La elección de esquemas tecnológicos de producción es una de las tareas principales en el diseño de empresas industriales, ya que es el esquema tecnológico el que le permite determinar la secuencia de operaciones, su duración y modo, así como determinar el lugar de suministro de componentes auxiliares, especias y contenedores, permite, con una carga de equipo suficientemente completa, reducir la duración del ciclo tecnológico, aumentar el rendimiento de los productos y reducir las pérdidas en las etapas individuales del procesamiento, eliminar el deterioro de la calidad de las materias primas durante Procesando. Al mismo tiempo, se debe tener en cuenta tendencias modernas en la tecnología de fabricación de grupos individuales de productos y la introducción de nuevos equipos progresivos.

El esquema tecnológico de producción es una lista secuencial de todas las operaciones y procesos para procesar materias primas, comenzando desde el momento en que se recibe y terminando con la liberación. productos terminados, indicando decisiones tomadas procesamiento (duración de las operaciones o proceso, temperatura, grado de molienda, etc.)

En la empresa proyectada, de acuerdo con la tarea, se producen productos de músculo entero y reestructurados, salchichas fritas y productos semielaborados de carne y hueso.

Las materias primas se pueden suministrar a la producción en estado refrigerado y congelado. Es preferible utilizar carne refrigerada, ya que tiene mayores propiedades funcionales y tecnológicas. Cuando use carne congelada, primero debe descongelarse. Para ello, la empresa proporciona cámaras de descongelación. La descongelación de las materias primas se realiza de forma acelerada, con una mezcla aire-vapor, lo que reduce la pérdida de peso, y ésta, a su vez, reduce la pérdida de jugo cárnico y, en consecuencia, de proteínas hidrosolubles, vitaminas, extractivos nitrogenados, componentes minerales, y también reduce la duración del proceso.

Las vías aéreas se utilizan para mover las canales desde las cámaras de descongelación y acumulación hasta el departamento de materias primas, lo que facilita el transporte de las materias primas. La vía aérea también se utiliza en operaciones de limpieza y corte, lo que también facilitará el trabajo de los trabajadores, además de reducir la contaminación de las materias primas y, en consecuencia, mejorar la calidad de los productos terminados.

En lugar de una plataforma para el corte de canales en la sección de materia prima, se proporciona un camino colgante paralelo a las mesas para resaltar las partes anatómicas. Esto reducirá el tiempo y el esfuerzo para transportar materias primas a los trabajadores que realizan el corte.

Ambassador of deli se produce inyectando salmuera en el producto en una jeringa de agujas múltiples PSM 12-4.5 I. La inyección de salmuera le permite reducir el tiempo de salazón, mejorar el estado microbiológico y obtener un producto jugoso. Y el uso de este inyector se debe alta velocidad inyección, así como la distribución uniforme de la salmuera en el interior del producto debido a un número grande agujas, además del inyector PSM 12-4.5 I, es posible la inyección de salmueras con mayor viscosidad.

Luego, la materia prima espolvoreada se somete a un masaje. El proceso de masaje es una especie de mezcla intensiva y se basa en la fricción de piezas de carne entre sí y contra las paredes internas del aparato.

La operación de masaje permite reducir el tiempo de salado, contribuye a una distribución más completa de los ingredientes de curado en el interior del producto y, en consecuencia, mejora las propiedades funcionales y tecnológicas de las materias primas y, por tanto, la calidad del producto acabado.

Para implementar el proceso de masaje, la empresa proyectada proporciona equipos: VM-750, MK-600, UVM-400, que permiten masajear en ambiente de vacío, con una profundidad de hasta el 80%, y esto aumenta el efecto positivo del proceso. , el uso de vacío pulsante, provoca una contracción/relajación adicional de las fibras musculares.

Los jamones son un producto reestructurado. Las materias primas se trituran previamente en forma de harina (16-25 mm) en la parte superior ShchFMZ-FV-120, durante la molienda mecánica, las estructuras celulares de las fibras musculares se destruyen parcialmente, lo que contribuye a un mayor aumento de la intermolecular interacción de proteínas musculares e ingredientes de curado.

Luego, las materias primas se procesan en el masajeador Eller Vacomat-750 con la adición de salmuera y masaje adicional. Los jamones elaborados son un producto con un mayor rendimiento. Esto es posible gracias a la proteína de soya contenida en la preparación de salmuera, que permite aumentar la capacidad de retención de agua, formación de gel y adherencia. La proteína de soja también puede mejorar la ternura, la jugosidad, la textura, la consistencia, el color y la vida útil de los productos.

El masaje de piezas pequeñas permite acortar el proceso de masaje y maduración, y también permite utilizar restos y residuos de piezas grandes de materias primas. Para evitar la formación de espuma durante el masaje, se utiliza un masajeador de vacío, que también tiene un efecto positivo en el color y la consistencia.

La carne picada de salchichas semi-ahumadas (fritas) con salazón se prepara en una batidora de carne SAP IMP 301, con baja potencia y consumo de energía, lo que ayuda a reducir los costos de energía.

Para formar panes de chorizo ​​frito, jamones "Onega", "Con cáscara" y Nuez "Especial", utilice la jeringa de vacío Universal (semiautomática) V-159 Ideal. El uso de vacío en el proceso de moldeo evita la aireación adicional de las materias primas, proporciona la densidad de empaque necesaria, lo que conduce a altas características organolépticas del producto terminado, desaparece la probabilidad de oxidación de grasas y aumenta la estabilidad de almacenamiento del producto.

El moldeado de los jamones se realiza en una concha artificial “Amiflex”, que evita la aparición de panes poco cocidos o pasados ​​de cocción. Debido a la uniformidad del calibre, la alta elasticidad permite obtener un pan largo con una superficie lisa, sin pérdidas durante el tratamiento térmico y el almacenamiento; excelente presentación (sin arrugas) del producto terminado a lo largo de todo - fecha de caducidad; la posibilidad de marcado tipográfico, recorte, una amplia variedad de colores.

El uso de cortadoras KORUND-CLIP 1-2.5 e ICH "TECHNOCLIPPER" permite aumentar la productividad laboral para reducir la cuota labor manual, la posibilidad de dosificar a lo largo, asegurando la densidad requerida de panes de relleno.

Tratamiento térmico los jamones y productos delicatessen se elaboran en cámaras térmicas universales ElSy ETOM equipadas con generadores de humo. Ventaja este equipo que la cámara puede operar en un amplio rango de temperatura (hasta 180 0 C), lo que permite el tratamiento térmico de casi cualquier producto. Las cámaras también están equipadas gestión de programas, un conjunto de programas de procesamiento estándar y la posibilidad de su ajuste.

Para el corte de huesos y productos semielaborados obtenidos de la matanza se utiliza una sierra de cinta PM-FPL-460, de pequeña potencia instalada, lo que reduce los costos de energía.

Todo el equipamiento en los esquemas tecnológicos es moderno, lo que permite muchas veces reducir el tiempo proceso tecnológico, a través de la funcionalidad, mejorar la calidad del producto y mejorar la productividad.

El esquema tecnológico básico no da idea sobre los equipos en los que se desarrollan los procesos tecnológicos, su ubicación en altura, así como sobre Vehículo ah, se utiliza para mover materias primas, productos semielaborados y productos terminados. En el diagrama tecnológico-hardware, en una secuencia determinada (en el curso de la producción), todos los equipos que aseguran el progreso de los procesos tecnológicos y otros equipos de planta asociados (por ejemplo, equipos de transporte), así como elementos de funcionamiento independiente propósito (bombas, válvulas, sensores, etc.).

El esquema debe contener: a) una representación gráficamente simplificada del equipo en una conexión tecnológica e instalación interconectada; b) una lista de todos los elementos del esquema (explicación); c) tabla de puntos de medición y control de parámetros del proceso; d) una tabla de símbolos para comunicaciones (tuberías).

La explicación se coloca sobre la inscripción principal (a una distancia de al menos 12 años de ella) en forma de tabla, que se completa de arriba a abajo en la forma que se muestra en la Fig. 2.

Arroz. 2. Explicación de los elementos del esquema tecnológico-hardware.

En la columna "Designación", dé las designaciones correspondientes de los elementos del circuito. Hay dos designaciones posibles. Para el primero, todos los elementos del circuito se denotan con números enteros. Para el segundo - en letras, por ejemplo: una prensa de tornillo - ПШ, una bomba - Н, etc. letras, por ejemplo: fermentadores BA1, BA2, ... BA10. Para válvulas y aparatos, la altura del índice numérico debe ser igual a la mitad de la altura de las letras, por ejemplo: B32 (segunda válvula de cierre), KP4 (cuarta válvula de prueba).

Arroz. 1.

La designación de elementos de circuito para dispositivos, máquinas y mecanismos se coloca directamente en las imágenes del equipo o junto a ellas; para accesorios e instrumentación (KIP), solo junto a su imagen.

En la columna "Nombre" dé el nombre del elemento correspondiente, y en la columna "Cantidad" los números indican el número de unidades de los elementos del circuito correspondiente.

En la columna "Nota" ingrese la marca o una breve descripción del elemento del circuito.

Todos los equipos en el diagrama están dibujados con líneas sólidas delgadas (0.3-0.5 gg), y las tuberías y accesorios están dibujados con líneas sólidas principales dos o tres veces más gruesas.

Todo el equipo en el diagrama se muestra condicionalmente de acuerdo con los símbolos gráficos dados. A falta de una designación gráfica simbólica para determinados equipos en las directrices, se representa esquemáticamente su perfil estructural, al tiempo que se muestran los principales accesorios tecnológicos, las escotillas, la entrada y la salida del producto principal.

La cría de tuberías se representa esquemáticamente: deben partir de las tuberías principales principales, también se muestra esquemáticamente, el equipo inferior o superior que se muestra en el diagrama.

Símbolos de tuberías representados en la fig. 3.

Arroz. 3. Símbolos de tuberías

Las sustancias líquidas y sólidas se indican con sólido, y el gas y el vapor se indican con flechas equiláteras de contorno.

El movimiento del producto principal a lo largo del esquema se muestra con una línea sólida, desde las materias primas hasta los productos terminados. En este caso, el flujo de producto principal se representa con una línea gruesa.

Las comunicaciones para otras sustancias, a diferencia de las de comestibles, no deben mostrarse como una línea continua, sino con un espacio cada 20-80 mm; en estos intervalos anote las designaciones digitales adoptadas para una sustancia en particular.

Posible representación de comunicaciones con líneas de un determinado color, pero con duplicación obligatoria de designaciones digitales.

La norma ha adoptado designaciones numéricas para 27 sustancias. Si es necesario mostrar tuberías para sustancias que no figuran en el estándar en el diagrama, se coloca un número en la imagen de la comunicación correspondiente, a partir de 28 y más.

Las imágenes condicionales y la designación de tuberías adoptadas en el diagrama deben descifrarse en tablas de símbolos en la forma que se muestra en la fig. 4.

La mesa se coloca en la hoja forjada inferior izquierda.

Arroz. 4. .

En cada tubería, cerca del lugar de su extracción (suministro) desde (hacia) la tubería principal o el lugar de su conexión (desconexión) hacia (desde) el aparato o máquina, se colocan flechas que indican la dirección del flujo.

Los esquemas tecnológicos se realizan en hojas de papel para formatos de dibujo A0, A1, A2, A3, A4. Los formatos adicionales se obtienen aumentando los lados de los principales en valores múltiplos de los tamaños de 297 y 210 años del formato A4.

La inscripción principal se coloca en la hoja forjada derecha y se realiza en la forma que se muestra en la Fig. 5.

Arroz. 5. Forma de la inscripción principal.

La ubicación de una columna adicional (tamaño 70 (14 años) para volver a registrar la designación del documento se muestra en la Fig. 6.

La elaboración de un esquema tecnológico de hardware comienza dibujando en hojas de papel de dibujo (más conveniente que el milímetro) líneas horizontales delgadas de niveles con marcas a lo largo de la altura de los pisos de las instalaciones industriales. Luego dibujan las designaciones gráficas condicionales apropiadas para equipos tecnológicos, incluidos los auxiliares (almacenes, colectores, tanques de medición, trampas, receptores de alcantarillado, tanques de sedimentación, bombas, compresores, parallamas, vehículos especiales, etc.).

Arroz. 6. Colocación de la inscripción principal y columnas adicionales en las hojas: 1 - inscripción principal; 2 - columna adicional.

La ubicación de los equipos en el esquema debe corresponder necesariamente a su ubicación en el piso, ya que está asociada a la presencia de vehículos. representando gráficamente convenciones equipo, no se adhieren a la escala, pero conservan una cierta proporcionalidad.

En el dibujo del esquema tecnológico-hardware, se deben representar tuberías de material, válvulas de advertencia y correderas, que son esenciales para la realización correcta y segura del proceso tecnológico. Todos los dispositivos de instrumentación y ajuste (actuadores y sensores), así como los puntos de muestreo necesarios para asegurar el correcto control y manejo del proceso, están marcados en los aparatos y tuberías.

El punto de medición de un parámetro se indica mediante un círculo con un número de serie dentro (por ejemplo, 5 - temperatura, 6 - presión).

Los lugares indicados en los equipos y tuberías para la instalación de instrumentos para medir y controlar la temperatura, la presión, los costos del medio de trabajo, etc., se ingresan en la tabla (Fig. 7).

Los accesorios e instrumentación, que estén instalados en el equipo, deberán ser representados en el esquema según su ubicación correspondiente a la realidad y representados, respectivamente, por una imagen gráfica convencional.

Arroz. 7. .

El comienzo del proceso tecnológico se representa en las hojas necesariamente en el lado izquierdo, y el final, en el lado derecho, aunque la ubicación del equipo en locales industriales no siempre cumple estas condiciones. El equipo en el diagrama se coloca detrás del flujo de producto principal.

En el caso de disponer el equipo en varias líneas paralelas (por ejemplo, en el caso de elaborar un esquema para embotellar vino por barril y botella), el esquema se sirve en dos niveles paralelos (para no estirarse), pero indicando la misma marca del nivel del suelo. Si la producción es de varias etapas, el esquema tecnológico de hardware se dibuja para cada etapa por separado, respectivamente, de acuerdo con el esquema tecnológico de producción.

En el esquema tecnológico-hardware, no es necesario dibujar todos los equipos que funcionan en paralelo, por ejemplo, tolvas receptoras, fermentadores, filtros, etc. Se dibuja la cantidad de dispositivos necesarios para una representación completa de la secuencia de procesos tecnológicos. Al mismo tiempo, la lista de elementos del esquema debe indicar el número total de equipos para un propósito.

Si se representa el mismo tipo de equipo en el diagrama, los detalles de su uso deben anotarse y marcarse con diferentes índices o números, por ejemplo, una centrífuga para material de vino y una centrífuga para sedimento de levadura. Es necesario colocar las imágenes de los equipos de la forma más compacta posible, pero teniendo en cuenta los intervalos necesarios para las comunicaciones del producto conectado a los dispositivos de la máquina en los puntos en los que realmente están conectados. Las líneas de tubería se muestran en el diagrama horizontal y verticalmente paralelas a las líneas del marco de la hoja. La imagen de las comunicaciones no debe cruzarse con la imagen del equipo. Si hay un cruce mutuo de imágenes, se hacen círculos.

Debido a la gran longitud de la línea de comunicación del producto entre dispositivos individuales, puede interrumpirse en casos excepcionales. Al mismo tiempo, en un extremo de la línea interrumpida, indican en qué posición del diagrama se debe conectar esta línea, y en el extremo opuesto, desde qué posición se debe conectar. Se conserva el nivel de ruptura horizontal o vertical.

En las líneas de comunicación que muestran la introducción de materias primas en la producción o la eliminación de productos terminados y desechos, se realiza una inscripción que indica de dónde proviene este o aquel producto o dónde se suministrará. Por ejemplo, en la línea que indica el suministro de alcohol, escriben “De la bodega de alcohol”; en la línea, que indica la salida de productos "A la composición del producto terminado", etc.

Además, se da un ejemplo de esquema hardware-tecnológico para la obtención de materiales de vino blanco de mesa.

El aparato principal del esquema tecnológico es la columna de oxidación. Se trata de un cilindro con la parte superior alargada, que hace la función de recogedor de salpicaduras, de 12 metros de altura y 1 metro de diámetro. La columna está hecha de aluminio o acero al cromo-níquel, que no es muy susceptible a la corrosión en un entorno de ácido acético. La columna tiene estantes en el interior, entre los cuales hay serpentines enfriadores para eliminar el calor de reacción y varias tuberías para el suministro de oxígeno.

Capítulo 9. Producción de etilbenceno.

Aplicaciones del etilbenceno: utilizado en la producción de estireno, una materia prima importante para la producción de una serie de polímeros, poliestireno utilizado en la industria automotriz, la industria eléctrica y de radio, en la fabricación de artículos para el hogar y embalaje, en la producción de catalizadores de resinas de intercambio iónico para la producción de aditivos de oxígeno en la producción de gasolina reformulada, etc. .d.

En la industria, el etilbenceno se obtiene por la interacción del benceno con el etileno:

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

Simultáneamente con la reacción principal, ocurren una serie de reacciones secundarias. Las reacciones de alquilación secuencial son de la mayor importancia:

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.)

Para suprimir las reacciones secundarias (2-4), el proceso se lleva a cabo en un exceso de benceno (la relación molar de etileno:benceno = 0,4:1), a una temperatura de aproximadamente 100 0 C y una presión de 0,15 MPa.

Para acelerar la reacción principal (1), el proceso se lleva a cabo en presencia de un catalizador selectivo. Como catalizador se utiliza un compuesto complejo de AlCl 3 y HCl con hidrocarburos aromáticos, que se encuentra en fase líquida.

Proceso catalítico heterogéneo, etapa límite:

difusión de etileno a través de la película límite del complejo catalítico de cloruro de aluminio. La reacción de alquilación es muy rápida.

En las condiciones elegidas, la conversión de etileno es del 98-100%, la reacción principal (1) es irreversible, exotérmica.

Para aumentar el grado de uso de las materias primas, se organiza el reciclaje de benceno.

El catalizador de cloruro de aluminio promueve la reacción de transalquilación de dietilbenceno:

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

Por lo tanto, se devuelven pequeñas cantidades de dietilbenceno al reactor alquilador para la transalquilación.

La reacción de transalquilación contribuye a la conversión casi completa de etileno y benceno en etilbenceno.

Los siguientes factores principales influyen en los procesos de alquilación y transalquilación: la concentración del catalizador (cloruro de aluminio), el promotor (ácido clorhídrico), la temperatura, el tiempo de contacto, la relación molar de etileno y benceno y la presión.

Esquema tecnológico para la producción de etilbenceno.

Figura 9.1. Esquema tecnológico para la producción de etilbenceno utilizando un catalizador a base de AlCl 3 .

1,3,15-17 - columnas de destilación, 2 - recipiente florentino, 4 - reactor de preparación de catalizador, 6 - condensador, 7 - separador líquido-líquido, 8,9,11,13 - depuradores, 10,12 - bombas, 14 - calentador, 18 - recipiente de vacío, 19 - refrigerador de polialquilbenceno, I - etileno, II - benceno, III - dietilbencenos, IV - solución alcalina, V - etilbenceno, VI - polialquilbencenos, VII - a la línea de vacío, VIII - agua, IX - gases a la antorcha, X- cloruro de etilo y cloruro de aluminio, XI- aguas residuales.

En una unidad de destilación heteroazeotrópica de dos columnas, que consta de una columna de destilación 1, una columna de destilación 3 y un recipiente florentino 2, se seca el benceno inicial. El benceno deshidratado se elimina del fondo de la columna 1, parte del cual ingresa al aparato 4 para preparar una solución de catalizador, y el resto como reactivo, al reactor 5. Tanto el benceno fresco como el reciclado ingresan a la columna 1. Las corrientes de vapor superiores de las columnas 1 y 3 son mezclas heteroazeotrópicas de benceno y agua. Después de la condensación en el condensador y la separación en el recipiente florentino 2, la capa superior, benceno diluido, ingresa a la columna 1, y la capa inferior, agua que contiene benceno, se envía a la columna 3.

El complejo catalítico se prepara en un aparato con agitador 4, que se alimenta con benceno, así como con cloruro de aluminio, cloruro de etileno y polialquilbencenos. El reactor se llena con una solución de catalizador y luego, durante el proceso, la solución de catalizador se alimenta para completar, ya que se retira parcialmente del reactor para la regeneración, y también con agua de reacción.

El reactor de alquilación es el aparato de columna 5, en el que se elimina el calor de reacción suministrando materias primas enfriadas y evaporando el benceno. La solución de catalizador, el benceno seco y el etileno se introducen en la parte inferior del reactor 5. Después del burbujeo, la mezcla de gas y vapor que no ha reaccionado se retira del reactor y se envía al condensador 6, donde, en primer lugar, se evapora el benceno en el reactor. el reactor se condensa. El condensado se devuelve al reactor, y los gases no condensados ​​que contienen cantidades significativas de benceno y HCl entran en la parte inferior del depurador 8, rociados con polialquilbencenos para capturar el benceno. Una solución de benceno en polialquilbencenos se envía al reactor y los gases no condensados ​​ingresan al lavador 9, irrigado con agua para capturar ácido clorhídrico. El ácido clorhídrico diluido se envía para la neutralización y los gases para la recuperación de calor.

La solución de catalizador, junto con los productos de alquilación, ingresa al tanque de sedimentación 7, cuya capa inferior (solución de catalizador) se devuelve al reactor, la capa superior (productos de alquilación) se envía a la parte inferior del depurador 11 utilizando un bomba 10. Los depuradores 11 y 13 están diseñados para lavar el cloruro de hidrógeno y el cloruro de aluminio disueltos en alquilato. El depurador 11 se irriga con una solución alcalina, que es bombeada por la bomba 12. Para la alimentación, se suministra álcali fresco a la corriente de recirculación de álcali en la cantidad necesaria para neutralizar el HCl. A continuación, el alquilato entra en la parte inferior del depurador 13, irrigado con agua, que lava el álcali del alquilato. La solución alcalina acuosa se envía para neutralización y el alquilato a través del calentador 14 se envía para destilación a la columna 15. En la columna de destilación 15, el heteroazeótropo de benceno con agua se libera en el destilado. El benceno se envía a la columna 1 para su deshidratación y el residuo de la destilación se envía a la columna de destilación 16 para su posterior separación para aislar el etilbenceno como un destilado. El producto de fondo de la columna 16 se envía a una columna de destilación 11 de polialquilbencenos en dos fracciones. El producto superior se envía al aparato 4 y al reactor 5, y el producto inferior se retira del sistema como producto objetivo.

Diseño hardware del proceso.

El proceso de alquilación de benceno con etileno en presencia de un catalizador a base de AlCl 3 es en fase líquida y transcurre con liberación de calor. Se pueden ofrecer tres tipos de reactores para el proceso, el más simple es un aparato tubular (Fig. 9.2.), en la parte inferior del cual hay un potente agitador diseñado para emulsionar la solución de catalizador y los reactivos. Este tipo de aparato se usa a menudo para organizar un proceso por lotes.

Figura 9.2. reactor tubular.

Reactivos: benceno y etileno, así como una solución de catalizador se alimentan a la parte inferior del reactor. La emulsión sube por las tuberías, siendo enfriada por el agua suministrada al espacio anular. Los productos de síntesis (alquilatos), el benceno y el etileno sin reaccionar, así como la solución de catalizador, se eliminan de la parte superior del reactor y entran en el separador. En el separador, la solución de catalizador se separa del resto de productos (alquilato). La solución de catalizador se devuelve al reactor y los alquilatos se envían para su separación.

Para asegurar la continuidad del proceso se utiliza una cascada de 2-4 reactores tubulares.

Arroz. 9.3. Cascada de dos reactores.

La solución de catalizador se alimenta a ambos reactores, los reactivos se alimentan a la parte superior del primer reactor. Ambos reactores son recipientes huecos con agitadores. El calor se elimina con la ayuda del agua suministrada a las "camisas". La masa de reacción de la parte superior del primer reactor ingresa al separador, desde donde la capa inferior (catalizador) regresa al reactor y la superior ingresa al siguiente reactor. Desde la parte superior del segundo reactor, la masa de reacción también ingresa al separador. La capa inferior (catalizador) del separador ingresa al reactor, mientras que la capa superior (alquilatos) se envía para su separación.

La alquilación continua de benceno con etileno se puede llevar a cabo en columnas de burbujeo.

Figura 9.4. Reactor tipo columna.

La superficie interior de las columnas está protegida por tejas resistentes a los ácidos. La parte superior de las columnas se llena con anillos Raschig, el resto se llena con una solución de catalizador. El benceno y el etileno se alimentan al fondo de la columna. El etileno gaseoso, burbujeando a través de la columna, mezcla intensamente la masa de reacción. La conversión de los reactivos depende de la altura de la capa de catalizador. Parcialmente, el calor se elimina a través de una “camisa” dividida en secciones, y el resto del calor se elimina calentando los reactivos y evaporando el exceso de benceno. Los vapores de benceno, junto con otros gases, ingresan al condensador, en el que se condensa principalmente el benceno. El condensado se devuelve al reactor y los materiales no condensados ​​se eliminan del sistema para su eliminación. En este caso, puede configurar el modo autotérmico variando la presión y la cantidad de gases de escape.

El proceso se lleva a cabo convenientemente a una presión de 0,15-0,20 MPa y una pequeña cantidad de gases de escape. En este caso, la temperatura no supera los 100 0 C y la formación de goma disminuye.

La solución de catalizador, junto con los productos de alquilación y el benceno sin reaccionar, se retira de la parte superior de la columna (antes del empaque) y se envía al separador. La capa inferior (catalizador) se devuelve a la columna y la capa superior (alquilato) se envía para su separación.

Después del desarrollo del esquema operativo, comienzan a elaborar un esquema tecnológico básico, que, de hecho, es el diseño de hardware de la sala de operaciones. Puede considerarse que consta de una serie de nodos tecnológicos. Una unidad tecnológica es un aparato (máquina) o un conjunto de aparatos con tuberías y accesorios, en los que se inicia y termina por completo uno de los procesos fisicoquímicos o químicos.

Las unidades tecnológicas incluyen objetos tales como colectores, tanques de medición, bombas, compresores, sopladores de gas, separadores, intercambiadores de calor, columnas de destilación, reactores, calderas de calor residual, filtros, centrífugas, tanques de sedimentación, trituradoras, clasificadores, secadores, evaporadores, tuberías, tuberías griferías, dispositivos de seguridad, sensores y dispositivos de control y automatización, mecanismos y dispositivos de accionamiento y regulación.

La gran mayoría de estos dispositivos y máquinas son producidos por la industria y están estandarizados. La información sobre los tipos de máquinas y dispositivos fabricados, sus diseños y características se puede obtener de varios libros de referencia, catálogos de productos de fábricas, publicaciones de la industria e institutos de información, materiales promocionales y revistas científicas y técnicas de la industria.

Pero antes de elaborar un esquema tecnológico, es necesario aclarar una serie de tareas que se resuelven en esta etapa del trabajo. Se trata, en primer lugar, de garantizar la protección y seguridad laboral. Por tanto, el esquema tecnológico debe prever medios para evitar el exceso de presión (válvulas de seguridad, membranas explosivas, sellos hidráulicos, depósitos de emergencia), sistemas de creación de atmósfera protectora, sistemas de refrigeración de emergencia, etc.

En la etapa de síntesis del esquema tecnológico, se resuelve el problema de reducir el costo de los productos de bombeo. La gravedad debe usarse tanto como sea posible para transportar líquidos de un aparato a otro. Por lo tanto, ya aquí se proporciona el exceso necesario de un aparato sobre otro.

En esta etapa, se determina un conjunto de calor y refrigerantes que se utilizarán en el proceso. El costo de una unidad de calor o frío depende de la disponibilidad de un portador de energía en la empresa y sus parámetros. Los refrigerantes más baratos son el aire y el agua industrial reciclada. Es económicamente ventajoso transferir la mayor parte del calor a estos refrigerantes baratos y eliminar solo el calor residual con refrigerantes costosos (agua enfriada, salmuera, amoníaco líquido, etc.). Los gases de combustión son los portadores de calor más baratos, pero no son transportables.

Para trazar un esquema tecnológico básico en una hoja de papel cuadriculado, primero se dibujan líneas de colectores para el suministro y salida de flujos de materiales, caloportadores y refrigerantes, dejando una franja libre de 150 mm de altura en la parte inferior de la hoja, donde se colocarán posteriormente los equipos de instrumentación y control. Se recomienda que las líneas colectoras de gas se dibujen en la parte superior de la lámina y las líneas colectoras de líquido en la parte inferior. Después de eso, en el plano de la hoja entre los colectores, se colocan imágenes condicionales de los dispositivos y máquinas necesarios para realizar las operaciones de acuerdo con el esquema operativo desarrollado. Las imágenes condicionales de máquinas y dispositivos no tienen escala. La distancia horizontal entre ellos no está regulada, debe ser suficiente para acomodar líneas de flujo de materiales y equipos de control y automatización. La disposición de las imágenes condicionales a lo largo de la vertical debe reflejar el exceso real del aparato sobre el otro sin respetar la escala. Las imágenes condicionales de máquinas y aparatos colocadas en el plano de la hoja están conectadas por líneas de flujos de materiales y se suministran líneas de refrigerantes y portadores de calor. La numeración de las posiciones de los dispositivos y máquinas se realiza de izquierda a derecha.

Al diseñar un esquema tecnológico, se debe prestar especial atención a las tuberías de sus nodos individuales. Un ejemplo de tal unión se muestra en la Fig. 5.3. Aquí se muestra la unidad de absorción de un componente de una mezcla de gases por un líquido. El funcionamiento normal de la unidad de absorción depende de la constancia de la temperatura, la presión y la relación entre la cantidad de gas y absorbente. El cumplimiento de estas condiciones se logra mediante la instalación de los siguientes dispositivos y accesorios.

En la línea de suministro de gas (I): orificio del caudalímetro, muestreador, manguito de presión y manguito de temperatura.

En la línea de salida de gas (II): diafragma del caudalímetro, tomamuestras, manguito de medida de temperatura, manguito de medida de presión, válvula de control que mantiene una presión constante “por sí misma”, es decir, en el absorbedor.

En la línea de suministro de absorbente fresco (III): un orificio medidor de flujo o rotámetro, un muestreador, un manguito de medición de temperatura, una válvula de control conectada a un regulador de relación gas-absorbente.

En la línea de salida del absorbente saturado (IV): orificio medidor de flujo o rotámetro, manguito de medición de temperatura, válvula de control conectada al regulador de nivel de líquido en la parte inferior del absorbedor.

Al desarrollar un esquema tecnológico, debe tenerse en cuenta que las válvulas de control no pueden servir como dispositivos de cierre. Por lo tanto, se deben proporcionar válvulas de cierre con accionamiento manual o mecánico (válvulas, válvulas de compuerta) en la tubería, y se deben proporcionar líneas de derivación (derivación) para cerrar las válvulas de control.

El diagrama dibujado es preliminar. Después de realizar cálculos preliminares de materiales y térmicos en el esquema tecnológico desarrollado, se deben analizar las posibilidades de recuperación de calor y frío de los flujos de materiales tecnológicos.

Durante el proceso de diseño, se pueden realizar otros cambios y adiciones al esquema tecnológico. El diseño final del esquema tecnológico se realiza después de la adopción de las principales decisiones de diseño sobre el cálculo y selección de reactores y aparatos, después de la aclaración de todas las cuestiones relacionadas con la colocación y ubicación de los aparatos de la producción diseñada.

Entonces, a veces, al seleccionar equipos, uno tiene que enfrentar el hecho de que algunos de sus tipos no se producen en Rusia o están en etapa de desarrollo. La ausencia de cualquier máquina o aparato de las características requeridas, fabricado con un material estructural que sea estable en un entorno dado, a menudo obliga a cambiar los nodos individuales del esquema tecnológico y puede servir como motivo para cambiar a otro menos rentable económicamente. método para obtener el producto objetivo.

El esquema tecnológico no puede ser definitivo hasta que se haya realizado el diseño del equipo. Por ejemplo, según la versión original, se suponía que debía transferir líquido de un aparato a otro por gravedad, lo que no se pudo llevar a cabo al desarrollar el proyecto para colocar el equipo. En este caso, es necesario prever la instalación de un tanque de transferencia adicional y una bomba, que se aplican al esquema tecnológico.

El esquema tecnológico final se elabora después del desarrollo de todas las secciones del proyecto y se dibuja en hojas de papel estándar de acuerdo con los requisitos de ESKD.

Después de eso, se elabora una descripción del esquema tecnológico, que se suministra con una especificación. La especificación indica el número de todos los dispositivos y máquinas.

La reserva de equipos se selecciona teniendo en cuenta el programa de mantenimiento preventivo y las propiedades del proceso tecnológico.

La descripción del esquema tecnológico forma parte de la nota explicativa de la liquidación. Es aconsejable describir el esquema para las etapas individuales del proceso tecnológico. Al principio, se debe indicar qué materias primas se suministran al taller, cómo llegan, dónde y cómo se almacenan en el taller, a qué procesamiento primario se someten, cómo se dosifican y cargan en el aparato.

Al describir las operaciones tecnológicas reales, se informa brevemente sobre el diseño del aparato, el método de carga y descarga, las características del proceso en curso y el método de realización (periódico, continuo), los principales parámetros del proceso (temperatura, presión, etc.), se enumeran métodos de su control y regulación, residuos y subproductos.

Se describen los métodos aceptados de transporte de productos dentro y entre tiendas. La descripción debe enumerar todos los esquemas, dispositivos y máquinas que se muestran en el dibujo, indicando los números que se les asignan de acuerdo con el esquema.

Se analiza la confiabilidad del esquema tecnológico desarrollado y se indican los métodos utilizados para mejorar su estabilidad.

1.
El estado actual de la síntesis petroquímica. Principales productos y tecnologías.
Desarrollo de otros tipos de combustible y nuevas direcciones en el campo del procesamiento. gas natural y otras fuentes de carbono. Tecnologías para la síntesis de dimetil éter a partir de biomasa y gas de síntesis. Características de los procesos no estándar para la obtención de combustible.
trabajo de control, añadido el 04/09/2010

2.
Purificación de gas convertido a partir de monóxido de carbono.
Descripción del método de conversión para la producción de hidrógeno como su reducción a partir del vapor de agua con monóxido de carbono contenido en los productos de gasificación del combustible. Análisis del esquema tecnológico del proceso, características de los residuos y reactores químicos utilizados.
documento final, agregado el 22/10/2011

3.
Análisis comparativo: métodos para producir gas de síntesis
Métodos de producción de gas de síntesis, gasificación del carbón. Nuevas soluciones de ingeniería en gasificación del carbón. Conversión de metano en gas de síntesis. Síntesis de Fischer-Tropsch. Hardware y diseño técnico del proceso. Productos obtenidos a base de gas de síntesis.
tesis, agregada el 04/01/2009

4.
El hidrógeno es el combustible del futuro
Estudio de los parámetros físicos y químicos del hidrógeno, métodos de su producción e implementación. Una característica de la celda de combustible de hidrógeno y oxígeno de Bacon, almacenamiento de energía de programación de carga. Análisis de la composición del combustible cósmico, el papel especial del platino.
documento final, agregado el 11/10/2011

5.
Síntesis de metanol
Síntesis de metanol a partir de monóxido de carbono e hidrógeno. Características tecnológicas del metanol (alcohol metílico). El uso de metanol y las perspectivas para el desarrollo de la producción. Fuentes crudas de producción de metanol: limpieza de gas de síntesis, síntesis, rectificación de metanol crudo.
trabajo de control, añadido el 30/03/2008

6.
El hidrógeno como otra fuente de combustible
Características de los métodos de producción y almacenamiento de hidrógeno, métodos de suministro de hidrógeno. Generadores de hidrógeno por electrólisis para la producción, ventajas de su uso. La composición de la unidad de electrólisis HySTAT-A. El hidrógeno como candidato no peligroso para la gasolina.
presentación, agregada el 29/09/2012

7.
Procesamiento químico de materias primas de hidrocarburos.
El papel de los hidrocarburos como materias primas químicas. Recepción de materias primas iniciales y de las principales producciones petroquímicas. Característica de los productos petroquímicos. La estructura del complejo petroquímico y de procesamiento de gas de Rusia. Desarrollo innovador de la industria.
documento final, agregado el 24/06/2011

8.
La etapa de limpieza del gas convertido del dióxido de carbono.
Bases físico-químicas del proceso de producción de amoníaco, características de su tecnología, principales etapas y finalidad, volúmenes en la etapa actual. Característica de la materia prima inicial. Análisis y evaluación de tecnología para la limpieza de gas convertido a partir de dióxido de carbono.
documento final, agregado el 23/02/2012

9.
gases de petroleo asociados
La esencia del concepto de "gases de petróleo". Característica correspondiente de la composición de los gases de petróleo asociados. Encontrar petróleo y gas. Características de la producción de gas. Gasolina natural, fracción propano-butovy, gas seco. El uso de gases asociados al petróleo. Formas de utilización de APG.
presentación, agregada el 18/05/2011

10.
Desarrollo de tecnología química basada en gas de síntesis
Investigación de la capacidad de introducir gas de síntesis como materia prima alternativa al petróleo, su papel en la tecnología química moderna. Obtención de metanol, reacción de formación total. Productos de la síntesis de Fischer-Tropsch. Mecanismo de hidroformilación de olefinas.
resumen, añadido el 27/02/2014

Otros trabajos como Tecnologías modernas gasificación

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1. Condición trabajo de investigación en el campo de la producción de combustible y energía a partir de materias primas de hidrocarburos
Las principales fuentes de combustible y energía en el mundo moderno son los gases de hidrocarburos naturales, los aceites acuosos y las sustancias orgánicas sólidas, que incluyen el betún de petróleo, el esquisto y el carbón. La fuente de materias primas para la producción de combustibles para motores y bienes de síntesis orgánica básica a lo largo del siglo pasado ha sido y sigue siendo el petróleo. Pero ahora la situación está empezando a cambiar. Las tasas de crecimiento de las reservas de petróleo exploradas ya no se mantienen al ritmo de su consumo. Los precios del petróleo crudo aumentaron 8 veces entre 1999 y 2008. La reducción de las reservas de petróleo, en principio, puede compensarse durante muchas décadas con el desarrollo de otros minerales necesarios. A largo plazo, el carbón, cuyas reservas a las tasas de consumo actuales durarán más de 1000 años, puede tomar una posición dominante en la industria energética mundial basada en nuevas soluciones tecnológicas. Según estimaciones de expertos, en 2015 la participación del petróleo en el mercado mundial de la energía disminuirá al 36-38%, mientras que la participación del gas crecerá al 24-26%, el carbón al 25-27%, la participación de la energía hidroeléctrica y energía nuclear tendrá que 5-6%. El volumen de producción de carbón para 2015 en Rusia ascenderá a 335 millones de toneladas/año. .
El desarrollo de la industria de refinación de petróleo en el mundo se justifica actualmente por un aumento en la demanda de combustibles para motores, productos petroquímicos y una disminución en el uso de productos refinados en los sectores energético e industrial de la economía. en los Estados Unidos y Europa Oriental de hecho, todo el volumen de inversiones serias se utilizó para la construcción de nuevos procesos secundarios para la refinación y la mejora de las propiedades de los productos intermedios de la refinación primaria de petróleo, que mejoran las propiedades ambientales de los productos de las plantas existentes.
La tarea principal de la industria petrolera rusa, teniendo en cuenta la relación de precios del petróleo crudo, el combustible para calderas y motores, las tendencias mundiales en el uso de productos derivados del petróleo, también es aumentar la profundidad del procesamiento. Pero, las tendencias globales en el complejo del petróleo y el gas (aumentar la profundidad y la eficiencia del procesamiento de materias primas de hidrocarburos, aumentar las propiedades de los productos derivados del petróleo, el desarrollo de la petroquímica en general) no se aplican a Rusia y, de hecho, el nivel técnico de desarrollo de refinación de petróleo y química del gas, la producción de combustibles sintéticos y materias primas de hidrocarburos para la industria química y petroquímica, en Plan estratégico determina el cumplimiento de los complejos mineros y químicos, en general.
En la etapa actual para la implementación del programa de desarrollo. base de producción La industria petroquímica está muy entusiasmada con las tecnologías basadas en el uso de nuevas generaciones de sistemas catalíticos. Primero, tecnologías que aseguren la creación de gasolinas de alto octanaje como componente, incl. combustible acuoso sintético, y materias primas básicas para la petroquímica (olefinas, hidrocarburos aromáticos, materias primas para la obtención negro carbón). Dichas tecnologías incluyen el craqueo catalítico profundo, complejos para la producción de hidrocarburos aromáticos, incluidos los de gases de hidrocarburos licuados, pirólisis catalítica y la producción de combustible acuoso sintético. Estos procesos proporcionan una base de materia prima para el desarrollo y aumentan la eficiencia de los procesos básicos de síntesis orgánica básica. .
Como parte de la solución a la dificultad de involucrarse en el procesamiento diferentes tipos materias primas de hidrocarburos, mejorando las propiedades de los combustibles, se presta mayor atención a la producción de otros combustibles. Los matices teóricos y ciertas soluciones tecnológicas para la producción de combustible y energía a partir de varios tipos de materias primas orgánicas se consideran cuidadosamente en una serie de monografías, reseñas y artículos reconocibles del futuro cercano, lo que indica la relevancia y el interés continuo en este dilema.
Hay tres grupos de otros combustibles para motores: combustibles acuosos sintéticos (artificiales) obtenidos de materias primas orgánicas no tradicionales y similares en rendimiento a los combustibles derivados del petróleo; la consistencia de los combustibles derivados del petróleo con compuestos que contienen oxígeno (alcoholes, éteres, emulsiones agua-combustible), que tienen un rendimiento similar al de los combustibles derivados del petróleo convencionales; combustibles de origen no petrolero, que difieren en sus propiedades de los convencionales (alcoholes, gas natural comprimido, gases licuados).
Antes de la petroquímica rusa moderna, el problema de la producción de combustibles para motores respetuosos con el medio ambiente es especialmente candente (por ejemplo, el contenido moderado de hidrocarburos aromáticos en la gasolina está en el rango de 25-35%, ya que los productos producidos actualmente contienen hasta 43 % de hidrocarburos aromáticos, incluidos 3-5% de benceno, azufre).
Otros combustibles para motores se clasifican por tipo de la siguiente manera: combustibles de gas para motores (gas natural licuado, gas natural comprimido, gases licuados de petróleo - propano, butano); alcoholes y mezclas de gasolina y alcohol (metil, etílico, isobutílico y otros alcoholes y sus mezclas con gasolina de motor en diferentes proporciones); éteres (metil terc-butil éter, metil terc-amil éter, etil terc-butil éter, diisopropil éter, también dimetil éter); combustibles acuosos sintéticos derivados del gas natural y el carbón; biocombustibles (bioetanol, biodiesel) obtenidos a partir de materias primas renovables; Hidrógeno y pilas de combustible de hidrógeno.
Los combustibles de motor de gas natural, especialmente propano y butano licuados, gas natural licuado y gas natural comprimido, son ampliamente utilizados en el mundo. Como fuentes no estándar de materias primas que contienen carbono, se pueden utilizar los gases asociados de la producción de petróleo y las emisiones que contienen metano de las minas de carbón, si se dispone de tecnologías catalíticas. De especial interés es la posibilidad de obtener metano a partir de gas procedente de la gasificación subterránea de carbón como sustituto del gas natural.
Entre los diversos alcoholes y su consistencia, el metanol y el etanol son los más utilizados. Un inconveniente importante de este tipo de combustible es su precio más alto: según la tecnología para producir combustible de alcohol, es de 1,8 a 3,7 veces más caro que el petróleo. Desde un punto de vista energético, la principal ventaja de los alcoholes radica en su mayor resistencia a la detonación; las principales desventajas son el poder calorífico más bajo, el mayor calor de evaporación y la baja presión de vapor saturado, el etanol es mejor que el metanol en términos de rendimiento. El metanol se utiliza para producir combustibles acuosos sintéticos, como aditivo para combustibles de alto octanaje o como materia prima para la producción de un aditivo antidetonante, metil tert-butil éter.
Los combustibles oxigenados también se han generalizado: mezclas de gasolina con varios ésteres. El metil terc-butil éter más común es una sustancia venenosa, y en varios estados se usa etil terc-butil éter en lugar de metil terc-butil éter. Un lugar especial lo ocupa el éter dimetílico, obtenido a partir de gas natural o junto con metanol, oa partir de metanol, y es un excelente combustible diesel. Gran entusiasmo por este combustible se manifiesta en los países asiáticos, primero en China, donde se utiliza como gas doméstico envasado, en sustitución del gasóleo y como combustible para centrales eléctricas. La principal materia prima para su producción en China es el carbón.
Hay un volumen creciente de trabajos de investigación sobre la producción de biocombustibles a partir de varios tipos de materias primas renovables, primero bioetanol y biodiésel (según la norma estadounidense, los ésteres de bajo alquilo de ácidos grasos de materias primas vegetales o animales se aceptan como combustible biodiésel ). Estos productos son realizados con éxito por EE. UU., países de la UE, Brasil, etc. Los expertos creen que solo los biocombustibles de segunda generación económicamente viables basados ​​en materias primas no alimentarias son más procesos complejos reencarnaciones, puede diversificar la cartera de energía del mundo. Las perspectivas de producción y uso de biocombustibles en Rusia plantean serias dudas.
De acuerdo con las características energéticas y de rendimiento de otros combustibles para motores, los tipos de combustibles más aplicables son los combustibles acuosos sintéticos (GTL), el éter dimetílico, los oxigenados agregados al petróleo convencional y los combustibles para motores. Estos tipos de combustible tienen características de rendimiento y energía totalmente utilizables, su uso realmente se ajusta a la infraestructura de consumo de combustible existente, no requiere inversiones adicionales en esta infraestructura. Las configuraciones más pequeñas requieren la incorporación de dimetil éter.
Más prometedor para la implementación en motores. Combustión interna productos de licuefacción del carbón, gases combustibles y productos acuosos de su procesamiento, alcoholes, aceites vegetales, así como el hidrógeno como vector energético más intensivo en energía y más respetuoso con el medio ambiente.
Al utilizar combustibles gaseosos y alcoholes se reducen las emisiones de hidrocarburos, CO y óxidos de nitrógeno, y el hidrógeno como combustible elimina el riesgo de formación de CO e hidrocarburos, pero acompañado de un aumento de las emisiones de NO2. Además, cuando se utilizan combustibles alcohólicos, el contenido de aldehídos en las emisiones aumenta de 2 a 4 veces.
Se están considerando opciones para la producción de combustible alternativo basado en grandes desarrollos de conversión y almacenamiento de energía usando una celda de energía de hidrógeno con la introducción de fuentes de energía nuclear. Los mayores consumidores (hasta el 90% de la producción total) son la industria química (hasta el 80% del consumo total) y la industria de refinación de petróleo. El trabajo sobre el uso de reactores de alta temperatura para la energía del hidrógeno se ha iniciado en países tecnológicamente avanzados: EE. UU., Corea del Sur, la Tierra del Sol Naciente, Francia, Sudáfrica y China. El desarrollo de tales tecnologías en Rusia permitirá mantener una posición de liderazgo en el mundo en el campo de la energía nuclear.
Las estrategias de la mayoría de los estados para obtener combustibles acuosos sintéticos de alta calidad a partir del carbón y los gases naturales están dirigidas al desarrollo de las tecnologías denominadas CtL (Coal to Liquids) y GtL (Gas to Liquids). Estas tecnologías son una combinación de industrias químicas para la conversión de carbón y gas natural en hidrocarburos superiores, combustibles y productos químicos (obtención de gas de síntesis a partir de metano, conversión de gas de síntesis en hidrocarburos superiores por el método Fischer-Tropsch, separación y procesamiento final de bienes).
Las tecnologías brindan la capacidad de procesar el gas de síntesis en una amplia gama de productos básicos, desde etileno y alfa-olefinas hasta parafinas duras, que en su mayoría tienen una estructura lineal. Los hidrocarburos insaturados están representados principalmente por alfa-olefinas, con el menor contenido de sustancias aromáticas. Pero es posible diversificar la composición fraccionaria dentro de un rango bastante amplio. El parámetro principal aquí es la temperatura de síntesis.
Como señalaron los especialistas de VNIIGAZ LLC, las tecnologías conocidas no tienen diferencias fundamentales en la construcción de la cadena tecnológica. En la primera etapa se obtiene la síntesis - gas, la 2ª etapa - síntesis de Fischer-Tropsch y la 3ª - rectificación y posterior hidrocraqueo (o hidroisomerización) de fracciones pesadas de hidrocarburos. Las mayores empresas productoras y refinadoras de petróleo (ExxonMobil, Shell, ConocoPhyllips, Chevron, Marathon, Statol, Syntroleum y otras) tienen proyectos de este tipo en diversas etapas de implementación, desde las plantas más piloto hasta las empresas operativas. De hecho, no queda una sola gran empresa de petróleo y gas en el mundo, incluida OAO Gazprom, que no tenga su propia tecnología para la producción de combustibles a partir del gas, mientras que todas las empresas se esfuerzan por estar entre los participantes en un posible proyecto. para la creación de una planta de GTL y no licenciar sus desarrollos. Por lo general, este grupo también considera tecnologías relacionadas para la conversión de metanol a gasolina (MtG), metanol a olefinas (metanol a olefinas, MtO), olefinas a gasolina (olefinas a gasolina y destilados, MtGD), así como la producción de dimetil éter (DME) y generación de energía, incluso a partir de metanol.
Está claro que las tecnologías para convertir el metano en gas de síntesis se basan en las reacciones de reformado con vapor de metano y oxidación parcial. La proporción de CO:H2 en el gas de síntesis depende del método de su producción, varía para el reformado con vapor y dióxido de carbono. En la reacción de síntesis de hidrocarburos, dependiendo del catalizador, la relación CO:H2=1:1,5 y superior. Los obstáculos a la transferencia de calor se resuelven en los procesos de conversión autotérmica del gas natural. Liderando el camino en el desarrollo de gas de síntesis autotérmico está Haldor Topsoe, que ha diseñado plantas para proyectos GtL en Sudáfrica, Qatar y Nigeria.
Los expertos son bastante optimistas sobre el potencial de desarrollo de la industria GTL. Sin duda, la producción de instalaciones que funcionan según la reacción de Fischer-Tropsch permitirá, en el sentido de la competencia con los combustibles diésel de petróleo, resolver las dificultades no globales, sino regionales individuales en la provisión de TS. Se traza con mayor claridad la posibilidad de combinar plantas GTL y GtL (prácticamente libres de azufre y bajas en aromáticos) con productos clásicos de refinería para obtener combustibles que cumplan con los requisitos de seguridad ambiental.
En Rusia se han desarrollado tecnologías para la producción de GTL a partir de gas natural. El documento describe un desarrollo de etapa baja de la producción de GTL en unidades de baja presión, que se distingue por el menor número de etapas, baja presión de proceso y la capacidad de utilizar gas como materia prima de campos de baja presión y fuera de balance. El proceso tiene control de potencia flexible, posibilidad de escalado múltiple y ciertas características económicas.
Como fuente de materia prima para la producción de GTL y productos químicos valiosos, se ha intensificado el interés por el carbón. La investigación sobre la producción de diversos bienes a partir del carbón se lleva a cabo de forma intensiva en países con importantes reservas de carbón o se espera un aumento en la demanda de energía. Pero existe información limitada sobre la tecnología de uso integral del carbón para la producción de hierro y acero sintético y electricidad, que permita responder con flexibilidad a las necesidades del mercado en uno u otro producto, incluidos los destinados a diferentes grados de carbón.
La investigación en el campo de la producción de combustible de motor sintético y su desarrollo industrial se lleva a cabo en varios países, por ejemplo, EE. UU., Alemania, Sudáfrica, Japón, Gran Bretaña, Países Bajos, Italia, Francia, Noruega, etc.
China, que ocupa el tercer lugar mundial en reservas de carbón (después de EE.UU. y Rusia), es líder mundial en su producción (más de 2.000 millones de toneladas), consumo (34%) y creación de plantas industriales CtL. El complejo de combustible y energía consume alrededor del 60% de todo el carbón producido. Está prevista la construcción de varias empresas CtL diferentes, primero en las provincias mineras del norte del carbón. Se planea construir fábricas industriales en 2010-2011, en total, se han anunciado 30 proyectos CtL diferentes en China, cuya implementación permitirá para 2020 llevar la participación de GTL al 10% del consumo total de petróleo. productos, que supera las tasas de crecimiento global promedio de la industria.
para soluciones tareas tecnicas en el procesamiento del carbón, como materia prima en el proceso de obtención de combustibles acuosos sintéticos, se consideran tecnologías con la introducción de energía de plasma. La efectividad de la implementación de la tecnología se logra a la mayor concentración de energía, la mayor temperatura y la actividad química del plasma. En comparación con las tecnologías de producción clásicas (rendimiento GTL 120-140 kg/t de carbón), el rendimiento GTL será de aproximadamente 161 kg/t de carbón. Junto con la productividad específica más alta, el proceso se caracteriza por la simplicidad, la flexibilidad y la compacidad del equipo, pero, por razones completamente comprensibles, la economía rusa no puede necesitarlo mucho.
En Rusia también se investiga el dilema de obtener combustible sintético a partir del carbón. En Rusia, en los años 70-80 del siglo pasado, se llevaron a cabo investigaciones intensivas, desarrollos experimentados y de diseño para crear una producción competitiva con la refinación de petróleo de combustibles para motores y productos químicos de carbón pardo y antracita, principalmente minería abierta, los depósitos más grandes del mundo. de Kansko- Achinsk, Kuznetsk y otras cuencas carboníferas.
Un elemento de las tecnologías GtL y CtL: la síntesis de hidrocarburos a partir de CO y H2 por el método Fischer-Tropsch es un sistema complejo de reacciones químicas que ocurren a su vez y en paralelo en presencia de un catalizador. Las ecuaciones de reacción para la síntesis de hidrocarburos en vista general se presentan a continuación.
Para la síntesis de alcanos:
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
Para la síntesis de alquenos:
nCO + 2nH2 = CnH2n + nH2O
2nCO + nH2 = CnH2n + nCO2
3nCO + nH2O = CnH2n + 2nCO2
nCO2 + 3nH2 = CnH2n + 2nH2O
Para alcoholes y aldehídos:
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
En pequeñas cantidades, se pueden crear cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres. Una complicación del proceso de síntesis es la formación de carbono por la reacción de Boudouard.
Los productos de la síntesis de Fischer-Tropsch son de gran importancia práctica como materias primas químicas del carbón, especialmente debido al hecho de que contienen muchas olefinas. La composición de los productos finales se puede controlar configurando los criterios de implementación de la síntesis: temperatura, presión, composición de consistencia oscurantista, catalizador, tiempo de contacto, diseño del proceso. El mayor rendimiento de hidrocarburos en síntesis a una relación CO:H2 = 1:2, calculado a partir de la suma de ecuaciones estequiométricas, es de 208,5 g/m3.
Para optimizar la síntesis, es necesario tener en cuenta la estequiometría compleja, la termodinámica, la cinética de interacción química, teniendo en cuenta los parámetros de los catalizadores, la situación hidrodinámica en el reactor y los procesos de transferencia de masa y calor. Por tanto, la elección de buenos criterios tecnológicos para la síntesis de hidrocarburos es una tarea difícil, cuya complejidad radica en la necesidad de conocer con precisión los patrones de exposición. caracteristicas tecnologicas en la composición del producto y entre sí. La solución a este problema es la identificación del proceso utilizando modelos matemáticos - la formulación de ecuaciones que describen las leyes de la cinética del proceso, la situación hidrodinámica en el reactor, la transferencia de masa y calor.
Para implementar la síntesis, se ha creado una gran cantidad de diseños de reactores, se han propuesto una gran cantidad de opciones para organizar esquemas tecnológicos, incluidos los de circulación. Desde 1983, la planta Sasol ha estado operando en Sudáfrica con una capacidad total de alrededor de 33 millones de toneladas por año para carbón o 4,5 millones de toneladas por año para combustibles para motores. La tecnología se basa en la gasificación del carbón por el método Lurgi bajo presión con la posterior síntesis de hidrocarburos por el método Fischer-Tropsch. De los 3 métodos de síntesis de Fischer-Tropsch (proceso en una capa suspendida de un catalizador polvoriento según el método Kellogg, síntesis de alto rendimiento en un catalizador metálico estacionario según el método Ruhrchemy-Lurgi y síntesis en fase líquida según el Rheinpreuben -Método Koppers), solo el 1º y en parte el 2º en base a la experiencia laboral empresa industrial en la ciudad de Sasolburg (Sudáfrica), son relativamente favorables para la obtención de cantidades importantes de combustibles para motores.
En el trabajo se presenta una de las opciones para evaluar los parámetros positivos y negativos de los reactores de síntesis de hidrocarburos. Las generalizaciones de los creadores se muestran en la Tabla 1.1.
Tabla 1.1 - Reactores para la síntesis de Fischer-Tropsch