, hinzugefügt am 22.10.2011

3.
Vergleichende Analyse: Methoden zur Herstellung von Synthesegas
Methoden zur Herstellung von Synthesegas, Kohlevergasung. Neue technische Lösungen in der Kohlevergasung. Umwandlung von Methan in Synthesegas. Fischer-Tropsch-Synthese. Hardware und technische Gestaltung des Prozesses. Auf Basis von Synthesegas gewonnene Produkte.
Dissertation, hinzugefügt am 01.04.2009

4.
Wasserstoff ist der Treibstoff der Zukunft
Untersuchung der physikalischen und chemischen Parameter von Wasserstoff, Methoden zu seiner Herstellung und Umsetzung. Ein Merkmal der Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle von Bacon, die Energiespeicherung mit Lastplanung. Analyse der Zusammensetzung des kosmischen Treibstoffs, der besonderen Rolle von Platin.
Hausarbeit, hinzugefügt am 11.10.2011

5.
Synthese von Methanol
Synthese von Methanol aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Technologische Eigenschaften von Methanol (Methylalkohol). Die Verwendung von Methanol und Perspektiven für die Entwicklung der Produktion. Rohquellen der Methanolproduktion: Reinigung von Synthesegas, Synthese, Rektifikation von Rohmethanol.
Kontrollarbeiten, hinzugefügt am 30.03.2008

6.
Wasserstoff als weitere Kraftstoffquelle
Merkmale der Produktions- und Speichermethoden von Wasserstoff, Methoden seiner Wasserstofflieferung. Elektrolyse-Wasserstoffgeneratoren für die Produktion, Vorteile ihrer Verwendung. Die Zusammensetzung der HySTAT-A-Elektrolyseeinheit. Wasserstoff als ungefährlicher Kandidat für Benzin.
Präsentation, hinzugefügt am 29.09.2012

7.
Chemische Verarbeitung von Kohlenwasserstoff-Rohstoffen
Die Rolle von Kohlenwasserstoffen als chemische Rohstoffe. Empfang der ersten Rohstoffe und der wichtigsten petrochemischen Produktionen. Merkmal petrochemischer Güter. Die Struktur des Petrochemie- und Gasverarbeitungskomplexes Russlands. Innovative Entwicklung der Branche.
Hausarbeit, hinzugefügt am 24.06.2011

8.
Die Stufe der Reinigung des umgewandelten Gases von Kohlendioxid
Physikalisch-chemische Grundlagen des Ammoniakherstellungsprozesses, Merkmale seiner Technologie, Hauptstufen und Zweck, Mengen im gegenwärtigen Stadium. Merkmal des Ausgangsrohstoffs. Analyse und Bewertung der Technologie zur Reinigung von umgewandeltem Gas von Kohlendioxid.
Hausarbeit, hinzugefügt am 23.02.2012

9.
Erdölbegleitgase
Die Essenz des Konzepts der „Erdölgase“. Entsprechendes Merkmal der Zusammensetzung der Erdölbegleitgase. Öl und Gas finden. Merkmale der Gasproduktion. Erdgas, Propan-Butan-Fraktion, Trockengas. Die Verwendung von Erdölbegleitgasen. Möglichkeiten der APG-Nutzung.
Präsentation, hinzugefügt am 18.05.2011

10.
Entwicklung einer chemischen Technologie auf Basis von Synthesegas
Untersuchung der Fähigkeit, Synthesegas als alternativen Ölrohstoff einzuführen, und seiner Rolle in der modernen chemischen Technologie. Gewinnung von Methanol, die gesamte Bildungsreaktion. Produkte der Fischer-Tropsch-Synthese. Mechanismus der Hydroformylierung von Olefinen.
Zusammenfassung, hinzugefügt am 27.02.2014

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1. Zustand Forschungsarbeit im Bereich der Kraftstoff- und Energieerzeugung aus Kohlenwasserstoff-Rohstoffen
Die wichtigsten Brennstoff- und Energiequellen in der modernen Welt sind natürliche Kohlenwasserstoffgase, wässrige Öle und feste organische Substanzen, zu denen Ölbitumen, Schiefer und Kohle gehören. Die Rohstoffquelle für die Herstellung von Kraftstoffen und Produkten der organischen Grundsynthese war und ist im vergangenen Jahrhundert immer noch Erdöl. Doch nun beginnt sich die Situation zu ändern. Die Wachstumsraten der erkundeten Ölreserven halten nicht mehr mit ihrem Verbrauch Schritt. Die Rohölpreise stiegen von 1999 bis 2008 um das Achtfache. Der Rückgang der Ölreserven kann grundsätzlich über viele Jahrzehnte durch die Erschließung anderer notwendiger Mineralien ausgeglichen werden. Langfristig kann Kohle, deren Reserven bei heutigem Verbrauch über 1000 Jahre reichen, durch neue technologische Lösungen eine dominierende Stellung in der Weltenergiewirtschaft einnehmen. Expertenschätzungen zufolge wird der Anteil von Öl am Weltenergiemarkt im Jahr 2015 auf 36–38 % sinken, während der Anteil von Gas auf 24–26 %, Kohle auf 25–27 %, der Anteil von Wasserkraft und anderen ansteigen wird Kernenergie muss 5-6 % betragen. Das Volumen der Kohleproduktion in Russland wird bis 2015 335 Millionen Tonnen/Jahr betragen. .
Die Entwicklung der Ölraffinerieindustrie in der Welt wird derzeit durch einen Anstieg der Nachfrage nach Kraftstoffen, petrochemischen Produkten und einen Rückgang des Einsatzes raffinierter Produkte im Energie- und Industriesektor der Wirtschaft begründet. in den USA und Westeuropa Tatsächlich wurde das gesamte Volumen ernsthafter Investitionen für den Bau neuer Sekundärprozesse zur Raffinierung und Verbesserung der Eigenschaften von Zwischenprodukten der Primärölraffinierung verwendet, die die Umwelteigenschaften von Produkten aus bestehenden Anlagen verbessern.
Die Hauptaufgabe der russischen Ölindustrie besteht unter Berücksichtigung des Preisverhältnisses für Rohöl, Kessel- und Motorbrennstoff sowie der globalen Trends bei der Verwendung von Erdölprodukten auch darin, die Verarbeitungstiefe zu erhöhen. Aber globale Trends im Öl- und Gaskomplex – Erhöhung der Tiefe und Effizienz der Verarbeitung von Kohlenwasserstoff-Rohstoffen, Verbesserung der Eigenschaften von Erdölprodukten, Entwicklung der Petrochemie im Allgemeinen – gelten nicht für Russland, und zwar für den technischen Entwicklungsstand der Ölraffination und Gaschemie, der Produktion synthetischer Kraftstoffe und Kohlenwasserstoffrohstoffe für die chemische und petrochemische Industrie, in strategischer Plan bestimmt die Konformität der Bergbau- und Chemiekomplexe im Allgemeinen.
In der gegenwärtigen Phase der Umsetzung des Entwicklungsprogramms Produktionsstätte Die petrochemische Industrie ist von Technologien, die auf dem Einsatz neuer Generationen katalytischer Systeme basieren, sehr begeistert. Erstens Technologien, die die Herstellung von Benzinen mit hoher Oktanzahl als Bestandteil gewährleisten, inkl. synthetischer wässriger Kraftstoff und Grundrohstoffe für die Petrochemie (Olefine, aromatische Kohlenwasserstoffe, Rohstoffe für die Gewinnung). Kohlenschwarz). Zu diesen Technologien gehören tiefes katalytisches Cracken, Komplexe zur Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe, auch aus verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen, katalytische Pyrolyse und die Herstellung synthetischer wässriger Kraftstoffe. Diese Prozesse stellen eine Rohstoffbasis für die Entwicklung dar und steigern die Effizienz der Grundprozesse der grundlegenden organischen Synthese. .
Als Teil der Lösung für die Schwierigkeit, sich an der Verarbeitung zu beteiligen verschiedene Typen Kohlenwasserstoff-Rohstoffe, Verbesserung der Eigenschaften von Kraftstoffen, verstärkte Aufmerksamkeit wird der Produktion anderer Kraftstoffe gewidmet. Theoretische Nuancen und bestimmte technologische Lösungen für die Produktion von Kraftstoffen und Energie aus verschiedenen Arten organischer Rohstoffe werden in einer Reihe bekannter Monographien, Rezensionen und Artikel der nahen Zukunft sorgfältig geprüft, was auf die Relevanz und das anhaltende Interesse an diesem Dilemma hinweist.
Es gibt drei Gruppen anderer Motorkraftstoffe: synthetische (künstliche) wässrige Kraftstoffe, die aus nicht-traditionellen organischen Rohstoffen gewonnen werden und in ihrer Leistung Erdölkraftstoffen ähneln; die Konsistenz von Erdölkraftstoffen mit sauerstoffhaltigen Verbindungen (Alkohole, Ether, Wasser-Kraftstoff-Emulsionen), die in ihrer Leistung denen herkömmlicher Erdölkraftstoffe ähneln; Kraftstoffe, die nicht aus Erdöl stammen und sich in ihren Eigenschaften von herkömmlichen unterscheiden (Alkohole, komprimiertes Erdgas, Flüssiggase).
Vor der modernen russischen Petrochemie steht das Problem der Herstellung umweltfreundlicher Kraftstoffe besonders im Vordergrund (beispielsweise liegt der mäßige Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen in Benzin im Bereich von 25–35 %, da die derzeit hergestellten Produkte bis zu 43 enthalten). % aromatische Kohlenwasserstoffe, darunter 3-5 % Benzol, Schwefel).
Andere Kraftstoffe werden nach Typ wie folgt klassifiziert: Gaskraftstoffe (Flüssigerdgas, komprimiertes Erdgas, Flüssiggase – Propan, Butan); Alkohole und Benzin-Alkohol-Gemische (Methyl-, Ethyl-, Isobutyl- und andere Alkohole sowie deren Gemische mit Motorenbenzin in unterschiedlichen Anteilen); Ether (Methyl-tert.-butylether, Methyl-tert.-amylether, Ethyl-tert.-butylether, Diisopropylether, auch Dimethylether); synthetische wässrige Kraftstoffe aus Erdgas und Kohle; Biokraftstoffe (Bioethanol, Biodiesel) aus nachwachsenden Rohstoffen; Wasserstoff und Wasserstoffbrennstoffzellen.
Erdgaskraftstoffe, insbesondere verflüssigtes Propan und Butan, verflüssigtes Erdgas und komprimiertes Erdgas, werden weltweit häufig verwendet. Als nicht standardmäßige Quellen für kohlenstoffhaltige Rohstoffe können Begleitgase der Erdölförderung und methanhaltige Emissionen aus Kohlebergwerken genutzt werden, sofern katalytische Technologien verfügbar sind. Von besonderem Interesse ist die Möglichkeit, Methan auf Basis von Gas aus der unterirdischen Kohlevergasung als Ersatz für Erdgas zu gewinnen.
Unter den verschiedenen Alkoholen und ihrer Konsistenz werden Methanol und Ethanol am häufigsten verwendet. Ein wesentlicher Nachteil dieses Kraftstofftyps ist sein höchster Preis – je nach Technologie zur Herstellung von Alkoholkraftstoff ist er 1,8- bis 3,7-mal teurer als Öl. Aus energetischer Sicht liegt der Hauptvorteil von Alkoholen in ihrer höchsten Detonationsfestigkeit – die Hauptnachteile sind der geringere Heizwert, die höchste Verdampfungswärme und der niedrige Sättigungsdampfdruck, Ethanol ist leistungsmäßig besser als Methanol. Methanol wird zur Herstellung synthetischer wässriger Kraftstoffe, als Kraftstoffadditiv mit hoher Oktanzahl oder als Rohstoff für die Herstellung eines Antiklopfadditivs, Methyl-tert-butylether, verwendet.
Auch sauerstoffhaltige Kraftstoffe haben sich durchgesetzt – Benzinmischungen mit verschiedenen Estern. Der gebräuchlichere Methyl-tert-butylether ist eine giftige Substanz, und in einer Reihe von Staaten wird Ethyl-tert-butylether anstelle von Methyl-tert-butylether verwendet. Eine Sonderstellung nimmt Dimethylether ein, der aus Erdgas oder zusammen mit Methanol bzw. aus Methanol gewonnen wird und ein hervorragender Dieselkraftstoff ist. In asiatischen Ländern herrscht große Begeisterung für diesen Kraftstoff, zunächst in China, wo er als heimisches Flaschengas anstelle von Dieselkraftstoff und als Treibstoff für Kraftwerke verwendet wird. Der Hauptrohstoff für die Produktion in China ist Kohle.
Es gibt ein wachsendes Volumen an Forschungsarbeiten zur Herstellung von Biokraftstoffen aus verschiedenen Arten nachwachsender Rohstoffe, zunächst Bioethanol und Biodiesel (nach US-Standard werden niedere Alkylester von Fettsäuren aus pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen als Biodieselkraftstoff akzeptiert). ). Diese Produkte werden von den USA, EU-Ländern, Brasilien usw. erfolgreich durchgeführt. Experten gehen davon aus, dass nur Biokraftstoffe der zweiten Generation auf Basis von Non-Food-Rohstoffen wirtschaftlich rentabler sind komplexe Prozesse Reinkarnationen können das Energieportfolio der Welt diversifizieren. Die Aussichten für die Produktion und Nutzung von Biokraftstoffen in Russland lassen ernsthafte Zweifel aufkommen.
Entsprechend den Energie- und Leistungsmerkmalen anderer Motorkraftstoffe sind synthetische wässrige Kraftstoffe (GTL), Dimethylether, zu herkömmlichem Erdöl hinzugefügte Oxygenate und Motorkraftstoffe geeignetere Kraftstoffarten. Diese Kraftstoffarten verfügen über voll nutzbare Energie- und Leistungseigenschaften, ihre Verwendung fügt sich tatsächlich in die bestehende Kein und erfordert keine zusätzlichen Investitionen in diese Infrastruktur. Kleinere Konfigurationen erfordern den Einbau von Dimethylether.
Vielversprechender für die Umsetzung in Motoren Verbrennungs Kohleverflüssigungsprodukte, brennbare Gase und wässrige Produkte ihrer Verarbeitung, Alkohole, Pflanzenöle sowie Wasserstoff als energieintensiverer und umweltfreundlicherer Energieträger.
Bei der Verwendung von gasförmigen Kraftstoffen und Alkoholen werden die Emissionen von Kohlenwasserstoffen, CO und Stickoxiden reduziert, und Wasserstoff als Kraftstoff eliminiert das Risiko der Bildung von CO und Kohlenwasserstoffen, verbunden mit einem Anstieg der NO2-Emissionen. Darüber hinaus erhöht sich bei der Verwendung von Alkoholkraftstoffen der Aldehydgehalt in den Emissionen um das 2- bis 4-fache.
Es werden Optionen für die Herstellung alternativer Brennstoffe auf der Grundlage umfassender Entwicklungen der Energieumwandlung und -speicherung mithilfe einer Wasserstoff-Energiezelle sowie der Einführung nuklearer Energiequellen in Betracht gezogen. Die größten Verbraucher (bis zu 90 % der Gesamtproduktion) sind die Chemieindustrie (bis zu 80 % des Gesamtverbrauchs) und die Ölraffinerieindustrie. In technologisch fortgeschrittenen Ländern – den USA, Südkorea, dem Land der aufgehenden Sonne, Frankreich, Südafrika und China – wurde mit der Nutzung von Hochtemperaturreaktoren zur Wasserstoffenergie begonnen. Die Entwicklung solcher Technologien in Russland wird es ermöglichen, eine weltweit führende Position im Bereich der Kernenergie zu behaupten.
Die Strategien der meisten Staaten zur Gewinnung hochwertiger synthetischer wässriger Kraftstoffe aus Kohle und Erdgas zielen auf die Entwicklung der sogenannten CtL- (Coal to Liquids) und GtL- (Gas to Liquids) Technologien ab. Bei diesen Technologien handelt es sich um eine Kombination chemischer Industrien zur Umwandlung von Kohle und Erdgas in höhere Kohlenwasserstoffe, Kraftstoffe und chemische Produkte (Gewinnung von Synthesegas aus Methan, Umwandlung von Synthesegas in höhere Kohlenwasserstoffe durch das Fischer-Tropsch-Verfahren, Trennung und Endverarbeitung von Waren).
Die Technologien bieten die Möglichkeit, Synthesegas zu einer breiten Palette von Rohstoffen zu verarbeiten, von Ethylen und Alpha-Olefinen bis hin zu Hartparaffinen, die meist eine lineare Struktur aufweisen. Ungesättigte Kohlenwasserstoffe werden hauptsächlich durch Alpha-Olefine repräsentiert, mit dem geringsten Gehalt an aromatischen Substanzen. Es ist jedoch möglich, die fraktionierte Zusammensetzung in einem ziemlich weiten Bereich zu variieren. Der Hauptparameter hierbei ist die Synthesetemperatur.
Wie die Spezialisten von VNIIGAZ LLC feststellten, weisen die bekannten Technologien keine grundlegenden Unterschiede im Aufbau der Technologiekette auf. In der ersten Stufe wird Synthese gewonnen – Gas, in der 2. Stufe – Fischer-Tropsch-Synthese und in der 3. – Rektifikation und anschließendes Hydrocracken (oder Hydroisomerisierung) schwerer Kohlenwasserstofffraktionen. Die größten Ölförder- und Raffinerieunternehmen – ExxonMobil, Shell, ConocoPhyllips, Chevron, Marathon, Statol, Syntroleum und andere – haben solche Projekte in verschiedenen Umsetzungsstadien, von den meisten Pilotanlagen bis hin zu Betreibergesellschaften. Tatsächlich gibt es weltweit kein einziges großes Öl- und Gasunternehmen, einschließlich OAO Gazprom, das nicht über eine eigene Technologie zur Herstellung von Kraftstoffen aus Gas verfügt, während alle Unternehmen bestrebt sind, zu den Teilnehmern eines möglichen Projekts zu gehören für die Errichtung einer GTL-Anlage und lizenzieren deren Entwicklungen nicht. Normalerweise betrachtet diese Gruppe auch verwandte Technologien für die Umwandlung von Methanol zu Benzin (MtG), Methanol zu Olefinen (Methanol to Olefine, MtO), Olefine zu Benzin (Olefine zu Benzin und Destillate, MtGD) sowie die Herstellung von Dimethyl Ether (DME) und Stromerzeugung, auch aus Methanol.
Es ist klar, dass die Technologien zur Umwandlung von Methan in Synthesegas auf den Reaktionen der Dampfreformierung von Methan und der partiellen Oxidation basieren. Das Verhältnis von CO:H2 im Synthesegas hängt von der Art seiner Herstellung ab und variiert bei der Dampf- und Kohlendioxidreformierung. Bei der Kbeträgt das Verhältnis CO:H2 je nach Katalysator 1:1,5 und höher. Hindernisse bei der Wärmeübertragung werden bei den Prozessen der autothermen Umwandlung von Erdgas gelöst. Vorreiter bei der Entwicklung von autothermem Synthesegas ist Haldor Topsoe, das Anlagen für GtL-Projekte in Südafrika, Katar und Nigeria entworfen hat.
Experten sind hinsichtlich des Entwicklungspotenzials der GTL-Industrie recht optimistisch. Zweifellos wird die Produktion von Anlagen, die nach der Fischer-Tropsch-Reaktion arbeiten, es ermöglichen, im Sinne der Konkurrenz mit Erdöldieselkraftstoffen nicht globale, sondern einzelne regionale Schwierigkeiten bei der Bereitstellung von TS zu lösen. Die Möglichkeit, GTL- und GtL-Anlagen (nahezu schwefelfrei und aromatenarm) mit klassischen Raffinerieprodukten zu kompoundieren, um umweltverträgliche Kraftstoffe zu erhalten, wird immer deutlicher verfolgt.
In Russland wurden Technologien zur Herstellung von GTL aus Erdgas entwickelt. Der Artikel beschreibt eine Low-Stage-Entwicklung der GTL-Produktion in Niederdruckanlagen, die sich durch die kleinste Anzahl von Stufen, einen niedrigen Prozessdruck und die Möglichkeit auszeichnet, Gasrohstoffe aus Niederdruck- und Off-Balance-Feldern zu verwenden. Das Verfahren verfügt über eine flexible Leistungsregelung, die Möglichkeit einer Mehrfachskalierung und bestimmte wirtschaftliche Eigenschaften.
Als Rohstoffquelle für die Produktion von GTL und wertvollen Chemikalien ist das Interesse an Kohle gestiegen. In Ländern mit erheblichen Kohlereserven oder einem erwarteten Anstieg des Energiebedarfs wird intensiv an der Herstellung verschiedener Güter aus Kohle geforscht. Es liegen jedoch nur begrenzte Informationen über die Technologie der allumfassenden Nutzung von Kohle zur Herstellung von synthetischem Eisen, Stahl und Strom vor, die es ermöglicht, flexibel auf die Bedürfnisse des Marktes für das eine oder andere Produkt, auch für solche, zu reagieren verschiedene Kohlesorten.
Die Forschung auf dem Gebiet der Herstellung synthetischer Kraftstoffe und ihrer industriellen Entwicklung wird von verschiedenen Ländern betrieben, beispielsweise den USA, Deutschland, Südafrika, Japan, Großbritannien, den Niederlanden, Italien, Frankreich, Norwegen usw.
China, das in Bezug auf die Kohlereserven weltweit den dritten Platz einnimmt (nach den USA und Russland), ist weltweit führend in seiner Produktion (über 2 Milliarden Tonnen), seinem Verbrauch (34 %) und der Schaffung industrieller CtL-Anlagen. Der Brennstoff- und Energiekomplex verbraucht etwa 60 % der gesamten geförderten Kohle. Der Aufbau verschiedener CtL-Unternehmen ist geplant, zunächst in den nördlichen Kohlebergbauprovinzen. Der Bau von Industriefabriken ist für die Jahre 2010-2011 geplant, insgesamt wurden in China 30 verschiedene CtL-Projekte angekündigt, deren Umsetzung es bis 2020 ermöglichen wird, den Anteil von GTL am gesamten Erdölverbrauch auf 10 % zu erhöhen Produkte, die über den durchschnittlichen globalen Wachstumsraten der Branche liegen.
Für Lösungen technische Aufgaben Bei der Verarbeitung von Kohle als Rohstoff bei der Gewinnung synthetischer wässriger Brennstoffe werden Technologien mit der Einführung von Plasmaenergie in Betracht gezogen. Die Wirksamkeit der Technologieimplementierung wird bei der höchsten Energiekonzentration, der höchsten Temperatur und der chemischen Aktivität des Plasmas erreicht. Im Vergleich zu klassischen Produktionstechnologien (GTL-Ausbeute 120–140 kg/t Kohle) beträgt die GTL-Ausbeute etwa 161 kg/t Kohle. Neben der höchsten spezifischen Produktivität zeichnet sich das Verfahren durch Einfachheit, Flexibilität und Kompaktheit der Ausrüstung aus, kann aber aus völlig verständlichen Gründen von der russischen Wirtschaft nicht in großem Umfang benötigt werden.
Auch in Russland wird zum Dilemma der Gewinnung synthetischer Kraftstoffe aus Kohle geforscht. In Russland wurden in den 70er und 80er Jahren des letzten Jahrhunderts intensive Forschungs-, Erfahrungs- und Konstruktionsentwicklungen durchgeführt, um eine mit der Erdölraffination wettbewerbsfähige Produktion von Kraftstoffen und chemischen Produkten aus Braun- und Steinkohle, hauptsächlich im Tagebau, den größten Lagerstätten der Welt, zu schaffen von Kansko-Achinsk, Kusnezk und anderen Kohlebecken.
Ein Element der GtL- und CtL-Technologien – die Synthese von Kohlenwasserstoffen aus CO und H2 nach der Fischer-Tropsch-Methode – ist ein komplexes System chemischer Reaktionen, die nacheinander und parallel in Gegenwart eines Katalysators ablaufen. Die Reaktionsgleichungen für die Synthese von Kohlenwasserstoffen in Gesamtansicht werden im Folgenden vorgestellt.
Für die Synthese von Alkanen:
nCO + (2n+1)H2 = CnH2n+2 + nH2O
2nCO + (n +1)H2 = CnH2n+2 + nCO2
3nCO + (n +1)H2 = CnH2n+2 +(2n+1)CO2
nCO2 + 3nH2 = CnH2n+2 + 2nH2O
Für die Synthese von Alkenen:
nCO + 2nH2 = CnH2n + nH2O
2nCO + nH2 = CnH2n + nCO2
3nCO + nH2O = CnH2n + 2nCO2
nCO2 + 3nH2 = CnH2n + 2nH2O
Für Alkohole und Aldehyde:
nCO + 2nH2 = CnH2n + 1OH + (n - 1)H2O
(2n - 1)CO + (n + 1)H2 = CnH2n + 1OH + (n - 1)CO2
3nCO + (n+1)H2O = CnH2n+1OH + 2nCO2
(n+1)CO + (2n+1)H2 = CnH2n+1CHO + nH2O
(2n+1)CO + (n+1)H2 = CnH2n+1CHO + nCO2
In geringen Mengen können Ketone, Carbonsäuren und Ester entstehen. Eine Komplikation des Syntheseprozesses ist die Bildung von Kohlenstoff durch die Boudouard-Reaktion.
Die Produkte der Fischer-Tropsch-Synthese sind als kohlechemische Rohstoffe von großer praktischer Bedeutung, insbesondere aufgrund der Tatsache, dass sie viele Olefine enthalten. Die Zusammensetzung der Endprodukte kann durch die Konfiguration der Synthesedurchführungskriterien gesteuert werden: Temperatur, Druck, obskurantistische Konsistenzzusammensetzung, Katalysator, Kontaktzeit, Prozessdesign. Die höchste Ausbeute an Kohlenwasserstoffen in der Synthese bei einem Verhältnis von CO:H2 = 1:2, berechnet auf der Grundlage der Summe der stöchiometrischen Gleichungen, beträgt 208,5 g/m3.
Um die Synthese zu optimieren, ist es notwendig, komplexe Stöchiometrie, Thermodynamik, die Kinetik der chemischen Wechselwirkung unter Berücksichtigung der Parameter der Katalysatoren, der hydrodynamischen Situation im Reaktor sowie der Prozesse des Stoff- und Wärmeübergangs zu berücksichtigen. Daher ist die Auswahl guter technologischer Kriterien für die Synthese von Kohlenwasserstoffen eine schwierige Aufgabe, deren Komplexität in der Notwendigkeit einer genauen Kenntnis der Expositionsmuster liegt technologische Eigenschaften von der Zusammensetzung des Produkts und voneinander. Die Lösung dieses Problems ist die Identifizierung des Prozesses mithilfe mathematischer Modellierung – die Formulierung von Gleichungen, die die Gesetze der Kinetik des Prozesses, die hydrodynamische Situation im Reaktor, den Stoff- und Wärmeübergang beschreiben.
Um die Synthese umzusetzen, wurde eine Vielzahl von Reaktordesigns erstellt und eine Vielzahl von Optionen für die Organisation technologischer Schemata, einschließlich Zirkulationsschemata, vorgeschlagen. Seit 1983 ist das Sasol-Werk in Südafrika mit einer Gesamtkapazität von etwa 33 Millionen Tonnen pro Jahr für Kohle oder 4,5 Millionen Tonnen pro Jahr für Kraftstoffe in Betrieb. Die Technologie basiert auf der Vergasung von Kohle nach der Lurgi-Methode unter Druck mit anschließender Synthese von Kohlenwasserstoffen nach der Fischer-Tropsch-Methode. Von den 3 Methoden der Fischer-Tropsch-Synthese (Verfahren in einer suspendierten Schicht eines staubigen Katalysators nach der Kellogg-Methode, Hochleistungssynthese an einem stationären Metallkatalysator nach der Ruhrchemie-Lurgi-Methode und Flüssigphasensynthese nach der Rheinpreuben -Koppers-Methode), nur der 1. und teilweise der 2. basieren auf Berufserfahrung Industrieunternehmen in der Stadt Sasolburg (Südafrika) sind relativ günstig für die Beschaffung erheblicher Mengen an Kraftstoffen.
In der Arbeit wird eine der Möglichkeiten zur Bewertung der positiven und negativen Parameter von Kovorgestellt. Die Verallgemeinerungen der Ersteller sind in Tabelle 1.1 aufgeführt.
Tabelle 1.1 – Reaktoren für die Fischer-Tropsch-Synthese