Tehnoloogiliste tootmisskeemide valik on üks peamisi ülesandeid tööstusettevõtete projekteerimisel, kuna just tehnoloogiline skeem võimaldab määrata toimingute järjestuse, nende kestuse ja režiimi ning määrata ka abiseadmete tarnekoha. komponente, vürtse ja mahuteid ning võimaldab piisavalt täis seadmete koormuse korral tagada tehnoloogilise tsükli kestuse lühenemise, suurendada toodete saagist ja vähendada kadusid töötlemise üksikutes etappides ning kõrvaldada tooraine kvaliteedi halvenemine. töötlemise ajal. Seda tuleks arvesse võtta kaasaegsed trendidüksikute tootegruppide tootmistehnoloogias ja uute täiustatud seadmete kasutuselevõtus.

Tootmise vooskeem on kõigi tooraine töötlemise toimingute ja protsesside järjestikune loend, alustades selle vastuvõtmise hetkest ja lõpetades vabastamisega valmistooted, mis näitab tehtud otsused töötlemine (toimingute või protsessi kestus, temperatuur, jahvatusaste jne)

Projekteeritud ettevõttes toodetakse vastavalt spetsifikatsioonidele täisliha- ja restruktureeritud tooteid, praevorsti ning liha- ja konditoidu pooltooteid.

Toorainet saab tootmisse tarnida jahutatult või külmutatult. Eelistatav on kasutada jahutatud liha, kuna sellel on kõrgemad funktsionaalsed ja tehnoloogilised omadused. Külmutatud liha kasutamisel tuleb see esmalt üles sulatada. Selleks on ettevõttel sulatuskambrid. Tooraine sulatamine toimub kiirendatud viisil, kasutades auru-õhu segu, mis vähendab kaalulangust ning see omakorda vähendab lihamahla kadu ning selle tagajärjel ka vees lahustuvate valkude, vitamiinide, lämmastikusisalduse kadu. ekstraktiivaineid, mineraalseid komponente ning vähendab ka protsessi kestust.

Korjuste liigutamiseks sulatus- ja akumulatsioonikambritest tooraineosakonda kasutatakse ülasoone, mis muudab tooraine transportimise lihtsamaks. Rööbastee kasutatakse ka eemaldamis- ja lõikamistöödel, mis hõlbustab ka töötajate tööd, vähendab tooraine saastumist ja seega parandab valmistoodete kvaliteeti.

Toormaterjalide osakonnas korjuste lõikamiseks mõeldud platvormi asemel on anatoomiliste osade isoleerimiseks ette nähtud ripptee paralleelselt laudadega. See vähendab aega ja vaeva, mis kulub tooraine transportimiseks lõikamistöölisteni.

Delikatesstoodete soolamine toimub soolvee süstimisega tootesse, kasutades mitme nõelaga süstalt PSM 12-4,5 I. Soolvee süstimine võimaldab vähendada soolamise aega, parandada mikrobioloogilist seisundit ja saada mahlane toode. Ja selle pihusti kasutamine on tingitud suur kiirus ekstrusioon, samuti soolvee ühtlane jaotumine toote sees suur kogus nõelad, lisaks on injektoril PSM 12-4,5 I võimalik süstida kõrge viskoossusega soolveed.

Seejärel masseeritakse süstitud toorainet. Masseerimisprotsess on intensiivse segamise tüüp ja põhineb lihatükkide hõõrdumisel üksteise ja aparaadi siseseinte vastu.

Masseeriv operatsioon võimaldab vähendada soolamisaega, soodustab soolamise koostisosade täielikumat jaotumist toote sees ning järelikult parandab tooraine funktsionaalseid ja tehnoloogilisi omadusi ning seeläbi ka valmistoote kvaliteeti.

Massaažiprotsessi teostamiseks on projekteeritud ettevõttes järgmised seadmed: VM-750, MK-600, UVM-400, mis võimaldab masseerimisprotsessi läbi viia vaakumkeskkonnas, sügavusega kuni 80% ja see suurendab protsessi positiivset mõju, pulseeriva vaakumi kasutamine põhjustab lihaskiudude täiendavat kokkutõmbumist/lõdvestamist.

Singid on ümberstruktureeritud toode. Toorained purustatakse jahu kujul (16-25 mm) veskil ShchFMZ-FV-120; mehaanilisel jahvatamisel hävivad osaliselt lihaskiudude rakustruktuurid, mis suurendab veelgi lihasvalkude molekulidevahelist interaktsiooni. ja kuivatavaid koostisosi.

Seejärel töödeldakse toorainet Eller Vacomat-750 masseerijas, lisades soolvett ja masseerides edasi. Toodetud singid on suurenenud saagisega toode. See on võimalik tänu soolvees sisalduvale sojavalgule, mis suurendab vett siduvat, tarretuvat ja kleepuvat võimet. Sojavalk võib parandada ka toodete õrnust, mahlasust, tekstuuri, konsistentsi, värvi ja säilivusstabiilsust.

Väikeste tükkide masseerimine võimaldab lühendada masseerimis- ja laagerdumisprotsessi ning võimaldab kasutada ka suurtest toorainetükkidest tekkinud kaunistusi ja jääke. Et vältida vahu tekkimist masseerimisel, kasutatakse vaakummasseerijat, millel on positiivne mõju ka värvile ja konsistentsile.

Hakklihasegistis valmistatakse soolaga hakitud poolsuitsu(praetud) vorstid SAP IMP 301, väikese võimsuse ja energiatarbimisega, mis aitab vähendada energiakulusid.

Praetud vorstipätside, “Onezhskaya”, “In Casing” ja Nut “Special” sinkide moodustamiseks kasutage universaalset vaakumsüstalt (poolautomaatne) V-159 Ideal. Vaakumi kasutamine vormimisprotsessis võimaldab vältida tooraine täiendavat õhutamist, tagada vajaliku pakkimistiheduse, mis toob kaasa valmistoote kõrged organoleptilised omadused, välistab rasvade oksüdeerumise võimaluse ja suurendab toote stabiilsust. ladustamise ajal.

Sinkidest moodustatakse kunstkest "Amiflex", mis väldib ala- või üleküpsetatud pätside välimust. Tänu kaliibri ühtlusele võimaldab kõrge elastsus saada sileda pinnaga pätsi, ilma kadudeta kuumtöötlemisel ja ladustamisel; valmistoote suurepärane esitus (kortsudeta) kogu säilivusaja jooksul; Tüpograafiline märgistus, lõikamine, lai värvivalik.

Kääride KORUND-CLIP 1-2.5 ja ICH "TECHNOCLIPPER" kasutamine võimaldab tõsta tööviljakust, et vähendada osakaalu käsitsitöö, piki doseerimisvõimalust, tagades pätside vajaliku täidise tiheduse.

Kuumtöötlus singid ja delikatessid toodetakse universaalsetes suitsugeneraatoritega varustatud termokambrites ElSi ETO. Eelis sellest seadmest Asi on selles, et kamber võib töötada laias temperatuurivahemikus (kuni 180 0 C), võimaldades peaaegu iga toote kuumtöötlust. Kaamerad on samuti varustatud programmi kontrolli all, standardsete töötlemisprogrammide komplekt ja võimalus neid kohandada.

Luude ja lõikamisel saadud pooltoodete lõikamiseks kasutatakse lintsaagi PM-FPL-460, millel on madal paigaldusvõimsus, mis vähendab energiakulusid.

Kõik tehnoloogiliste skeemide seadmed on kaasaegsed, mis võimaldab teil aega mitu korda vähendada tehnoloogiline protsess, parandab funktsionaalsuse kaudu toote kvaliteeti ja tootlikkust.

Tehnoloogiline põhiskeem ei anna aimu seadmetest, milles tehnoloogilised protsessid toimuvad, nende kõrguse asukohast, samuti Sõiduk ah, kasutatakse tooraine, pooltoodete ja valmistoodete teisaldamiseks. Riistvara- ja tehnoloogilisel diagrammil on teatud järjestuses (tootmise käigus) kujutatud kõiki tehnoloogiliste protsesside edenemist tagavaid seadmeid ja sellega seotud muid taimeseadmeid (näiteks transporti), samuti iseseisvate funktsionaalsete eesmärkidega elemente ( pumbad, liitmikud, andurid jne).

Diagramm peab sisaldama: a) seadmete graafiliselt lihtsustatud kujutist omavahel ühendatud tehnoloogilises ja paigaldusühenduses; b) diagrammi kõigi elementide loetelu (selgitus); c) protsessi parameetrite mõõtmise ja jälgimise punktide tabel; d) side (torujuhtmete) sümbolite tabel.

Seletus asetatakse põhikirja kohale (sellest vähemalt 12 aasta kaugusele) tabeli kujul, mis täidetakse ülalt alla vastavalt joonisel fig. 2.

Riis. 2. Riistvara ja tehnoloogilise diagrammi elementide selgitamine.

Veerus "Tähistus" on toodud vooluahela elementide vastavad tähistused. On kaks võimalikku nimetust. Esiteks on kõik ahela elemendid tähistatud täisarvudega. Teise jaoks - näiteks tähtedega: kruvipress - PSh, pump - N jne. Kui diagrammil on mitu samanimelist elementi, lisatakse tähe tähistusele numbriline indeks, mis sisestatakse paremalt pool pärast tähte võib numbrilise indeksi kõrgus olla võrdne kõrgustähtedega, näiteks: fermentaatorid BA1, BA2, ...BA10. Liitmike ja seadmete puhul peaks numbrilise indeksi kõrgus olema võrdne poole tähtede kõrgusega, näiteks: B32 (teine ​​sulgeventiil), KP4 (neljas prooviklapp).

Riis. 1.

Seadmete, masinate ja mehhanismide vooluahela elementide tähistus asetatakse otse seadme kujutistele või nende kõrvale; liitmike ja mõõteriistade (instrumentide) jaoks - ainult nende kujutise kõrval.

Veerus “Nimi” on antud vastava elemendi nimi ja veerus “Kogus” näitavad numbrid vastavate vooluahela elementide ühikute arvu.

Sisestage veergu "Märkus" vooluahela elemendi kaubamärk või lühikirjeldus.

Kõik skeemil olevad seadmed on joonistatud ühtsete õhukeste joontega (0,3–0,5 g) ning torustikud ja liitmikud on tõmmatud kaks kuni kolm korda paksude tahkete põhijoontega.

Kõik skeemil olevad seadmed on näidatud tinglikult vastavalt antud graafilistele sümbolitele. Kui juhendis puudub teatud seadmete tavapärane graafiline tähistus, on selle konstruktsioonijoonised skemaatiliselt kujutatud, näidates põhitoote peamisi protsessiliitmikke, luuke, sisse- ja väljalaskeava.

Torujuhtmete trass on kujutatud skemaatiliselt: need peavad väljuma magistraaltorustikust, mis on skemaatiliselt näidatud ka diagrammil näidatud madalama või kõrgema varustusega.

Joonisel fig. kujutatud torujuhtmete sümbolid. 3.

Riis. 3. Torujuhtme sümbolid

Vedelad ja tahked ained on tähistatud tahkete nooltega ning gaas ja aur on tähistatud kontuuri võrdkülgsete nooltega.

Põhitoote liikumist kogu diagrammil on näidatud pideva joonega - toorainest valmistoodeteni. Sel juhul on peamine tootevoog kujutatud paksu joonena.

Erinevalt toidust on soovitatav kujutada teiste ainete kommunikatsiooni mitte pideva joonena, vaid vaheajaga iga 20–80 mm järel; nendesse kohtadesse pannakse ühe või teise aine jaoks kasutusele võetud digitaalsed tähised.

Kommunikatsiooni võimalik kujutamine teatud värvi joontega, kuid kohustusliku dubleerimisega digitaalsete sümbolitega.

Standard sisaldab aktsepteeritud digitaalset tähistust 27 aine kohta. Kui diagrammil on vaja näidata standardis loetlemata ainete torujuhtmeid, siis kantakse vastava teatise pildile number alates 28-st ja edasi.

Diagrammil kasutatud torujuhtmete sümbolid ja tähistused tuleb dešifreerida sümbolite tabeliteks joonisel fig. 4.

Laud asetatakse alumises vasakpoolses sepistatud lehes.

Riis. 4. .

Igale torujuhtmele, selle väljalaskekoha (toite) lähedusse peatorust (toite) või selle ühendamise (lahtiühendamise) kohani seadme või masinaga (eraldi) asetatakse nooled, mis näitavad voolu suunda.

Tehnoloogilised skeemid tehakse joonistuspaberi lehtedel formaadis A0, A1, A2, A3, A4. Täiendavad vormingud saadakse, suurendades peamiste külgi väärtustega, mis on A4-vormingus suuruste 297 ja 210 g kordsed.

Peamine kiri asetatakse paremale sepistatud lehele ja on valmistatud vastavalt joonisel fig. 5.

Riis. 5. Pealkirjaploki vorm.

Täiendava veeru (suurus 70 (14 aastat)) paigutus dokumendi tähistuse uuesti salvestamiseks on näidatud joonisel 6.

Riistvaratehnoloogilise skeemi koostamine algab õhukeste horisontaalsete tasemejoonte joonistamisega joonistuspaberi lehtedele (mugavam kui millimeetripaber) koos märgistusega piki tootmisruumide põrandate kõrgusi. Seejärel joonistavad nad tehnoloogiliste seadmete, sealhulgas abiseadmete (hoidlad, kollektorid, mõõtepaagid, lõksud, kanalisatsiooni sisselaskeavad, settepaagid, pumbad, kompressorid, tulekustutid, erisõidukid jne) vastavad tavapärased graafilised tähised.

Riis. 6. Põhikirja ja lisatulba paigutus lehtedel: 1 – põhikiri; 2 – lisaveerg.

Seadmete paigutus diagrammil peab tingimata vastama selle põranda paigutusele, kuna see on seotud sõidukite olemasoluga. Graafiliselt kujutav sümbolid seadmete ja skaala nõuetest ei peeta kinni, kuid säilitatakse teatud proportsionaalsus.

Riistvara ja tehnoloogilise skeemi joonisel peaksid olema näidatud materjalitorustikud, hoiatus ja ventiilid, mis on tehnoloogilise protsessi korrektseks ja ohutuks läbiviimiseks hädavajalikud. Seadmetel ja torustikel on näidatud kõik mõõteriistad ja reguleerimisseadmed (ajamid ja andurid), samuti proovivõtukohad, mis on vajalikud tehnoloogilise protsessi nõuetekohaseks jälgimiseks ja juhtimiseks.

Parameetri mõõtmispunkti tähistab ring, mille sees on seerianumber (näiteks 5 – temperatuur, 6 – rõhk).

Tabelisse kantakse seadmetel ja torustikel näidatud asukohad temperatuuri, rõhu, töökeskkonna kulu jms mõõtmise ja jälgimise instrumentide paigaldamiseks (joonis 7).

Seadmetele paigaldatud liitmikud ja mõõteriistad peavad olema diagrammil näidatud vastavalt nende tegelikule asukohale ja kujutatud vastavalt tavapärase graafilise kujutisega.

Riis. 7. .

Tehnoloogilise protsessi algus on tingimata kujutatud lehtedel vasakul küljel ja lõpp - paremal, kuigi seadmete asukoht on tootmisruumid ei vasta alati neile tingimustele. Diagrammil olevad seadmed on paigutatud peamise tootevoo taha.

Seadmete paigutamise korral mitmele paralleelsele joonele (näiteks vaadi ja pudeli lähedal veini villimise skeemi koostamisel) esitatakse diagramm kahel paralleelsel tasandil (et mitte venitada), kuid mis näitab sama põrandataseme tähist. Kui tootmine on mitmeetapiline, koostatakse riistvara-tehnoloogiline skeem iga etapi kohta eraldi vastavalt tootmise vooskeemile.

Riistvara-tehnoloogilisel diagrammil ei ole vaja joonistada kõiki paralleelselt töötavaid seadmeid, näiteks vastuvõtusalve, fermentereid, filtreid jne. Joonistage tehnoloogiliste protsesside järjestuse täielikuks esitamiseks vajalike seadmete arv. Sel juhul peab vooluringi elementide loendis olema märgitud ühe otstarbega seadmete koguarv.

Kui diagrammil on kujutatud sama tüüpi seadmeid, tuleks üles märkida selle kasutamise eripära ja tähistada erinevate indeksi või numbritega, näiteks veinimaterjali tsentrifuug ja pärmisette tsentrifuug. Seadmete kujutised on vaja paigutada võimalikult kompaktselt, kuid arvestades masinaseadmetega ühendatud toodete sidepidamiseks vajalikke intervalle nendes kohtades, kus need on reaalselt ühendatud. Torujooned on diagrammil näidatud horisontaalselt ja vertikaalselt paralleelselt lehe raami joontega. Side kujutis ei tohiks ristuda seadmete kujutisega. Kui toimub piltide vastastikune ristumine, tehakse jäljed.

Kui tootesuhtlusliin üksikute seadmete vahel on pikk, võib see erandjuhtudel katkeda. Samal ajal näitavad nad katkendliku joone ühes otsas, millisesse asendisse diagrammil see joon viia, ja vastupidises otsas - millisest positsioonist. Säilitatakse pilu horisontaalne või vertikaalne tase.

Sideliinidele, mis näitavad tooraine tootmisse toomist või valmistoodete ja jäätmete äraviimist, tehakse silt, mis näitab, kust see või teine ​​toode pärineb või kuhu see tarnitakse. Näiteks alkoholi tarnimist tähistavale reale kirjutatakse “Alkoholihoidlast”; real, mis näitab toote väljundit “Valmistoote koostisele” jne.

Lisas on näide riistvaralisest ja tehnoloogilisest skeemist valge lauaveini materjalide saamiseks.

Tehnoloogilise skeemi põhiseade on oksüdatsioonikolonn. See on 12 meetri kõrgune ja 1 meetrise läbimõõduga laiendatud ülemise osaga silinder, mis täidab pritsmepüüdja ​​rolli. Kolonn on valmistatud alumiiniumist või kroom-nikkelterasest, mis on äädikhappekeskkonnas kergelt korrosioonile vastuvõtlikud. Kolonni sees on riiulid, mille vahel on serpentiinkülmikud reaktsioonisoojuse eemaldamiseks ja mitmed torud hapniku varustamiseks.

Peatükk 9. Etüülbenseeni tootmine.

Etüülbenseeni kasutusalad: kasutatakse stüreeni tootmisel, mis on oluline tooraine mitmete polümeeride tootmiseks, polüstüreeni, mida kasutatakse autotööstuses, elektri- ja raadiotööstuses, kodutarvete ja pakendite valmistamisel, ioonvahetusvaikude tootmine - katalüsaatorid hapnikku sisaldavate lisandite saamise protsessiks ümbervormitud bensiini tootmisel jne. .d.

Tööstuses toodetakse etüülbenseeni benseeni reageerimisel etüleeniga:

C6H6 + C2H4 = C6H5C2H5 (9.1.)

Peamise kõrvalreaktsiooniga samaaegselt ilmnevad mitmed kõrvalreaktsioonid. Kõige olulisemad reaktsioonid on järjestikune alküülimine:

C6H5C2H5 + C2H4 = C6H4 (C2H5)2 (9.2.)

C6H4 (C2H5)2 + C2H4 = C6H3 (C2H5)3 (9.3.)

C6H3 (C2H5)3 + C2H4 = C6H2(C2H5)4 (9.4.)

Kõrvalreaktsioonide (2-4) mahasurumiseks viiakse protsess läbi benseeni liias (etüleen:benseeni molaarsuhe = 0,4:1), temperatuuril umbes 100 0 C ja rõhul 0,15 MPa.

Põhireaktsiooni (1) kiirendamiseks viiakse protsess läbi selektiivse katalüsaatori juuresolekul. Katalüsaatorina kasutatakse AlCl 3 ja HCl kompleksühendit aromaatsete süsivesinikega, mis on vedelas faasis.

Heterogeenne katalüütiline protsess, piiretapp:

etüleeni difusioon läbi alumiiniumkloriidi katalüütilise kompleksi piirdekihi. Alküülimisreaktsioon kulgeb väga kiiresti.

Valitud tingimustes on etüleeni konversioon 98-100%, põhireaktsioon (1) on pöördumatu ja eksotermiline.

Tooraine kasutamise suurendamiseks on korraldatud benseeni taaskasutust.

Alumiiniumkloriidil põhinev katalüsaator soodustab dietüülbenseeni transalküülimisreaktsiooni:

C6H4 (C2H5)2 + C6H6 = 2C6H5C2H5 (9.5.)

Seetõttu suunatakse väikesed kogused dietüülbenseeni transalküülimiseks tagasi alküülija reaktorisse.

Transalküülimisreaktsioon soodustab etüleeni ja benseeni peaaegu täielikku muundumist etüülbenseeniks.

Alküülimise ja transalküülimise protsesse mõjutavad järgmised peamised tegurid: katalüsaatori (alumiiniumkloriidi), promootori (vesinikkloriidhape) kontsentratsioon, temperatuur, kokkupuuteaeg, etüleeni ja benseeni molaarsuhe, rõhk.

Etüülbenseeni tootmise tehnoloogiline skeem.

Joonis 9.1. Tehnoloogiline skeem etüülbenseeni tootmiseks, kasutades AlCl 3-l põhinevat katalüsaatorit.

1,3,15-17 - destilleerimiskolonnid, 2 - Firenze anum, 4 - katalüsaatori ettevalmistamise reaktor, 6 - kondensaator, 7 - vedelik-vedelik separaator, 8,9,11,13 - skraberid, 10,12 - pumbad, 14 - kütteseade, 18 - vaakumvastuvõtja, 19 - polüalküülbenseen külmik, I - etüleen, II - benseen, III - dietüülbenseenid, IV - leeliselahus, V - etüülbenseen, VI - polüalküülbenseenid, VII - vaakumliinile, VIII - vesi, IX - gaasid leekile, X - etüülkloriid ja alumiiniumkloriid, XI - heitvesi.

Kahe kolonniga heteroatseotroopses destilleerimisseadmes, mis koosneb destilleerimiskolonnist 1, eemaldamiskolonnist 3 ja Firenze anumast 2, kuivatatakse algne benseen. Veetustatud benseen eemaldatakse kolonni 1 põhjast, millest osa siseneb katalüsaatorilahuse valmistamise seadmesse 4 ja ülejäänud osa reagendina reaktorisse 5. Veergu 1 võetakse nii värske kui ka taaskasutatud benseen. Veergude 1 ja 3 ülemised auruvood on benseeni ja vee heteroatseotroopsed segud. Pärast kondenseerumist kondensaatoris ja eraldamist Firenze anumas 2 siseneb ülemine kiht, kastetud benseen, veergu 1 ja alumine kiht, benseeni sisaldav vesi, suunatakse kolonni 3.

Katalüütiline kompleks valmistatakse segistiga 4 aparaadis, millesse juhitakse benseeni, samuti alumiiniumkloriidi, etüleenkloriidi ja polüalküülbenseene. Reaktor täidetakse katalüsaatori lahusega ja seejärel tarnitakse protsessi käigus katalüsaatorilahus täiendusena, kuna see eemaldatakse osaliselt reaktorist regenereerimiseks, samuti koos reaktsiooniveega.

Alküülimisreaktor on kolonnseade 5, milles reaktsioonisoojus eemaldatakse jahutatud toorainega varustamise ja benseeni aurustamisega. Katalüsaatori lahus, kuivatatud benseen ja etüleen juhitakse reaktori 5 alumisse ossa. Pärast mullitamist eemaldatakse reageerimata auru-gaasi segu reaktorist ja suunatakse kondensaatorisse 6, kus reaktoris aurustunud benseen suunatakse. kõigepealt kondenseeritud. Kondensaat suunatakse tagasi reaktorisse ja märkimisväärses koguses benseeni ja HCl-i sisaldavad kondenseerimata gaasid sisenevad skruberi 8 alumisse ossa, mida niisutatakse benseeni püüdmiseks polüalküülbenseenidega. Benseeni lahus polüalküülbenseenides suunatakse reaktorisse ja kondenseerimata gaasid sisenevad skruberisse 9, mida niisutatakse veega vesinikkloriidhappe püüdmiseks. Lahjendatud vesinikkloriidhape saadetakse neutraliseerimiseks ja gaasid soojustagastuseks.

Katalüsaatori lahus koos alküülimisproduktidega siseneb settimispaaki 7, mille alumine kiht (katalüsaatori lahus) suunatakse tagasi reaktorisse, ülemine kiht (alküülimisproduktid) suunatakse pumba abil skraberi 11 alumisse ossa. 10. Skraberid 11 ja 13 on ette nähtud alkülaadis lahustatud vesinikkloriidi ja alumiiniumkloriidi pesemiseks. Skraberit 11 niisutatakse leeliselahusega, mida pumbatakse pumba 12 abil. Tsirkuleeriva leelisevoolu täiendamiseks tarnitakse värsket leelist koguses, mis on vajalik HCl neutraliseerimiseks. Järgmisena siseneb alkülaat veega niisutatud pesuri 13 alumisse ossa, mis peseb leelise alkülaadist välja. Leelise vesilahus suunatakse neutraliseerimiseks ja alkülaat suunatakse läbi soojendi 14 rektifikatsiooniks kolonni 15. Rektifikatsioonikolonnis 15 eraldatakse destillaadiks benseeni heteroaseotroop veega. Benseen suunatakse veetustamiseks kolonni 1 ja põhjad suunatakse edasiseks eraldamiseks destilleerimiskolonni 16, et eraldada etüülbenseen destillaadina. Kolonni 16 alumine saadus suunatakse polüalküülbenseenide destilleerimiskolonni 11 kaheks fraktsiooniks. Ülemine saadus saadetakse seadmesse 4 ja reaktorisse 5 ning alumine saadus eemaldatakse süsteemist sihtproduktina.

Protsessi riistvarakujundus.

Benseeni alküülimine etüleeniga AlCl3-l põhineva katalüsaatori juuresolekul on vedelfaas ja toimub soojuse vabanemisega. Protsessi läbiviimiseks saab välja pakkuda kolme tüüpi reaktoreid.Lihtsaim on torukujuline aparaat (joonis 9.2.), mille alumises osas on võimas segisti, mis on ette nähtud katalüsaatorilahuse ja reaktiivide emulgeerimiseks. Seda tüüpi seadmeid kasutatakse sageli partiiprotsessi korraldamiseks.

Joon.9.2. Torureaktor.

Reaktiivid: benseen ja etüleen, samuti katalüsaatorilahus juhitakse reaktori alumisse ossa. Emulsioon tõuseb mööda torusid ülespoole, jahutatuna torudevahelisse ruumi juhitava veega. Sünteesiproduktid (alküülaadid), reageerimata benseen ja etüleen ning katalüsaatorilahus eemaldatakse reaktori ülemisest osast ja sisenevad separaatorisse. Separaatoris eraldatakse katalüsaatori lahus ülejäänud saadustest (alkülaadist). Katalüsaatori lahus suunatakse tagasi reaktorisse ja alkülaadid saadetakse eraldamiseks.

Protsessi järjepidevuse tagamiseks kasutatakse 2-4 torureaktorist koosnevat kaskaadi.

Riis. 9.3. Kahe reaktori kaskaad.

Katalüsaatori lahus juhitakse mõlemasse reaktorisse, reaktiivid esimese reaktori ülemisse ossa. Mõlemad reaktorid on segajatega õõnsad seadmed. Kuumus eemaldatakse "jakkidesse" tarnitava veega. Reaktsioonimass esimese reaktori ülemisest osast siseneb separaatorisse, millest alumine (katalüsaatori) kiht naaseb reaktorisse ja ülemine järgmisesse reaktorisse. Teise reaktori ülemisest osast siseneb reaktsioonimass samuti separaatorisse. Separaatori alumine (katalüsaator) kiht siseneb reaktorisse ja ülemine kiht (alkülaadid) saadetakse eraldamisele.

Benseeni pidevat alküülimist etüleeniga saab läbi viia mullkolonnides.

Joonis 9.4. Kolonni tüüpi reaktor.

Sammaste sisepind on kaitstud happekindlate plaatidega. Kolonnide ülemine osa on täidetud Raschigi rõngastega, ülejäänud osa katalüsaatorilahusega. Benseen ja etüleen juhitakse kolonni põhja. Läbi kolonni mullitav etüleengaas segab reaktsioonimassi intensiivselt. Reaktiivide muundamine sõltub katalüsaatori kihi kõrgusest. Osaline soojus eemaldatakse osadeks jagatud "särgi" kaudu ning ülejäänud soojus eemaldatakse reaktiivide kuumutamise ja liigse benseeni aurustamise teel. Benseeniaur koos teiste gaasidega siseneb kondensaatorisse, milles kondenseerub peamiselt benseen. Kondensaat suunatakse tagasi reaktorisse ja mittekondenseerunud ained eemaldatakse süsteemist kõrvaldamiseks. Sel juhul saate autotermilise režiimi seada, muutes heitgaaside rõhku ja kogust.

Protsess viiakse otstarbekalt läbi rõhul 0,15-0,20 MPa ja väikese koguse heitgaase. Sel juhul ei ületa temperatuur 100 0 C ja vaigu moodustumine väheneb.

Katalüsaatori lahus koos alküülimisproduktide ja reageerimata benseeniga eemaldatakse kolonni ülaosast (enne pakkimist) ja saadetakse separaatorisse. Alumine (katalüsaator) kiht suunatakse tagasi kolonni ja ülemine (alkülaadi) kiht saadetakse eraldamiseks.

Pärast operatsiooniskeemi väljatöötamist hakkavad nad koostama põhilist tehnoloogilist diagrammi, mis sisuliselt on operatsioonisaali riistvarakujundus. Seda võib pidada mitmest tehnoloogilisest üksusest koosnevaks. Tehnoloogiline üksus on seade (masin) või seadmete rühm koos torustike ja liitmikega, milles algab ja täielikult lõpeb üks füüsikalis-keemilistest või keemilistest protsessidest.

Tehnoloogilised sõlmed hõlmavad selliseid objekte nagu kollektorid, mõõtepaagid, pumbad, kompressorid, gaasipuhurid, separaatorid, soojusvahetid, destilleerimiskolonnid, reaktorid, taaskasutuskatlad, filtrid, tsentrifuugid, settimismahutid, purustid, klassifikaatorid, kuivatid, aurustid, torustikud, torujuhtmete liitmikud , ohutusseadmed, andurid ning juhtimis- ja automaatikaseadmed, käivitus- ja reguleerimismehhanismid ja -seadmed.

Valdav enamik neist seadmetest ja masinatest on toodetud tööstuses ja on standarditud. Teavet toodetavate masinate ja seadmete tüüpide, nende konstruktsioonide ja omaduste kohta saab erinevatest teatmeraamatutest, tehasetoodete kataloogidest, tööstus- ja teabeinstituutide väljaannetest, reklaammaterjalidest ning tööstuse teadus- ja tehnikaajakirjadest.

Kuid enne protsessi vooskeemi koostamist on vaja selgitada mitmeid ülesandeid, mida selles tööetapis lahendatakse. See on eelkõige töötervishoiu ja tööohutuse tagamine. Seetõttu peab tehnoloogiline skeem ette nägema ülerõhu vältimise vahendid (kaitseklapid, plahvatusmembraanid, veetihendid, avariipaagid), kaitsekeskkonna loomise süsteemid, avariijahutussüsteemid jne.

Tehnoloogilise skeemi sünteesi etapis lahendatakse toodete pumpamise kulude vähendamise küsimus. Vedelike transportimiseks aparaadist seadmesse tuleks võimalikult palju kasutada gravitatsioonivoolu. Seetõttu on siin juba ette nähtud ühe aparaadi vajalik ülejääk teisest.

Selles etapis määratakse soojus- ja jahutusvedelike komplekt, mida protsessis kasutatakse. Soojuse või külma ühiku maksumus sõltub energiakandjate olemasolust ettevõttes ja selle parameetritest. Odavaimad külmutusagensid on õhk ja taaskasutatud tööstusvesi. Majanduslikult on kasulik põhiline soojushulk nendele odavatele jahutusvedelikele üle kanda ja jääksoojust eemaldada ainult kallite jahutusvedelikega (külm vesi, soolvesi, vedel ammoniaak jne). Odavaimad jahutusvedelikud on suitsugaasid, kuid need ei ole transporditavad.

Põhilise tehnoloogilise diagrammi koostamiseks millimeetripaberi lehele tõmmake esmalt jooned materjalivoogude, jahutusvedelike ja külmutusagensi toite- ja väljundkollektoritele, jättes lehe alumisse ossa 150 mm kõrgune vaba riba, kus mõõteriistad ja hiljem paigutatakse juhtimisseadmed. Gaasikollektori jooned on soovitatav tõmmata lehe ülaossa ja vedeliku kollektori jooned alla. Pärast seda paigutatakse kollektorite vahelisele lehe tasapinnale toimingute tegemiseks vajalike seadmete ja masinate tavapärased kujutised vastavalt väljatöötatud tööskeemile. Masinate ja seadmete tavapärased kujutised ei ole mõõtkavas. Horisontaalne vahemaa nende vahel ei ole reguleeritud, see peab olema piisav, et mahutada materjalivoogusid ning juhtimis- ja automaatikaseadmeid. Tavaliste kujutiste vertikaalne asukoht peaks peegeldama seadme tegelikku ülejääki teisest ilma skaalat jälgimata. Lehe tasapinnale paigutatud masinate ja seadmete tavapärased kujutised on ühendatud materjalivoo joontega ning tarnitakse külmutus- ja jahutusvedelike liinid. Seadmete ja masinate asukohad on nummerdatud vasakult paremale.

Tehnoloogilise skeemi koostamisel tuleks erilist tähelepanu pöörata selle üksikute sõlmede torustikule. Sellise rakmete näide on näidatud joonisel fig. 5.3. Siin on näidatud ühik gaasisegu komponendi absorbeerimiseks vedelikku. Absorptsiooniseadme normaalne töö sõltub püsivast temperatuurist, rõhust ning gaasi ja absorbendi koguse suhtest. Nende tingimuste järgimine saavutatakse järgmiste seadmete ja liitmike paigaldamisega.

Gaasi toitetorustikus (I): voolumõõturi membraan, proovivõttur, survepesa ja temperatuuripesa.

Gaasi väljalasketorustikus (II): vooluhulgamõõturi membraan, proovivõttur, ülaosa temperatuuri mõõtmiseks, ülaosa rõhu mõõtmiseks, kontrollventiil, mis hoiab konstantset rõhku “vastuvoolu”, st absorberis.

Värske absorbendi toitetorustikus (III): voolumõõturi membraan või rotameeter, proovivõtt, temperatuuri mõõtmise ülaosa, gaasi ja neeldumise suhte regulaatoriga ühendatud juhtventiil.

Küllastunud absorbendi väljundliinil (IV): voolumõõturi membraan või rotameeter, ülemus temperatuuri mõõtmiseks, neelduri põhjas oleva vedeliku taseme regulaatoriga ühendatud juhtventiil.

Protsessi vooskeemi väljatöötamisel tuleb meeles pidada, et juhtventiilid ei saa olla sulgeseadmetena. Seetõttu peab torustik olema varustatud käsitsi või mehaanilise ajamiga sulgventiilidega (ventiilid, siibrid) ja möödaviigu (möödaviigu) liinidega juhtventiilide sulgemiseks.

Joonistatud diagramm on esialgne. Pärast esialgsete materjali- ja soojusarvutuste tegemist väljatöötatud tehnoloogilises skeemis tuleks analüüsida soojuse ja külma taaskasutamise võimalusi tehnoloogilistest materjalivoogudest.

Projekteerimise käigus võidakse vooskeemis teha muid muudatusi ja täiendusi. Tehnoloogilise skeemi lõplik projekt tehakse pärast peamiste projekteerimisotsuste tegemist reaktorite ja aparatuuri arvutamisel ja valikul, pärast kõigi projekteeritava toodangu aparaadi paigutuse ja paigutusega seotud küsimuste selgitamist.

Seega tuleb mõnikord seadmeid valides arvestada tõsiasjaga, et mõnda selle tüüpi Venemaal kas ei toodeta või on need arendusjärgus. Nõutavate omadustega masina või seadmete puudumine, mis on valmistatud antud keskkonnas stabiilsest konstruktsioonimaterjalist, põhjustab sageli vajaduse muuta tehnoloogilise skeemi üksikuid komponente ja võib põhjustada ülemineku mõnele teisele, majanduslikult vähem tulusale meetodile. sihttoode.

Protsessi vooskeem ei saa olla lõplik enne, kui seadmed on kokku pandud. Näiteks eeldati esialgse versiooni järgi, et vedelik kandub aparaadist seadmesse gravitatsiooni mõjul, mida ei olnud võimalik seadmete paigutuse projekti väljatöötamise käigus saavutada. Sel juhul on vaja ette näha täiendava ülekandepaagi ja pumba paigaldamine, mis on rakendatud tehnoloogilisele diagrammile.

Lõplik vooskeem koostatakse pärast seda, kui kõik projekti lõigud on välja töötatud ja joonistatud standardsetele paberilehtedele vastavalt ESKD nõuetele.

Pärast seda koostatakse tehnoloogilise skeemi kirjeldus, mis on varustatud spetsifikatsiooniga. Spetsifikatsioonis on märgitud kõigi seadmete ja masinate arv.

Seadmete reserv valitakse ennetava hoolduse ajakava ja tehnoloogilise protsessi omadusi arvestades.

Tehnoloogilise skeemi kirjeldus on osa seletuskirjast. Soovitav on skeemi kirjeldada tehnoloogilise protsessi üksikutel etappidel. Alguses tuleks märkida, mis tooraine töökotta tarnitakse, kuidas see saabub, kus ja kuidas seda töökojas hoitakse, millisele esmasele töötlemisele tehakse, kuidas doseeritakse ja seadmetesse laaditakse.

Tehnoloogiliste toimingute endi kirjeldamisel kirjeldatakse lühidalt aparaadi konstruktsiooni, laadimise ja mahalaadimise meetodit, näidatakse käimasoleva protsessi omadused ja teostusmeetod (perioodiline, pidev), protsessi peamised parameetrid ( temperatuur, rõhk jne), selle kontrolli ja reguleerimise meetodid, jäätmed on loetletud ja kõrvalsaadused.

Kirjeldatakse aktsepteeritud kauplustesisese ja kauplustevahelise toodete transportimise meetodeid. Kirjelduses tuleb ära tuua kõik joonisel kujutatud skeemid, seadmed ja masinad, märkides neile vastavalt skeemile määratud numbrid.

Analüüsitakse väljatöötatud tehnoloogilise skeemi töökindlust ja näidatakse selle stabiilsuse suurendamiseks kasutatavad meetodid.

1.
Naftakeemia sünteesi hetkeseis. Peamised tooted ja tehnoloogiad
Teiste kütuseliikide arendamine ja uued suunad töötlemise valdkonnas maagaas ja muud süsinikuallikad. Biomassist ja sünteesgaasist dimetüüleetri sünteesi tehnoloogiad. Kütuse saamise mittestandardsete protsesside omadused.
test, lisatud 09.04.2010

2.
Muundatud gaasi puhastamine süsinikmonooksiidist
Kütuse gaasistamistoodetes sisalduva süsinikmonooksiidiga veeaurust vesiniku tootmiseks kasutatava muundamise meetodi kirjeldus. Protsessi vooskeemi, jäätmeomaduste ja kasutatud keemiliste reaktorite analüüs.
kursusetöö, lisatud 22.10.2011

3.
Võrdlev analüüs: sünteesgaasi tootmise meetodid
Sünteesgaasi tootmise meetodid, kivisöe gaasistamine. Uued insenertehnilised lahendused söe gaasistamises. Metaani muundamine sünteesgaasiks. Fischer-Tropsch süntees. Protsessi riistvara ja tehniline disain. Sünteesgaasist saadud tooted.
lõputöö, lisatud 01.04.2009

4.
Vesinik on tuleviku kütus
Vesiniku füüsikaliste ja keemiliste parameetrite uurimine, selle tootmise ja rakendamise meetodid. Baconi vesinik-hapnik kütuseelemendi funktsioon, koormuse ajakava energiasalvesti. Kosmilise kütuse koostise analüüs, plaatina eriline roll.
kursusetöö, lisatud 11.10.2011

5.
Metanooli süntees
Metanooli süntees süsinikmonooksiidist ja vesinikust. Metanooli (metüülalkoholi) tehnoloogilised omadused. Metanooli kasutamine ja väljavaated tootmise arendamiseks. Metanooli tootmise toorained: sünteesgaasi puhastamine, süntees, toormetanooli rektifikatsioon.
test, lisatud 30.03.2008

6.
Vesinik teise kütuseallikana
Tootmise tunnused ja vesiniku säilitamise meetodid, vesiniku kohaletoimetamise meetodid. Elektrolüüsi vesiniku generaatorid tootmiseks, nende kasutamise eelised. HySTAT-A elektrolüüsiseadme koostis. Vesinik kui mitteohtlik alternatiiv bensiinile.
esitlus, lisatud 09.29.2012

7.
Süsivesinike tooraine keemiline töötlemine
Süsivesinike roll keemilise toorainena. Esialgse tooraine ja peamise naftakeemiatoodangu hankimine. Naftakeemiatoodete tunnus. Vene Föderatsiooni naftakeemia- ja gaasitöötlemiskompleksi struktuur. Tööstuse uuenduslik areng.
kursusetöö, lisatud 24.06.2011

8.
Süsinikdioksiidist muundatud gaasi puhastamise etapp
Ammoniaagi tootmisprotsessi füüsikalis-keemilised alused, selle tehnoloogia omadused, põhietapid ja eesmärk, mahud praeguses etapis. Algsete toorainete tunnus. Süsinikdioksiidist muundatud gaasi puhastamise tehnoloogia analüüs ja hindamine.
kursusetöö, lisatud 23.02.2012

9.
Seotud naftagaasid
Mõiste "naftagaasid" olemus. Seotud naftagaaside koostise vastav tunnus. Nafta ja gaasi leidmine. Gaasi tootmise omadused. Gaasbensiin, propaan-butaani fraktsioon, kuiv gaas. Seotud naftagaaside kasutamine. APG kasutamise viisid.
esitlus, lisatud 18.05.2011

10.
Sünteesgaasil põhineva keemiatehnoloogia arendamine
Naftale alternatiivse toorainena sünteesgaasi kasutuselevõtu võime uurimine, selle roll kaasaegses keemiatehnoloogias. Metanooli tootmine, kogu moodustumise reaktsioon. Fischer-Tropsch sünteesitooted. Olefiinide hüdroformüülimise mehhanism.
abstraktne, lisatud 27.02.2014

Muud tööd nagu Kaasaegsed tehnoloogiad gaasistamine

Asub aadressil http://www.allbest.ru/

1. Seisukord uurimistöö süsivesinike toorainest kütuse ja energia tootmise valdkonnas
Kaasaegse maailma peamised kütuse- ja energiaallikad on looduslikud süsivesinikgaasid, vesised õlid ja tahked orgaanilised ained, mille hulka kuuluvad naftabituumen, põlevkivi ja kivisüsi. Mootorikütuste ja põhiliste orgaaniliste sünteesitoodete tootmise tooraineallikaks on läbi viimase sajandi olnud ja on siiani jäänud nafta. Kuid praegu hakkab olukord muutuma. Tõestatud naftavarude kasvutempo ei käi enam selle tarbimisega sammu. Toornafta hind tõusis aastatel 1999–2008 8 korda. Naftavarude vähenemist saab põhimõtteliselt paljude aastakümnete jooksul kompenseerida muude vajalike maavarade arendamisega. Pikemas perspektiivis võib kivisüsi, mille varusid jätkub tänase tarbimistempo juures enam kui 1000 aastaks, omandada uutel tehnoloogilistel lahendustel põhinevas maailma energiasektoris domineeriva positsiooni. Ekspertide hinnangul väheneb 2015. aastal nafta osakaal globaalsel energiaturul 36-38%-ni, samas suureneb gaasi osakaal 24-26%-ni, kivisöe osakaal 25-27%-ni, hüdro- ja tuumaenergia see on 5-6%. Söetootmise maht Venemaal on 2015. aastaks 335 miljonit tonni aastas. .
Nafta rafineerimise tööstuse areng maailmas on praegu põhjendatud nõudluse kasvuga mootorikütuste, naftakeemiatoodete järele ning naftasaaduste tarbimise vähenemisega energeetika- ja tööstussektoris. USA-s ja Lääne-Euroopa Tegelikult kasutati kogu tõsiste investeeringute maht uute sekundaarsete protsesside rajamiseks nafta esmase rafineerimise vahesaaduste täiustamiseks ja omaduste parandamiseks, parandades olemasolevate tehaste toodete keskkonnaomadusi.
Venemaa naftatööstuse põhiülesanne, võttes arvesse toornafta, katla- ja mootorikütuse hindade suhet ning naftasaaduste tarbimise globaalseid trende, on ka rafineerimise sügavuse suurendamine. Kuid nafta- ja gaasikompleksi ülemaailmsed suundumused - süsivesinike toorainete töötlemise sügavuse ja tõhususe suurendamine, naftatoodete omaduste suurendamine, naftakeemia areng üldiselt - ei kehti Venemaa kohta, vaid konkreetselt tehnilise arengutaseme kohta. nafta rafineerimine ja gaasikeemia, sünteetiliste kütuste ja süsivesinike tooraine tootmine keemia- ja naftakeemiatööstusele, aastal strateegiline plaan määrab kaevandus- ja keemiakomplekside kui terviku nõuetele vastavuse.
Praeguses etapis arenguprogrammi elluviimiseks tootmisbaas Naftakeemiatööstus on uute põlvkondade katalüütiliste süsteemide kasutamisel põhinevatest tehnoloogiatest väga entusiastlik. Esiteks tehnoloogiad, mis tagavad kõrge oktaanarvuga bensiini kui komponendi loomise, sh. sünteetiline vesine kütus ja naftakeemia toorained (olefiinid, aromaatsed süsivesinikud, tootmise toorained süsimust). Sellised tehnoloogiad hõlmavad süvakatalüütilise krakkimise protsesse, komplekse aromaatsete süsivesinike tootmiseks, sealhulgas veeldatud süsivesinikgaasidest, katalüütilist pürolüüsi ja sünteetilise vesikütuse tootmist. Need protsessid loovad toorainebaasi arendamiseks ja suurendavad orgaanilise põhisünteesi põhiprotsesside efektiivsust. .
Osana töötlusse kaasamise raskuse lahendamisest erinevad tüübid süsivesinike tooraine, kütuste omaduste parandamine, suuremat tähelepanu pööratakse muude kütuste tootmisele. Erinevat tüüpi orgaanilisest toorainest kütuse ja energia tootmise teoreetilised nüansid ja teatud tehnoloogilised lahendused on hoolikalt läbi vaadatud mitmetes lähituleviku äratuntavates monograafiates, ülevaadetes ja artiklites, mis viitab selle dilemma asjakohasusele ja jätkuvale huvile.
Teisi mootorikütuseid on kolm rühma: sünteetilised (kunstlikud) vesised kütused, mis on saadud ebatraditsioonilisest orgaanilisest toorainest ja mis on oma tööomadustelt sarnased naftakütustega; naftakütuste konsistents hapnikku sisaldavate ühenditega (alkoholid, eetrid, vesi-kütuse emulsioonid), mis on oma tööomadustelt lähedased tavapärastele naftakütustele; mittenafta päritolu kütused, mis oma omaduste poolest erinevad tavalistest (alkoholid, surumaagaas, vedelgaasid).
Kaasaegse Venemaa naftakeemia jaoks on eriti pakiline probleem keskkonnasõbralike mootorikütuste tootmise probleem (näiteks aromaatsete süsivesinike mõõdukas sisaldus bensiinis - vahemikus 25-35%, kuna praegu toodetud tooted sisaldavad kuni 43 % aromaatseid süsivesinikke, sh 3-5% benseeni, väävlit).
Muud mootorikütused on liigiti süstematiseeritud järgmiselt: gaasimootorikütused (vedelgaas, surumaagaas, vedelgaasid - propaan, butaan); alkoholid ja bensiinialkoholi segud (metüül-, etüül-, isobutüül- ja muud alkoholid ning nende segud bensiiniga erinevates vahekordades); eetrid (metüül-tert-butüüleeter, metüül-tert-butüüleeter, etüül-tert-butüüleeter, diisopropüüleeter, ka dimetüüleeter); maagaasist ja kivisöest saadud sünteetilised vesikütused; taastuvatest toorainetest saadud biokütused (bioetanool, biodiisel); vesinik ja vesinikul töötavad kütuseelemendid.
Maailmas on laialt levinud gaasimootorite kütused, eriti veeldatud propaan ja butaan, veeldatud maagaas ja surumaagaas. Süsinikdioksiidi sisaldavate toorainete mittestandardsete allikatena võib katalüütiliste tehnoloogiate olemasolul kasutada naftatootmisel tekkivaid gaase ja söekaevanduste metaani sisaldavaid heitmeid. Eriti huvipakkuv on võimalus saada maagaasi asendajana söe maa-alusest gaasistamisest metaani.
Erinevatest alkoholidest ja nende konsistentsidest on enim levinud metanool ja etanool. Selle kütuseliigi oluliseks puuduseks on endiselt kõrge hind - olenevalt tootmistehnoloogiast on alkoholkütused 1,8 - 3,7 korda kallimad kui naftakütused. Energeetika seisukohast seisneb alkoholide peamine eelis nende kõrgeimas detonatsioonikindluses – peamisteks puudusteks on vähenenud põlemissoojus, kõrgeim aurustumissoojus ja madal küllastunud aururõhk; etanool on tööomaduste poolest metanoolist parem. . Metanooli kasutatakse sünteetiliste vesikütuste tootmiseks, kõrge oktaanarvuga kütuselisandina või detonatsioonivastase lisandi – metüül-tert-butüüleetri – tootmisel toorainena.
Levinud on ka hapnikku sisaldavad kütused – mootoribensiini konsistents erinevate estritega. Levinud metüül-tert-butüüleeter on mürgine aine ja paljudes riikides kasutatakse metüül-tert-butüüleetri asemel etüül-tert-butüüleetrit. Erilise koha hõivab maagaasist või koos metanooliga või metanoolist saadav dimetüüleeter, mis on suurepärane diislikütus. Suur entusiasm selle kütuse vastu avaldub Aasia riikides, esmalt Hiinas, kus seda kasutatakse majapidamises villitud gaasina, diislikütuse asemel ja elektrijaamade kütusena. Selle Hiinas tootmise peamine tooraine on kivisüsi.
Järjest rohkem on teadustööd biokütuste tootmisel erinevat tüüpi taastuvatest toorainetest, esmalt bioetanoolist ja biodiislist (USA standardi järgi võetakse biodiislikütusena taimse või loomse tooraine rasvhapete madala alküülestreid). ). Neid tooteid toodavad edukalt USA, EL riigid, Brasiilia jne. Eksperdid usuvad, et ainult majanduslikult põhjendatud teise põlvkonna biokütused, mis põhinevad toiduks mittekasutatavatel toorainetel keerulised protsessid muutused võivad maailma energiaportfelli mitmekesistada. Biokütuste tootmise ja kasutamise väljavaated Venemaal tekitavad tõsiseid kahtlusi.
Teiste mootorikütuste energia- ja toimivusnäitajate hinnangul on kasutatavamad kütuseliigid sünteetilised vesikütused (SHF), dimetüüleeter, tavalistele naftamootorikütustele lisatud hapnikuühendid. Need kütuseliigid on täielikult kasutatava energia ja tööomadustega, nende kasutamine sobib tegelikult ideaalselt olemasolevasse kütusetarbimise infrastruktuuri ega nõua sellesse infrastruktuuri täiendavaid investeeringuid. Väikesed konfiguratsioonid nõuavad dimetüüleetri sisseviimist.
Paljutõotavam mootorites rakendamiseks sisepõlemine kivisöe veeldamise saadused, tuleohtlikud gaasid ja nende töötlemise vesised saadused, alkoholid, taimeõlid, ka vesinikku kui energiamahukamat ja keskkonnasõbralikumat energiakandjat.
Gaaskütuste ja alkoholide kasutamisel vähenevad süsivesinike, CO ja lämmastikoksiidide heitkogused ning vesinik kütusena välistab CO ja süsivesinike tekke ohu, kuid koos NO2 emissiooni suurenemisega. Lisaks suureneb alkoholkütuste kasutamisel aldehüüdide sisaldus heitgaasides 2-4 korda.
Kaalutakse alternatiivsete kütuste tootmise võimalusi, mis põhinevad energia muundamise ja salvestamise ulatuslikel arendustel, kasutades vesiniku energiaelementi koos tuumaenergiaallikate kasutuselevõtuga. Suurimad tarbijad (kuni 90% kogutoodangust) on keemiatööstus (kuni 80% kogutarbimisest) ja naftatööstus. Tehnoloogiliselt arenenud riikides - USA-s, Lõuna-Koreas, tõusva päikese maal, Prantsusmaal, Lõuna-Aafrika Vabariigis ja Hiinas - on alustatud tööd kõrgtemperatuursete reaktorite kasutamisega vesinikuenergia tootmiseks. Selliste tehnoloogiate arendamine Venemaal aitab säilitada oma juhtivat positsiooni maailmas tuumaenergia valdkonnas.
Enamiku riikide strateegiad söest ja maagaasist kvaliteetsete sünteetiliste vesikütuste tootmiseks on suunatud nn CtL (Coal to Liquids) ja GtL (Gas to Liquids) tehnoloogiate arendamisele. Need tehnoloogiad kujutavad endast keemiliste tootmisseadmete kogumit söe ja maagaasi muundamiseks kõrgemateks süsivesinikeks, kütuseks ja keemiatoodeteks (sünteesgaasi tootmine metaanist, sünteesgaasi muundamine kõrgemateks süsivesinikeks Fischer-Tropschi meetodil, eraldamine ja lõpp kaupade töötlemine).
Tehnoloogiad võimaldavad töödelda sünteesgaasi paljudeks toodeteks – alates etüleenist ja alfa-olefiinidest kuni kõvade parafiinideni, mis on suures osas lineaarsed. Küllastumata süsivesinikke esindavad peamiselt alfa-olefiinid, mille aromaatsete ainete sisaldus on kõige väiksem. Kuid fraktsioonide koosseisu on võimalik mitmekesistada üsna suurtes piirides. Peamine parameeter on siin sünteesitemperatuur.
Nagu VNIIGAZ LLC spetsialistid märgivad, ei ole teadaolevatel tehnoloogiatel tehnoloogilise ahela ülesehituses põhimõttelisi erinevusi. Esimeses etapis saadakse süntees - gaas, 2. etapp - Fischer-Tropschi süntees ja 3. - süsivesinike raskete fraktsioonide rektifitseerimine ja sellele järgnev hüdrokrakkimine (või hüdroisomerisatsioon). Suurimatel naftat tootvatel ja naftatöötlemisettevõtetel – ExxonMobil, Shell, ConocoPhyllips, Chevron, Marathon, Statol, Syntroleum jt – on selliseid projekte teostamise erinevates etappides alates piloottehastest kuni tegutsevate ettevõteteni. Tegelikult pole maailmas enam ühtegi suurt nafta- ja gaasiettevõtet, sealhulgas OJSC Gazprom, kellel poleks oma tehnoloogiat gaasist kütuste tootmiseks, samas kui kõik ettevõtted püüavad olla tõenäolises projektis osalejad. GTL tehase loomisest ja ei litsentsi oma arendusi. Tavaliselt käsitleb see rühm ka seotud tehnoloogiaid metanooli muundamiseks bensiiniks (MtG), metanooli olefiiniks (MtO), olefiinidest bensiiniks (olefiinidest bensiiniks ja destillaatideks, MtGD) ning dimetüüleetri (DME) ja energia tootmiseks. põlvkonnast, sealhulgas metanoolist.
On selge, et metaani sünteesgaasiks muundamise tehnoloogiad põhinevad metaani aurureformimise ja osalise oksüdatsiooni reaktsioonidel. Sünteesgaasi CO:H2 suhe sõltub selle tootmismeetodist ja varieerub auru ja süsinikdioksiidi muundamisel. Süsivesinike sünteesi reaktsioonis on sõltuvalt katalüsaatorist CO:H2 suhe = 1:1,5 ja suurem. Soojusülekande takistused lahendatakse maagaasi autotermilise muundamise protsessides. Autotermiliste sünteesgaasiprotsesside arendamise liider on Haldor Topsoe, kes on projekteerinud tehaseid GtL projektide jaoks Lõuna-Aafrikas, Kataris ja Nigeerias.
Eksperdid on GTL-tööstuse arendusvõimaluste osas üsna optimistlikud. Loomulikult võimaldavad Fischer-Tropschi reaktsiooni järgi töötavate käitiste tooted naftadiislikütustega konkureerimise mõttes lahendada mitte globaalseid, vaid üksikuid piirkondlikke raskusi kütusevarustuse tagamisel. Selgemalt vaadeldakse võimalust kombineerida GTL-i ja GtL-seadmeid (praktiliselt väävlivabad ja vähese aromaatsete ühendite sisaldusega) klassikaliste naftatöötlemistehaste toodetega, et saada keskkonnaohutusnõuetele vastavaid kütuseid.
Venemaal on välja töötatud tehnoloogiad GTL-i tootmiseks maagaasist. Töös kirjeldatakse LTL-i tootmise madalat arengut madalrõhutehastes, mida iseloomustab väikseim etappide arv, madal protsessirõhk ning võimalus kasutada madalrõhu- ja bilansiväliste väljade gaasitoorainet. . Protsessil on paindlik võimsuse juhtimine, mitmekordse skaleerimise võimalus ja teatud majanduslikud omadused.
GTL-i ja väärtuslike keemiatoodete tootmise tooraineallikana on huvi kivisöe vastu praegu kasvanud. Riikides, kus on märkimisväärsed söevarud või oodatakse energianõudluse kasvu, tehakse intensiivselt uuringuid kivisöest erinevate toodete tootmiseks. Kuid teave sünteetiliste vedelate metallurgiliste metallide ja elektri tootmiseks kasutatava kivisöe igakülgse kasutamise tehnoloogia kohta, mis võimaldab paindlikult reageerida turu vajadustele ühe või teise toote, sealhulgas erinevate kivisöe klasside jaoks mõeldud toodete osas, on piiratud.
Sünteetilise mootorikütuse tootmise ja selle tööstusliku arendamise alast uuringuid teevad erinevad riigid, näiteks USA, Saksamaa, Lõuna-Aafrika Vabariik, Jaapan, Suurbritannia, Holland, Itaalia, Prantsusmaa, Norra jne.
Hiina, mis on maailmas söevarude poolest (USA ja Venemaa järel) kolmandal kohal, on maailmas liider nii tootmise (üle 2 miljardi tonni), tarbimise (34%) kui ka tööstuslike CtL-tehaste loomise osas. Kütuse- ja energiakompleks tarbib umbes 60% kogu kaevandatavast kivisöest. Plaanis on mitmete erinevate CtL-ettevõtete ehitamine, esmalt söekaevandavatesse põhjaprovintsidesse. Tööstustehased on plaanis rajada aastatel 2010 - 2011, kokku on Hiinas välja kuulutatud 30 erinevat CtL projekti, mille elluviimine võimaldab 2020. aastaks GTL osakaalu 10% kogu naftasaaduste tarbimisest, mis ületab tööstuse keskmine arengumäär maailmas.
Lahenduste jaoks tehnilisi probleeme Sünteetiliste vesikütuste tootmise protsessis söe toorainena töötlemisel kaalutakse plasmaenergiat kasutavaid tehnoloogiaid. Tehnoloogia rakendamise efektiivsus saavutatakse plasma kõrgeima energiakontsentratsiooni, kõrgeima temperatuuri ja keemilise aktiivsuse juures. Võrreldes klassikaliste tootmistehnoloogiatega (GTL saagis 120-140 kg/t kivisöe kohta) on GTL saagis ca 161 kg/t kivisöe kohta. Koos kõrgeima eritootlikkusega iseloomustab protsessi lihtsus, paindlikkus ja kompaktsed seadmed, kuid täiesti arusaadavatel põhjustel ei saa seda Venemaa majandus laialdaselt vajada.
Venemaal tehakse ka uuringuid kivisöest sünteetilise kütuse tootmise dilemma kohta. Vene Föderatsioonis viidi möödunud sajandi 70–80. aastatel läbi intensiivseid uuringuid, eksperimentaalseid ja projekteerimisarendusi, et luua pruun- ja kivisöe nafta rafineerimisel konkurentsivõimeline mootorikütuste ja keemiatoodete tootmine, peamiselt avakaevandamisel. maailma suurimad maardlad Kansko-Achinski, Kuznetski ja teiste söebasseinides.
GtL- ja CtL-tehnoloogiate elemendiks on süsivesinike süntees CO-st ja H2-st Fischeri-Tropschi meetodil, mis on katalüsaatori juuresolekul vaheldumisi ja paralleelselt toimuvate keemiliste reaktsioonide kompleksne süsteem. Süsivesinike sünteesi reaktsioonivõrrandid üldine vaade on esitatud allpool.
Alkaanide sünteesiks:
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
Alkeenide sünteesiks:
nCO + 2nH2 = CnH2n + nH2O
2nCO + nH2 = CnH2n + nCO2
3nCO + nH2O = CnH2n + 2nCO2
nCO2 + 3nH2 = CnH2n + 2nH2O
Alkoholide ja aldehüüdide puhul:
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
Ketoone, karboksüülhappeid ja estreid saab luua väikestes kogustes. Sünteesiprotsessi komplikatsioon on süsiniku moodustumine Buduaari reaktsiooni kaudu.
Fischer-Tropschi sünteesitooted omavad suurt praktilist tähtsust kivisöe keemilise toorainena, eriti tänu sellele, et need sisaldavad palju olefiine. Lõpptoodete koostist saab reguleerida sünteesi teostamise kriteeriumide konfiguratsiooniga: temperatuur, rõhk, obskurantistse konsistentsi koostis, katalüsaator, kokkupuuteaeg, protsessi tehnoloogiline disain. Suurim süsivesinike saagis sünteesil suhtega CO:H2 = 1:2, arvutatuna stöhhiomeetriliste võrrandite summa põhjal, on 208,5 g/m3.
Sünteesi optimeerimiseks on vaja arvesse võtta kompleksstöhhiomeetriat, termodünaamikat, keemilise interaktsiooni kineetikat võttes arvesse katalüsaatorite parameetreid, hüdrodünaamilist olukorda reaktoris, massi- ja soojusvahetusprotsesse. Seetõttu on süsivesinike sünteesiks heade tehnoloogiliste kriteeriumide valimine keeruline ülesanne, mille keerukus seisneb vajaduses omada täpseid teadmisi mõjumustrite kohta. tehnoloogilised omadused toote koostise ja üksteise kohta. Selle probleemi lahenduseks on protsessi identifitseerimine matemaatilist modelleerimist kasutades – võrrandite koostamine, mis kirjeldavad protsessi kineetikat, hüdrodünaamilist olukorda reaktoris, massi- ja soojusülekannet.
Sünteesi rakendamiseks on loodud tohutul hulgal reaktorikujundusi ja pakutud välja tohutul hulgal võimalusi tehnoloogiliste skeemide, sealhulgas tsirkulatsiooniskeemide korraldamiseks. Lõuna-Aafrika Vabariigis on Sasoli tehas töötanud alates 1983. aastast koguvõimsusega umbes 33 miljonit tonni kivisütt aastas või 4,5 miljonit tonni mootorikütust aastas. Tehnoloogia põhineb söe gaasistamisel Lurgi meetodil rõhu all, millele järgneb süsivesinike süntees Fischeri-Tropschi meetodil. Kolmest Fischeri-Tropschi sünteesimeetodist (protsess tolmuse katalüsaatori hõljuvas kihis Kelloggi firma meetodil, kõrgjõudlusega süntees statsionaarsel metallkatalüsaatoril Rurchemi-Lurgi meetodi järgi ja vedelfaasi süntees vastavalt Rheinpreuben-Koppersi meetod), ainult 1. ja osaliselt 2. töökogemuse põhjal tööstusettevõte Sasolburgis (Lõuna-Aafrika) on suhteliselt soodsad märkimisväärsete koguste mootorikütuste hankimiseks.
Töös on välja toodud üks võimalus süsivesinike sünteesireaktorite positiivsete ja negatiivsete parameetrite hindamiseks. Loojate üldistused on toodud tabelis 1.1.
Tabel 1.1 – Fischer-Tropschi sünteesireaktorid