Izbor tehnoloških shema proizvodnje jedan je od glavnih zadataka u projektiranju industrijskih poduzeća, budući da je tehnološka shema ta koja vam omogućuje određivanje slijeda operacija, njihovo trajanje i način, kao i određivanje mjesta opskrbe pomoćnih komponenti, začina i spremnika, omogućuje, uz dovoljno puno opterećenje opreme, smanjenje trajanja tehnološkog ciklusa, povećanje prinosa proizvoda i smanjenje gubitaka u pojedinim fazama prerade, eliminiranje pogoršanja kvalitete sirovina tijekom obrada. Pritom treba voditi računa moderni trendovi u tehnologiji izrade pojedinih skupina proizvoda i uvođenju nove progresivne opreme.

Tehnološka shema proizvodnje je sekvencijalni popis svih operacija i procesa prerade sirovina, počevši od trenutka primitka do puštanja u promet. Gotovi proizvodi, što ukazuje donesene odluke obrada (trajanje operacija ili procesa, temperatura, stupanj mljevenja itd.)

U projektiranom poduzeću, sukladno zadatku, proizvode se cjeloviti i restrukturirani proizvodi, pržene kobasice i poluproizvodi od mesa i kostiju.

Sirovine se mogu isporučivati ​​u proizvodnju u ohlađenom i smrznutom stanju. Poželjno je koristiti ohlađeno meso, jer ima veća funkcionalna i tehnološka svojstva. Kada koristite smrznuto meso, prvo ga morate odmrznuti. U tu svrhu poduzeće nudi komore za odmrzavanje. Odmrzavanje sirovina provodi se ubrzano, parno-zračnom smjesom, čime se smanjuje gubitak težine, a samim time smanjuje gubitak mesnog soka, a time i bjelančevina topljivih u vodi, vitamina, dušične ekstrakte, mineralne komponente, a također smanjuje trajanje procesa.

Za premještanje trupova iz komora za odmrzavanje i akumulaciju u odjel sirovina koriste se nadzemne tračnice, što olakšava transport sirovina. Reznica se također koristi u operacijama čišćenja i rezanja, što će također olakšati rad radnika, kao i smanjiti kontaminaciju sirovina, a samim tim i poboljšati kvalitetu gotovih proizvoda.

Umjesto platforme za rezanje trupova u odjeljku sirovina, paralelno sa stolovima predviđena je viseća staza za isticanje anatomskih dijelova. To će smanjiti vrijeme i napor za transport sirovina do radnika koji obavljaju rezanje.

Ambasador delikatesnih proizvoda proizvodi se ubrizgavanjem salamure u proizvod na štrcaljki s više igala PSM 12-4,5 I. Injektiranje salamure omogućuje smanjenje vremena soljenja, poboljšanje mikrobiološkog stanja i dobivanje sočnog proizvoda. I korištenje ovog injektora je zbog velika brzina ubrizgavanje, kao i ravnomjerna raspodjela salamure unutar proizvoda zbog veliki broj igle, uz injektor PSM 12-4,5 I, moguće je injektiranje rasola povećane viskoznosti.

Zatim se poprskana sirovina podvrgava masiranju. Proces masiranja je vrsta intenzivnog miješanja i temelji se na trenju komada mesa jedan o drugi i o unutarnje stijenke aparata.

Postupak masiranja omogućuje smanjenje vremena soljenja, pridonosi potpunijoj raspodjeli sastojaka stvrdnjavanja unutar proizvoda, a time i poboljšanju funkcionalnih i tehnoloških svojstava sirovina, a time i kvalitete gotovog proizvoda.

Za provedbu procesa masaže, projektirano poduzeće nudi opremu: VM-750, MK-600, UVM-400, koja vam omogućuje provođenje procesa masaže u vakuumskom okruženju, s dubinom do 80%, što povećava pozitivan učinak procesa, korištenje pulsirajućeg vakuuma, uzrokuje dodatnu kontrakciju / opuštanje mišićnih vlakana.

Šunke su restrukturirani proizvod. Sirovine su prethodno usitnjene u obliku brašna (16-25 mm) na vrhu ShchFMZ-FV-120, tijekom mehaničkog mljevenja, stanične strukture mišićnih vlakana su djelomično uništene, što pridonosi daljnjem povećanju međumolekularnog interakcija mišićnih proteina i ljekovitih sastojaka.

Potom se sirovine obrađuju u masažeru Eller Vacomat-750 uz dodatak salamure i daljnje masiranje. Prerađene šunke su proizvod s povećanim randmanima. To je moguće zahvaljujući proteinu soje sadržanom u pripravku salamure, koji omogućuje povećanje sposobnosti vezanja vode, stvaranja gela i adhezije. Protein soje također može poboljšati nježnost, sočnost, teksturu, konzistenciju, boju i rok trajanja proizvoda.

Masiranje malih komada omogućuje skraćivanje procesa masiranja i zrenja, a također omogućuje korištenje ostataka i ostataka velikih komada sirovina. Kako bi se izbjeglo stvaranje pjene tijekom masiranja koristi se vakum masažer koji također pozitivno utječe na boju i konzistenciju.

Mljeveno meso poludimljenih (prženih) kobasica sa soljenjem priprema se u miješalici za meso. SAP IMP 301, s malom snagom i potrošnjom energije, što pomaže u smanjenju troškova energije.

Za oblikovanje štruca prženih kobasica, šunke "Onega", "U ljusci" i orašastih plodova "Special" koristite univerzalnu vakuumsku štrcaljku (poluautomatsku) V-159 Ideal. Primjena vakuuma u procesu kalupljenja sprječava dodatno prozračivanje sirovina, osigurava potrebnu gustoću pakiranja, što dovodi do visokih organoleptičkih svojstava gotovog proizvoda, nestaje vjerojatnost oksidacije masti i povećava se stabilnost proizvoda pri skladištenju.

Kalupljenje šunke se vrši u umjetnoj ovojnici "Amiflex", čime se izbjegava pojava nedovoljno pečenih ili prepečenih kruhova. Zbog ujednačenosti kalibra, visoka elastičnost omogućuje dobivanje dugog kruha s glatkom površinom, bez gubitaka tijekom toplinske obrade i skladištenja; izvrsna prezentacija (bez gužvanja) gotovog proizvoda tijekom cijelog - roka valjanosti; mogućnost tipografskog označavanja, isjecanja, širok izbor boja.

Korištenje škara KORUND-CLIP 1-2.5 i ICH "TECHNOCLIPPER" omogućuje povećanje produktivnosti rada kako bi se smanjio udio ručni rad, mogućnost doziranja po dužini, čime se osigurava potrebna gustoća nadjeva štruca.

Toplinska obradašunke i delikatesni proizvodi proizvode se u univerzalnim termokomorama ElSy ETOM opremljenim generatorima dima. Prednost ovu opremu da komora može raditi u širokom temperaturnom rasponu (do 180 0 C), što omogućuje toplinsku obradu gotovo svih proizvoda. Kamere su također opremljene upravljanje programom, skup standardnih programa za obradu i mogućnost njihove prilagodbe.

Za rezanje kostiju i poluproizvoda dobivenih mesarstvom koristi se tračna pila PM-FPL-460, male instalirane snage, što smanjuje troškove energije.

Sva oprema u tehnološkim shemama je moderna, što omogućuje višestruko smanjenje vremena tehnološki proces, kroz funkcionalnost, poboljšati kvalitetu proizvoda i povećati produktivnost.

Osnovna tehnološka shema ne daje predodžbu o opremi u kojoj se odvijaju tehnološki procesi, njenom položaju po visini, kao ni o Vozilo ah, koristi se za premještanje sirovina, poluproizvoda i gotovih proizvoda. Na hardversko-tehnološkom dijagramu, u određenom redoslijedu (u tijeku proizvodnje), sva oprema koja osigurava odvijanje tehnoloških procesa i ostala s njom povezana oprema postrojenja (npr. transportna oprema), kao i elementi samostalnih funkcionalnih namjena (pumpe, ventili, senzori itd.).

Shema mora sadržavati: a) grafički pojednostavljen prikaz opreme u međusobno povezanoj tehnološkoj i instalacijskoj vezi; b) popis svih elemenata sheme (eksplikacija); c) tablica mjernih mjesta i kontrola procesnih parametara; d) tablicu simbola za komunikacije (cjevovodi).

Eksplikacija se postavlja iznad glavnog natpisa (na udaljenosti od najmanje 12 godina od njega) u obliku tablice, koja se popunjava odozgo prema dolje u obliku prikazanom na sl. 2.

Riža. 2. Eksplikacija elemenata hardversko-tehnološke sheme.

U stupcu "Oznaka" navedite odgovarajuće oznake elemenata kruga. Postoje dvije moguće oznake. Za prvi su svi elementi kruga označeni cijelim brojevima. Za drugo - slovima, na primjer: pužna preša - PŠ, pumpa - N, itd. slovima, na primjer: fermentori BA1, BA2, ... BA10. Za ventile i uređaje, visina numeričkog indeksa treba biti jednaka polovici visine slova, na primjer: B32 (drugi zaporni ventil), KP4 (četvrti ispitni ventil).

Riža. 1.

Označavanje elemenata kruga za uređaje, strojeve i mehanizme stavlja se izravno na slike opreme ili pored njih; za armature i instrumentaciju (KIP) - samo uz njihovu sliku.

U stupcu "Naziv" navedite naziv odgovarajućeg elementa, au stupcu "Količina" brojevi označavaju broj jedinica odgovarajućih elemenata sklopa.

U stupac "Napomena" unesite marku ili kratak opis elementa sklopa.

Sva oprema na dijagramu nacrtana je punim tankim linijama (0,3-0,5 gg), a cjevovodi i armature nacrtani su punim glavnim dva do tri puta debljim linijama.

Sva oprema na dijagramu prikazana je uvjetno prema danim grafičkim simbolima. U nedostatku simboličnog grafičkog označavanja određene opreme u smjernicama, shematski je prikazan njen strukturni nacrt, uz prikaz glavnih tehnoloških armatura, grotla, ulaza i izlaza glavnog proizvoda.

Razmnožavanje cjevovoda prikazano je shematski: moraju se odvojiti od glavnih glavnih cjevovoda, također prikazanih shematski, niže ili više opreme prikazane na dijagramu.

Simboli cjevovoda prikazani na sl. 3.

Riža. 3. Simboli cjevovoda

Tekuće i krute tvari označene su krutinom, a plin i para konturnim jednakostraničnim strelicama.

Kretanje glavnog proizvoda kroz shemu prikazano je punom linijom - od sirovina do gotovih proizvoda. U ovom slučaju, glavni tok proizvoda je prikazan podebljanom linijom.

Komunikacije za druge tvari, za razliku od onih u trgovini, ne bi trebale biti prikazane kao puna linija, već s razmakom svakih 20-80 mm; u tim intervalima ispišite digitalne oznake usvojene za određenu tvar.

Moguće prikazivanje komunikacija linijama određene boje, ali uz obvezno umnožavanje digitalnih oznaka.

Norma je usvojila brojčane oznake za 27 tvari. Ako je u dijagramu potrebno prikazati cjevovode za tvari koje nisu navedene u standardu, tada se na slici odgovarajuće komunikacije stavlja broj, počevši od 28 i dalje.

Uvjetne slike i oznake cjevovoda usvojene na dijagramu moraju se dešifrirati u tablice simbola u obliku prikazanom na sl. 4.

Stol je postavljen u donji lijevi kovani lim.

Riža. 4. .

Na svakom cjevovodu, u blizini mjesta njegovog izvlačenja (dovoda) iz (na) glavni ili mjesta njegovog spajanja (odspajanja) na (od) aparata ili stroja, pričvršćene su strelice koje označavaju smjer strujanja.

Tehnološke sheme izvode se na listovima papira za formate crteža A0, A1, A2, A3, A4. Dodatni formati dobivaju se povećanjem stranica glavnih za vrijednosti koje su višestruke veličine 297 i 210 godina A4 formata.

Glavni natpis postavljen je u desni kovani list i izveden u obliku prikazanom na sl. 5.

Riža. 5. Oblik glavnog natpisa.

Postavljanje dodatnog stupca (veličina 70 (14 godina) za ponovno bilježenje oznake dokumenta prikazano je na sl. 6.

Izrada hardversko-tehnološke sheme započinje crtanjem na listovima papira za crtanje (prikladnije od milimetra) tankih vodoravnih linija razina s oznakama duž visine podova industrijskih prostora. Zatim se crtaju odgovarajuće uvjetne grafičke oznake za tehnološku opremu, uključujući i pomoćnu (skladišta, sabirnice, mjerni spremnici, sifoni, kanalizacijski prijemnici, taložnici, pumpe, kompresori, odvodnici požara, specijalna vozila itd.).

Riža. 6. Postavljanje glavnog natpisa i dodatnih stupaca na listove: 1 - glavni natpis; 2 - dodatni stupac.

Postavljanje opreme na dijagramu mora nužno odgovarati njenom položaju na podu, jer je povezano s prisutnošću vozila. Grafički prikazujući konvencije opreme, ne pridržavaju se mjerila, već zadržavaju određenu proporcionalnost.

Na crtežu hardversko-tehnološke sheme trebaju biti prikazani materijalovodi, upozoravajući i klizni ventili, koji su neophodni za pravilno i sigurno odvijanje tehnološkog procesa. Na aparatima i cjevovodima označeni su svi instrumenti i uređaji za podešavanje (aktuatori i senzori), kao i mjesta uzorkovanja potrebna za pravilnu kontrolu i upravljanje procesom.

Točka mjerenja parametra označena je krugom s rednim brojem unutar (na primjer, 5 - temperatura, 6 - tlak).

Mjesta označena na opremi i cjevovodima za ugradnju instrumenata za mjerenje i kontrolu temperature, tlaka, troškova radnog medija i sl. upisuju se u tablicu (slika 7).

Armature i instrumenti, koji su instalirani na opremi, trebaju biti prikazani na dijagramu prema njihovom položaju koji odgovara stvarnosti i prikazani, odnosno, konvencionalnom grafičkom slikom.

Riža. 7. .

Početak tehnološkog procesa prikazan je na listovima nužno s lijeve strane, a kraj - s desne strane, iako je položaj opreme u industrijski prostori ne ispunjava uvijek ove uvjete. Oprema u dijagramu smještena je iza glavnog toka proizvoda.

U slučaju postavljanja opreme na nekoliko paralelnih linija (na primjer, u slučaju izrade sheme punjenja vina bačvom i bocom), shema se poslužuje na dvije paralelne razine (kako se ne bi rastezala), ali označavajući istu oznaku razine poda. Ako je proizvodnja višefazna, hardversko-tehnološka shema izrađuje se za svaku fazu posebno, odnosno prema tehnološkoj shemi proizvodnje.

U hardversko-tehnološkoj shemi nema potrebe crtati svu opremu koja radi paralelno, npr. prihvatne lijevka, fermentore, filtre i sl. Crta se broj uređaja potrebnih za potpuni prikaz slijeda tehnoloških procesa. Istodobno, popis elemenata sheme mora navesti ukupan broj komada opreme za jednu namjenu.

Ako je na dijagramu prikazana ista vrsta opreme, potrebno je zabilježiti specifičnosti njezine uporabe i označiti različitim indeksima ili brojevima, na primjer, centrifuga za vinski materijal i centrifuga za talog kvasca. Potrebno je postaviti slike opreme što je moguće kompaktnije, ali vodeći računa o potrebnim intervalima za komunikaciju proizvoda spojenih na strojne uređaje na mjestima gdje su oni stvarno povezani. Linije cjevovoda prikazane su na dijagramu vodoravno i okomito paralelno s linijama okvira lima. Slika komunikacije ne smije prelaziti sliku opreme. Ako postoji međusobno križanje slika, prave se krugovi.

Zbog velike duljine komunikacijske linije proizvoda između pojedinih uređaja, u iznimnim slučajevima može doći do prekida. Istodobno, na jednom kraju prekinute linije pokazuju na koju poziciju u dijagramu treba spojiti ovu liniju, a na suprotnom kraju, s koje pozicije treba spojiti. Vodoravna ili okomita razina prijeloma je sačuvana.

Na komunikacijskim linijama koje pokazuju uvođenje sirovina u proizvodnju ili uklanjanje gotovih proizvoda i otpada, napravljen je natpis koji označava odakle ovaj ili onaj proizvod dolazi ili gdje se treba isporučiti. Na primjer, na retku koji označava opskrbu alkoholom pišu "Iz skladišta alkohola"; na retku, koji označava izlaz proizvoda "Do sastava gotovog proizvoda", itd.

Dodatno je dan primjer strojno-tehnološke sheme za dobivanje bijelih stolnih vinskih materijala.

Glavni aparat tehnološke sheme je oksidacijska kolona. To je cilindar s proširenim gornjim dijelom, koji ima ulogu hvatača prskanja, visine 12 metara i promjera 1 metar. Kolona je izrađena od aluminija ili krom-nikal čelika, koji nije jako osjetljiv na koroziju u okruženju octene kiseline. Kolona ima unutarnje police između kojih se nalaze spiralni hladnjaci za odvođenje reakcijske topline i nekoliko cijevi za dovod kisika.

Poglavlje 9. Proizvodnja etilbenzena.

Primjena etilbenzola: koristi se u proizvodnji stirena, važne sirovine za proizvodnju niza polimera, polistirena koji se koristi u automobilskoj industriji, elektro i radio industriji, u proizvodnji kućanskih potrepština i ambalaže, u proizvodnji katalizatori smole ionske izmjene za proizvodnju aditiva kisika u proizvodnji reformuliranog benzina itd. .d.

U industriji se etilbenzol dobiva interakcijom benzena s etilenom:

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

Istovremeno s glavnom reakcijom javlja se niz nuspojava. Sekvencijalne reakcije alkilacije su od najveće važnosti:

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.)

Za suzbijanje sporednih reakcija (2-4) proces se provodi u suvišku benzena (molarni omjer etilen:benzen = 0,4:1), pri temperaturi od oko 100 0 C i tlaku od 0,15 MPa.

Da bi se ubrzala glavna reakcija (1), proces se provodi u prisutnosti selektivnog katalizatora. Kao katalizator koristi se kompleksni spoj AlCl 3 i HCl s aromatskim ugljikovodicima koji je u tekućoj fazi.

Heterogeni katalitički proces, ograničavajući stupanj:

difuzija etilena kroz granični film katalitičkog kompleksa aluminij klorida. Reakcija alkilacije je vrlo brza.

U odabranim uvjetima pretvorba etilena je 98-100%, glavna reakcija (1) je ireverzibilna, egzotermna.

Za povećanje stupnja iskorištenosti sirovina organizira se reciklaža benzena.

Katalizator aluminijev klorid potiče reakciju transalkilacije dietilbenzena:

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

Zbog toga se male količine dietilbenzena vraćaju u reaktor alkilatora za transalkilaciju.

Reakcija transalkilacije doprinosi gotovo potpunoj pretvorbi etilena i benzena u etilbenzen.

Sljedeći glavni čimbenici utječu na procese alkiliranja i transalkiliranja: koncentracija katalizatora (aluminijev klorid), promotor (klorovodična kiselina), temperatura, vrijeme kontakta, molarni omjer etilena i benzena i tlak.

Tehnološka shema za proizvodnju etilbenzola.

Slika 9.1. Tehnološka shema proizvodnje etilbenzola uz korištenje katalizatora na bazi AlCl 3 .

1,3,15-17 - destilacijske kolone, 2 - Firentinska posuda, 4 - reaktor za pripremu katalizatora, 6 - kondenzator, 7 - separator tekućina-tekućina, 8,9,11,13 - skruberi, 10,12 - pumpe, 14 - grijač, 18 - vakuumski prijemnik, 19 - polialkilbenzenski hladnjak, I - etilen, II - benzen, III - dietilbenzeni, IV - alkalna otopina, V - etilbenzen, VI - polialkilbenzeni, VII - do vakuumskog voda, VIII - voda, IX - plinovi do baklje, X- etil klorid i aluminijev klorid, XI- otpadna voda.

U dvokolonskoj jedinici heteroazeotropne destilacije, koja se sastoji od destilacijske kolone 1, destilacijske kolone 3 i firentinske posude 2, suši se početni benzen. Dehidrirani benzen uklanja se s dna kolone 1, od čega dio ulazi u aparat 4 za pripremu otopine katalizatora, a ostatak kao reagens u reaktor 5. I svježi i reciklirani benzen ulaze u kolonu 1. Gornji tokovi pare kolona 1 i 3 su heteroazeotropne smjese benzena i vode. Nakon kondenzacije u kondenzatoru i odvajanja u Florentinskoj posudi 2, gornji sloj, razvodnjeni benzen, ulazi u kolonu 1, a donji sloj, voda koja sadrži benzen, šalje se u kolonu 3.

Katalitički kompleks priprema se u aparatu s mješalicom 4 u koji se unosi benzen, kao i aluminijev klorid, etilen klorid i polialkilbenzeni. Reaktor se puni otopinom katalizatora, a zatim se tijekom procesa otopina katalizatora dovodi na nadopunjavanje, jer se djelomično uklanja iz reaktora za regeneraciju, a također i s reakcijskom vodom.

Reaktor za alkilaciju je kolonski aparat 5, u kojem se toplina reakcije uklanja dovođenjem ohlađenih sirovina i isparavanjem benzena. Otopina katalizatora, osušeni benzen i etilen dovode se u donji dio reaktora 5. Nakon propuštanja mjehurića, neizreagirana smjesa plina i pare uklanja se iz reaktora i šalje u kondenzator 6, gdje je prije svega benzen ispario u reaktor je kondenziran. Kondenzat se vraća u reaktor, a nekondenzirani plinovi koji sadrže značajne količine benzena i HCl ulaze u donji dio pročistača 8, raspršenog polialkilbenzenom da uhvati benzen. Otopina benzena u polialkilbenzenima šalje se u reaktor, a nekondenzirani plinovi ulaze u pročišćivač 9, navodnjavan vodom za hvatanje klorovodične kiseline. Razrijeđena klorovodična kiselina šalje se na neutralizaciju, a plinovi - na povrat topline.

Otopina katalizatora, zajedno s produktima alkilacije, ulazi u taložni spremnik 7, čiji se donji sloj (otopina katalizatora) vraća u reaktor, a gornji sloj (produkti alkilacije) se šalje u donji dio pročišćivača 11 pomoću pumpa 10. Čistači 11 i 13 dizajnirani su za ispiranje klorovodika i aluminijevog klorida otopljenog u alkilatu. Ispirač 11 navodnjava se otopinom lužine, koju pumpa pumpa 12. Za napajanje, svježa lužina se dovodi u struju recirkulacije lužine u količini potrebnoj za neutralizaciju HCl. Zatim, alkilat ulazi u donji dio skrubera 13, navodnjen vodom, koja ispire lužinu iz alkilata. Vodena otopina lužine šalje se na neutralizaciju, a alkilat kroz grijač 14 šalje se na destilaciju u kolonu 15. U destilacijskoj koloni 15 heteroazeotrop benzena s vodom se oslobađa u destilat. Benzen se šalje u kolonu 1 na dehidraciju, a destilacijski ostatak se šalje na daljnje odvajanje u destilacijsku kolonu 16 da se izolira etilbenzen kao destilat. Donji produkt kolone 16 šalje se u destilacijsku kolonu 11 polialkilbenzena u dvije frakcije. Gornji produkt se šalje u aparat 4 i reaktor 5, a donji produkt se uklanja iz sustava kao ciljni proizvod.

Hardverski dizajn procesa.

Proces alkilacije benzena etilenom u prisutnosti katalizatora na bazi AlCl 3 je tekuća faza i odvija se uz oslobađanje topline. Za proces se mogu ponuditi tri vrste reaktora.Najjednostavniji je cijevni aparat (slika 9.2.), u čijem se donjem dijelu nalazi snažna mješalica namijenjena emulgiranju otopine katalizatora i reagensa. Ova vrsta uređaja često se koristi za organizaciju šaržnog procesa.

sl.9.2. cijevni reaktor.

Reagensi: benzen i etilen, kao i otopina katalizatora dovode se u donji dio reaktora. Emulzija se diže uz cijevi, a hladi se vodom koja se dovodi u prsten. Produkti sinteze (alkilati), neizreagirani benzen i etilen, kao i otopina katalizatora uklanjaju se iz gornjeg dijela reaktora i ulaze u separator. U separatoru se otopina katalizatora odvaja od ostatka proizvoda (alkilat). Otopina katalizatora se vraća u reaktor, a alkilati se šalju na odvajanje.

Kako bi se osigurao kontinuitet procesa, koristi se kaskada od 2-4 cijevna reaktora.

Riža. 9.3. Kaskada od dva reaktora.

Otopina katalizatora dovodi se u oba reaktora, a reagensi se uvode u gornji dio prvog reaktora. Oba reaktora su šuplje posude s mješalicama. Toplina se uklanja uz pomoć vode koja se dovodi u "košulje". Reakcijska masa iz gornjeg dijela prvog reaktora ulazi u separator, iz kojeg se donji (katalizatorski) sloj vraća u reaktor, a gornji u sljedeći reaktor. Iz gornjeg dijela drugog reaktora reakcijska masa također ulazi u separator. Donji sloj (katalizator) iz separatora ulazi u reaktor, dok se gornji sloj (alkilati) šalje na odvajanje.

Kontinuirana alkilacija benzena s etilenom može se provesti u kolonama s mjehurićima.

sl.9.4. Reaktor stupnog tipa.

Unutarnja površina stupova zaštićena je kiselootpornim pločama. Gornji dio kolona ispunjen je Raschigovim prstenovima, ostatak je ispunjen otopinom katalizatora. Benzen i etilen se dodaju na dno kolone. Plinoviti etilen, mjehurićima kroz kolonu, intenzivno miješa reakcijsku masu. Pretvorba reaktanata ovisi o visini sloja katalizatora. Djelomično se toplina odvodi kroz "košulju" podijeljenu na dijelove, a ostatak topline odvodi se zagrijavanjem reagensa i isparavanjem viška benzena. Pare benzena, zajedno s drugim plinovima, ulaze u kondenzator, u kojem se benzen uglavnom kondenzira. Kondenzat se vraća u reaktor, a nekondenzirani materijali se uklanjaju iz sustava radi odlaganja. U tom slučaju možete postaviti autotermalni način rada mijenjanjem tlaka i količine ispušnih plinova.

Proces se svrsishodno provodi pri tlaku od 0,15-0,20 MPa i maloj količini ispušnih plinova. U tom slučaju temperatura ne prelazi 100 0 C i stvaranje gume se smanjuje.

Otopina katalizatora, zajedno s produktima alkilacije i neizreagiranim benzenom, uklanja se s vrha kolone (prije pakiranja) i šalje u separator. Donji (katalizator) sloj se vraća u kolonu, a gornji (alkilatni) sloj se šalje na odvajanje.

Nakon izrade operativne sheme, počinje se izrađivati ​​osnovna tehnološka shema, koja je zapravo hardverski dizajn operacijske dvorane. Može se smatrati da se sastoji od niza tehnoloških čvorova. Tehnološka cjelina je aparat (stroj) ili skup aparata s cjevovodom i armaturom u kojima započinje i potpuno završava jedan od fizikalno-kemijskih ili kemijskih procesa.

Tehnološke jedinice uključuju objekte kao što su kolektori, mjerni spremnici, pumpe, kompresori, puhala plina, separatori, izmjenjivači topline, destilacijske kolone, reaktori, kotlovi za otpadnu toplinu, filtri, centrifuge, taložnice, drobilice, klasifikatori, sušači, isparivači, cjevovodi, cjevovod armatura, sigurnosni uređaji, senzori i uređaji za upravljanje i automatizaciju, mehanizmi i uređaji za pokretanje i regulaciju.

Veliku većinu ovih uređaja i strojeva proizvodi industrija i standardizirani su. Informacije o vrstama proizvedenih strojeva i uređaja, njihovom dizajnu i karakteristikama mogu se dobiti iz raznih referentnih knjiga, kataloga proizvoda tvornica, publikacija industrijskih i informacijskih instituta, promotivnih materijala i industrijskih znanstvenih i tehničkih časopisa.

Ali prije izrade tehnološke sheme potrebno je razjasniti niz zadataka koji se rješavaju u ovoj fazi rada. To je, prije svega, osiguranje zaštite i sigurnosti na radu. Stoga u tehnološkoj shemi treba predvidjeti sredstva za sprječavanje prekomjernog tlaka (sigurnosni ventili, eksplozivne membrane, hidrauličke brtve, rezervoari za nuždu), sustave za stvaranje zaštitne atmosfere, sustave hlađenja u nuždi itd.

U fazi sinteze tehnološke sheme rješava se pitanje smanjenja troškova pumpanja proizvoda. Gravitaciju treba koristiti što je više moguće za prijenos tekućina od aparata do aparata. Stoga je već ovdje osiguran potreban višak jednog aparata nad drugim.

U ovoj fazi određuje se skup topline i rashladnih tekućina koje će se koristiti u procesu. Trošak jedinice topline ili hladnoće ovisi o dostupnosti nositelja energije u poduzeću i njegovim parametrima. Najjeftinije rashladne tvari su zrak i reciklirana industrijska voda. Ekonomski je povoljno prenijeti većinu topline na ova jeftina rashladna sredstva i ukloniti samo zaostalu toplinu skupim rashladnim sredstvima (ohlađena voda, slana otopina, tekući amonijak itd.). Dimni plinovi su najjeftiniji nositelji topline, ali nisu transportni.

Za izradu osnovne tehnološke sheme na listu milimetarskog papira prvo se nacrtaju linije kolektora za dovod i odvod tokova materijala, nosača topline i rashladnih sredstava, ostavljajući slobodnu traku visine 150 mm u donjem dijelu lista, gdje će se kasnije postaviti instrumentacija i upravljačka oprema. Preporuča se crtanje vodova kolektora plina na vrhu lista, a vodova kolektora tekućine na dnu. Nakon toga, na ravnini lista između kolektora postavljaju se uvjetne slike uređaja i strojeva potrebnih za obavljanje operacija u skladu s razvijenom shemom rada. Uvjetne slike strojeva i uređaja nemaju mjerilo. Horizontalni razmak između njih nije reguliran, mora biti dovoljan za smještaj vodova protoka materijala i opreme za upravljanje i automatizaciju. Raspored uvjetnih slika duž okomice trebao bi odražavati stvarni višak uređaja nad drugim bez poštivanja mjerila. Uvjetne slike strojeva i aparata postavljenih na ravninu lista povezane su linijama tokova materijala i dovode se linije rashladnih sredstava i nosača topline. Numeriranje položaja uređaja i strojeva vrši se s lijeva na desno.

Prilikom izrade tehnološke sheme posebnu pozornost treba posvetiti cjevovodu njegovih pojedinačnih čvorova. Primjer takvog vezanja prikazan je na sl. 5.3. Ovdje je prikazana jedinica apsorpcije komponente mješavine plina u tekućini. Normalan rad apsorpcijske jedinice ovisi o stalnosti temperature, tlaka i omjera količine plina i apsorbenta. Usklađenost s ovim uvjetima postiže se ugradnjom sljedećih uređaja i armature.

Na dovodu plina (I): otvor mjerača protoka, uzorkivač, tlačna i temperaturna glava.

Na izlazu plina (II): dijafragma mjerača protoka, uzorkivač, naglavak za mjerenje temperature, naglavak za mjerenje tlaka, regulacijski ventil koji održava konstantan tlak „do sebe“, tj. u apsorberu.

Na dovodnom vodu svježeg apsorbenta (III): otvor mjerača protoka ili rotametar, uzorkivač, nastavak za mjerenje temperature, kontrolni ventil spojen na regulator omjera apsorpcije plina.

Na izlaznom vodu zasićenog apsorbenta (IV): otvor mjerača protoka ili rotametar, nastavak za mjerenje temperature, regulacijski ventil spojen na regulator razine tekućine na dnu apsorbera.

Prilikom izrade tehnološke sheme treba imati na umu da regulacijski ventili ne mogu služiti kao uređaji za zatvaranje. Stoga na cjevovodu treba predvidjeti zaporne ventile s ručnim ili mehaničkim pogonom (ventili, zasuni), a za zatvaranje regulacijskih ventila treba predvidjeti obilazne (obilazne) vodove.

Nacrtani dijagram je preliminaran. Nakon provedbe preliminarnih materijalnih i toplinskih proračuna u razvijenoj tehnološkoj shemi treba analizirati mogućnosti povrata topline i hladnoće tehnoloških tokova materijala.

Tijekom procesa projektiranja mogu se izvršiti i druge izmjene i dopune tehnološke sheme. Konačni projekt tehnološke sheme izrađuje se nakon donošenja glavnih projektnih odluka o proračunu i izboru reaktora i aparata, nakon razjašnjenja svih pitanja vezanih uz smještaj i smještaj aparata projektirane proizvodnje.

Dakle, ponekad se pri odabiru opreme mora suočiti s činjenicom da se neki od njegovih tipova ili ne proizvode u Rusiji ili su u fazi razvoja. Nepostojanje bilo kakvog stroja ili aparata potrebnih karakteristika, izrađenih od konstrukcijskog materijala koji je stabilan u određenom okruženju, često zahtijeva promjenu pojedinih čvorova tehnološke sheme i može poslužiti kao razlog za prelazak na drugi, ekonomski manje isplativ. metoda za dobivanje ciljnog proizvoda.

Tehnološka shema ne može biti konačna dok se ne izvrši raspored opreme. Na primjer, prema izvornoj verziji, trebalo je gravitacijom prenijeti tekućinu iz aparata u aparat, što se nije moglo izvesti prilikom izrade projekta za postavljanje opreme. U ovom slučaju potrebno je predvidjeti ugradnju dodatnog prijenosnog spremnika i crpke koji se primjenjuju na tehnološku shemu.

Konačna tehnološka shema izrađuje se nakon izrade svih dijelova projekta i crta se na standardnim listovima papira u skladu sa zahtjevima ESKD-a.

Nakon toga se izrađuje opis tehnološke sheme uz koju se prilaže specifikacija. U specifikaciji je naveden broj svih uređaja i strojeva.

Rezerva opreme odabire se uzimajući u obzir raspored preventivnog održavanja i svojstva tehnološkog procesa.

Opis tehnološke sheme dio je obrazloženja naselja. Preporučljivo je opisati shemu za pojedine faze tehnološkog procesa. Na početku treba naznačiti koje se sirovine dopremaju u radionicu, kako dolaze, gdje i kako se skladište u radionici, kojoj primarnoj obradi prolaze, kako se doziraju i ubacuju u aparat.

Pri opisu stvarnih tehnoloških operacija, ukratko se izvješćuje o dizajnu aparata, načinu utovara i pražnjenja, karakteristikama procesa koji je u tijeku i načinu izvođenja (periodički, kontinuirani), glavnim parametrima procesa (temperatura, tlak i sl.), navedeni su načini njezine kontrole i regulacije, otpad i nusproizvodi.

Opisane su prihvaćene metode unutartrgovinskog i međutrgovinskog transporta proizvoda. U opisu treba navesti sve sheme, uređaje i strojeve prikazane na crtežu, uz naznaku brojeva koji su im dodijeljeni prema shemi.

Analizirana je pouzdanost razvijene tehnološke sheme i naznačene su metode korištene za poboljšanje njezine stabilnosti.

1.
Sadašnje stanje petrokemijske sinteze. Glavni proizvodi i tehnologije
Razvoj ostalih vrsta goriva i novi pravci u oblasti prerade prirodni gas i drugi izvori ugljika. Tehnologije za sintezu dimetil etera iz biomase i sinteznog plina. Značajke nestandardnih procesa dobivanja goriva.
kontrolni rad, dodano 04.09.2010

2.
Pročišćavanje pretvorenog plina od ugljičnog monoksida
Opis metode pretvorbe za proizvodnju vodika kao njegove redukcije iz vodene pare ugljičnim monoksidom sadržanim u produktima rasplinjavanja goriva. Analiza tehnološke sheme procesa, značajke otpadnih i korištenih kemijskih reaktora.
seminarski rad, dodan 22.10.2011

3.
Usporedna analiza: metode za proizvodnju sinteznog plina
Metode proizvodnje sinteznog plina, rasplinjavanje ugljena. Nova inženjerska rješenja u plinofikaciji ugljena. Pretvorba metana u sintezni plin. Fischer-Tropschova sinteza. Hardversko i tehničko projektiranje procesa. Proizvodi dobiveni na bazi sinteznog plina.
diplomski rad, dodan 01.04.2009

4.
Vodik je gorivo budućnosti
Proučavanje fizikalnih i kemijskih parametara vodika, metode njegove proizvodnje i primjene. Značajka Baconove gorivne ćelije vodik-kisik, pohrana energije s rasporedom opterećenja. Analiza sastava kozmičkog goriva, posebna uloga platine.
seminarski rad, dodan 11.10.2011

5.
Sinteza metanola
Sinteza metanola iz ugljičnog monoksida i vodika. Tehnološke karakteristike metanola (metilnog alkohola). Primjena metanola i perspektive razvoja proizvodnje. Sirovinski izvori za proizvodnju metanola: čišćenje sinteznog plina, sinteza, rektifikacija sirovog metanola.
kontrolni rad, dodano 30.03.2008

6.
Vodik kao još jedan izvor goriva
Značajke načina proizvodnje i skladištenja vodika, metode njegove isporuke vodika. Generatori vodika elektrolizom za proizvodnju, prednosti njihove uporabe. Sastav jedinice za elektrolizu HySTAT-A. Vodik kao bezopasni kandidat za benzin.
prezentacija, dodano 29.09.2012

7.
Kemijska prerada ugljikovodičnih sirovina
Uloga ugljikovodika kao kemijske sirovine. Prijem početnih sirovina i glavne petrokemijske proizvodnje. Značajka petrokemijske robe. Struktura petrokemijskog i plinskog kompleksa Rusije. Inovativni razvoj industrije.
seminarski rad, dodan 24.06.2011

8.
Faza čišćenja pretvorenog plina od ugljičnog dioksida
Fizikalno-kemijske osnove procesa proizvodnje amonijaka, značajke njegove tehnologije, glavne faze i svrha, količine u sadašnjoj fazi. Svojstvo početne sirovine. Analiza i ocjena tehnologije čišćenja pretvorenog plina od ugljičnog dioksida.
seminarski rad, dodan 23.02.2012

9.
Povezani naftni plinovi
Bit pojma "naftni plinovi". Odgovarajuće obilježje sastava pratećih naftnih plinova. Pronalaženje nafte i plina. Značajke proizvodnje plina. Prirodni benzin, propan-butovska frakcija, suhi plin. Korištenje pratećih plinova iz nafte. Načini korištenja APG-a.
prezentacija, dodano 18.05.2011

10.
Razvoj kemijske tehnologije na temelju sinteznog plina
Ispitivanje mogućnosti uvođenja sinteznog plina kao alternativne naftne sirovine, njegova uloga u suvremenoj kemijskoj tehnologiji. Dobivanje metanola, reakcija ukupnog stvaranja. Produkti Fischer-Tropschove sinteze. Mehanizam hidroformilacije olefina.
sažetak, dodan 27.02.2014

Drugi radovi poput Moderne tehnologije rasplinjavanje

Nalazi se na http://www.allbest.ru/

1. Stanje istraživački rad u području proizvodnje goriva i energije iz ugljikovodičnih sirovina
Glavni izvori goriva i energije u suvremenom svijetu su prirodni ugljikovodični plinovi, vodenasta ulja i čvrste organske tvari, što uključuje naftni bitumen, škriljevac i ugljen. Izvor sirovina za proizvodnju motornih goriva i proizvoda osnovne organske sinteze kroz proteklo stoljeće bila je i ostala nafta. Ali sada se situacija počinje mijenjati. Stope rasta istraženih rezervi nafte više ne prate njezinu potrošnju. Cijene sirove nafte porasle su od 1999. do 2008. 8 puta. Smanjenje rezervi nafte, u načelu, može se nadoknaditi tijekom mnogih desetljeća razvojem drugih potrebnih minerala. Ugljen, čije će zalihe pri današnjoj potrošnji trajati više od 1000 godina, dugoročno može zauzeti dominantnu poziciju u svjetskoj energetskoj industriji na temelju novih tehnoloških rješenja. Prema procjenama stručnjaka, u 2015. udio nafte na svjetskom energetskom tržištu smanjit će se na 36-38%, dok će udio plina porasti na 24-26%, ugljena na 25-27%, udio hidro i nuklearna energija morat će 5-6%. Obujam proizvodnje ugljena do 2015. godine u Rusiji iznosit će 335 milijuna tona godišnje. .
Razvoj industrije prerade nafte u svijetu trenutno se opravdava povećanjem potražnje za motornim gorivima, petrokemijskim proizvodima i smanjenjem upotrebe rafiniranih proizvoda u energetskom i industrijskom sektoru gospodarstva. u SAD i Zapadna Europa Naime, cijeli obujam ozbiljnih ulaganja iskorišten je za izgradnju novih sekundarnih procesa rafiniranja i poboljšanja svojstava međuproizvoda primarne prerade nafte, čime se poboljšavaju ekološka svojstva proizvoda iz postojećih postrojenja.
Glavni zadatak ruske naftne industrije, uzimajući u obzir omjer cijena sirove nafte, kotlovskog i motornog goriva, globalne trendove u korištenju naftnih derivata, također je povećanje dubine prerade. Ali, globalni trendovi u naftno-plinskom kompleksu - povećanje dubine i učinkovitosti prerade ugljikovodičnih sirovina, povećanje svojstava naftnih proizvoda, razvoj petrokemije općenito - ne odnose se na Rusiju, i zapravo tehnička razina razvoja rafiniranja nafte i plinske kemije, proizvodnje sintetskih goriva i ugljikovodičnih sirovina za kemijsku i petrokemijsku industriju, u strateški plan utvrđuje usklađenost rudarsko-kemijskih kompleksa, općenito.
U sadašnjoj fazi za provedbu razvojnog programa proizvodna baza Petrokemijska industrija jako je oduševljena tehnologijama koje se temelje na korištenju novih generacija katalitičkih sustava. Prvo, tehnologije koje osiguravaju stvaranje visokooktanskog benzina kao komponente, uklj. sintetsko vodeno gorivo, te osnovne sirovine za petrokemiju (olefini, aromatski ugljikovodici, sirovine za dobivanje čađa). Takve tehnologije uključuju duboki katalitički kreking, komplekse za proizvodnju aromatskih ugljikovodika, uključujući one iz ukapljenih ugljikovodičnih plinova, katalitičku pirolizu i proizvodnju sintetskog vodenog goriva. Ovi procesi osiguravaju sirovinsku bazu za razvoj i povećavaju učinkovitost osnovnih procesa osnovne organske sinteze. .
Kao dio rješenja za poteškoće uključivanja u obradu različiti tipovi ugljikovodične sirovine, poboljšanje svojstava goriva, povećana pažnja posvećuje se proizvodnji ostalih goriva. Teorijske nijanse i pojedina tehnološka rješenja za proizvodnju goriva i energije iz različitih vrsta organskih sirovina pomno su razmotrena u nizu prepoznatljivih monografija, prikaza i članaka bliske budućnosti, što ukazuje na aktualnost i kontinuirani interes ove dileme.
Postoje tri skupine ostalih motornih goriva: sintetička (umjetna) vodenasta goriva dobivena od netradicionalnih organskih sirovina i po radnim svojstvima slična naftnim gorivima; konzistentnost naftnih goriva sa spojevima koji sadržavaju kisik (alkoholi, eteri, emulzije voda-gorivo), koji su slični učinkom konvencionalnim naftnim gorivima; goriva nenaftnog podrijetla, koja se po svojstvima razlikuju od konvencionalnih (alkoholi, stlačeni prirodni plin, ukapljeni plinovi).
Pred modernom ruskom petrokemijom posebno je gorući problem proizvodnje ekološki prihvatljivih motornih goriva (na primjer, umjereni sadržaj aromatskih ugljikovodika u benzinu je u rasponu od 25-35%, budući da trenutno proizvedeni proizvodi sadrže do 43 % aromatskih ugljikovodika, uključujući uključujući 3-5% benzena, sumpora).
Ostala motorna goriva razvrstavaju se prema vrsti kako slijedi: plinska motorna goriva (ukapljeni prirodni plin, stlačeni prirodni plin, ukapljeni naftni plinovi - propan, butan); alkoholi i mješavine benzina i alkohola (metilni, etilni, izobutilni i drugi alkoholi i njihove mješavine s motornim benzinom u različitim omjerima); eteri (metil tert-butil eter, metil terc-amil eter, etil tert-butil eter, diizopropil eter, također dimetil eter); sintetička vodenasta goriva dobivena iz prirodnog plina i ugljena; biogoriva (bioetanol, biodizel) dobivena iz obnovljivih sirovina; vodik i vodikove gorivne ćelije.
Prirodni plin motorna goriva, posebice ukapljeni propan i butan, ukapljeni prirodni plin i stlačeni prirodni plin, imaju široku primjenu u svijetu. Kao nestandardni izvori sirovina koje sadrže ugljik mogu se koristiti prateći plinovi iz proizvodnje nafte i emisije koje sadrže metan iz rudnika ugljena, ako su dostupne katalitičke tehnologije. Posebno je zanimljiva mogućnost dobivanja metana na bazi plina iz podzemne uplinjave ugljena kao zamjene za prirodni plin.
Među različitim alkoholima i njihovom konzistencijom najviše se koriste metanol i etanol. Značajan nedostatak ove vrste goriva je njegova najviša cijena - ovisno o tehnologiji proizvodnje alkoholnog goriva, ono je 1,8 - 3,7 puta skuplje od nafte. S energetskog gledišta, glavna prednost alkohola leži u njihovoj najvećoj otpornosti na detonaciju - glavni nedostaci su niža kalorična vrijednost, najveća toplina isparavanja i nizak tlak zasićene pare, etanol je bolji od metanola u pogledu učinka. Metanol se koristi za proizvodnju sintetičkih vodenastih goriva, kao visokooktanski aditiv gorivu ili kao sirovina za proizvodnju antidetonatorskog aditiva, metil tert-butil etera.
Rasprostranjena su i oksigenirana goriva - mješavine benzina s raznim esterima. Češći metil tert-butil eter je otrovna tvar, au nizu stanja etil terc-butil eter se koristi umjesto metil terc-butil etera. Posebno mjesto zauzima dimetil eter, koji se dobiva iz prirodnog plina ili zajedno s metanolom, ili iz metanola, a izvrsno je dizelsko gorivo. Veliko oduševljenje ovim gorivom pokazuje se u azijskim zemljama, najprije u Kini, gdje se koristi kao domaći plin u bocama, umjesto dizel goriva i kao gorivo za elektrane. Glavna sirovina za njegovu proizvodnju u Kini je ugljen.
Sve je veći obujam istraživanja o proizvodnji biogoriva iz različitih vrsta obnovljivih sirovina, prije svega bioetanola i biodizela (prema američkom standardu kao biodizelsko gorivo prihvaćaju se nisko-alkilni esteri masnih kiselina iz biljnih ili životinjskih sirovina ). Ove proizvode uspješno provode SAD, zemlje EU, Brazil itd. Stručnjaci vjeruju da su samo ekonomski isplativa biogoriva druge generacije temeljena na neprehrambenim sirovinama više složeni procesi reinkarnacije, mogu diverzificirati energetski portfelj svijeta. Izgledi za proizvodnju i korištenje biogoriva u Rusiji izazivaju ozbiljne sumnje.
Prema energetskim i radnim karakteristikama ostalih motornih goriva, primjenjivije vrste goriva su sintetička vodena goriva (GTL), dimetil eter, oksigenati dodani klasičnoj nafti, motorna goriva. Ove vrste goriva imaju potpuno iskoristiva energetska i radna svojstva, njihova se uporaba zapravo uklapa u postojeću infrastrukturu potrošnje goriva, ne zahtijeva dodatna ulaganja u tu infrastrukturu. Manje konfiguracije zahtijevaju ugradnju dimetil etera.
Više obećava za primjenu u motorima unutarnje izgaranje proizvodi ukapljivanja ugljena, zapaljivi plinovi i vodenasti proizvodi njihove prerade, alkoholi, biljna ulja, kao i vodik kao energetski intenzivniji i ekološki prihvatljiviji energent.
Korištenjem plinovitih goriva i alkohola smanjuje se emisija ugljikovodika, CO i dušikovih oksida, a vodik kao gorivo eliminira rizik od stvaranja CO i ugljikovodika, ali uz povećanje emisije NO2. Osim toga, pri korištenju alkoholnih goriva sadržaj aldehida u emisijama povećava se 2-4 puta.
Razmatraju se mogućnosti za proizvodnju alternativnog goriva temeljene na velikom razvoju pretvorbe i skladištenja energije pomoću vodikove energetske ćelije uz uvođenje nuklearnih izvora energije. Najveći potrošači (do 90% ukupne proizvodnje) su kemijska (do 80% ukupne potrošnje) i rafinerija nafte. Radovi na korištenju visokotemperaturnih reaktora za vodikovu energiju pokrenuti su u tehnološki naprednim zemljama - SAD-u, Južnoj Koreji, Zemlji izlazećeg sunca, Francuskoj, Južnoj Africi i Kini. Razvoj takvih tehnologija u Rusiji omogućit će zadržavanje vodeće pozicije u svijetu u području nuklearne energije.
Strategije većine država za dobivanje visokokvalitetnih sintetičkih vodenih goriva iz ugljena i prirodnih plinova usmjerene su na razvoj tzv. CtL (Coal to Liquids) i GtL (Gas to Liquids) tehnologija. Ove tehnologije su kombinacija kemijskih industrija za pretvorbu ugljena i prirodnog plina u više ugljikovodike, goriva i kemijske proizvode (dobivanje sinteznog plina iz metana, pretvorba sinteznog plina u više ugljikovodike Fischer-Tropsch metodom, odvajanje i finalna obrada roba).
Te tehnologije pružaju mogućnost prerade sinteznog plina u širok raspon proizvoda, od etilena i alfa-olefina do tvrdih parafina, koji su uglavnom linearne strukture. Nezasićeni ugljikovodici zastupljeni su uglavnom alfa-olefinima, s najmanjim udjelom aromatskih tvari. Ali moguće je diverzificirati frakcijski sastav unutar prilično širokog raspona. Glavni parametar ovdje je temperatura sinteze.
Kao što su primijetili stručnjaci VNIIGAZ LLC, poznate tehnologije nemaju temeljne razlike u izgradnji tehnološkog lanca. U prvoj fazi dobiva se sinteza - plin, 2. faza - Fischer-Tropsch sinteza i 3. - rektifikacija i naknadno hidrokrekiranje (ili hidroizomerizacija) teških frakcija ugljikovodika. Najveće kompanije za proizvodnju i preradu nafte - ExxonMobil, Shell, ConocoPhyllips, Chevron, Marathon, Statol, Syntroleum i druge - imaju takve projekte u različitim fazama realizacije, od većine pilot postrojenja do operativnih kompanija. Naime, ne postoji više niti jedna velika naftna i plinska kompanija u svijetu, uključujući i OAO Gazprom, koja nema vlastitu tehnologiju za proizvodnju goriva iz plina, a sve tvrtke teže biti među sudionicima mogućeg projekta. za stvaranje GTL postrojenja i ne licenciraju njihov razvoj. Obično ova grupa također razmatra srodne tehnologije za pretvorbu metanola u benzin (MtG), metanola u olefine (metanol u olefine, MtO), olefina u benzin (olefini u benzin i destilate, MtGD), kao i proizvodnju dimetila. eter (DME) i proizvodnja energije, uključujući iz metanola.
Jasno je da se tehnologije pretvaranja metana u sintezni plin temelje na reakcijama parne reformacije metana i djelomične oksidacije. Omjer CO:H2 u sinteznom plinu ovisi o metodi njegove proizvodnje, varira za reformiranje parom i ugljičnim dioksidom. U reakciji sinteze ugljikovodika, ovisno o katalizatoru, omjer CO:H2=1:1,5 i više. Prepreke prijenosa topline rješavaju se u procesima autotermalne pretvorbe prirodnog plina. Predvodnik u razvoju autotermalnog sintetičkog plina je Haldor Topsoe, koji je dizajnirao postrojenja za GtL projekte u Južnoj Africi, Kataru i Nigeriji.
Stručnjaci su prilično optimistični u pogledu potencijala za razvoj GTL industrije. Nedvojbeno je da će proizvodnja postrojenja koja rade prema Fischer-Tropsch reakciji omogućiti, u smislu konkurencije s naftnim dizelskim gorivima, rješavanje ne globalnih, već individualnih regionalnih poteškoća u pružanju TS. Jasnije se uočava mogućnost spajanja GTL i GtL postrojenja (gotovo bez sumpora i niskog udjela aromata) s klasičnim rafinerijskim proizvodima za dobivanje goriva koja zadovoljavaju zahtjeve ekološke sigurnosti.
U Rusiji su razvijene tehnologije za proizvodnju GTL-a iz prirodnog plina. U radu je opisan niskofazni razvoj GTL proizvodnje na niskotlačnim jedinicama, koji se odlikuje najmanjim brojem stupnjeva, niskim procesnim tlakom i mogućnošću korištenja plinske sirovine iz niskotlačnih i izvanbilančnih polja. Proces ima fleksibilnu regulaciju snage, mogućnost višestrukog skaliranja i određene ekonomske karakteristike.
Kao izvor sirovine za proizvodnju GTL-a i vrijednih kemikalija, intenzivirao se interes za ugljen. Istraživanja proizvodnje raznih proizvoda iz ugljena intenzivno se provode u zemljama sa značajnim rezervama ugljena ili se očekuje povećanje potražnje za energijom. Ali postoje ograničene informacije o tehnologiji sveobuhvatne upotrebe ugljena za proizvodnju sintetskog željeza i čelika i električne energije, što omogućuje fleksibilan odgovor na potrebe tržišta za jednim ili drugim proizvodom, uključujući one namijenjene različite vrste ugljena.
Istraživanja u području proizvodnje sintetičkog motornog goriva i njegovog industrijskog razvoja provode razne zemlje, primjerice SAD, Njemačka, Južnoafrička Republika, Japan, Velika Britanija, Nizozemska, Italija, Francuska, Norveška itd.
Kina, koja zauzima treće mjesto u svijetu po rezervama ugljena (poslije SAD-a i Rusije), svjetski je lider u njegovoj proizvodnji (preko 2 milijarde tona), potrošnji (34%) i stvaranju industrijskih CtL postrojenja. Kompleks goriva i energije troši oko 60% ukupnog proizvedenog ugljena. Planira se izgradnja niza različitih CtL tvrtki, prvo u sjevernim pokrajinama koje se bave rudarstvom ugljena. Planirana je izgradnja industrijskih tvornica 2010.-2011., ukupno je u Kini najavljeno 30 različitih CtL projekata čija će provedba omogućiti do 2020. da se udio GTL-a dovede do 10% ukupne potrošnje nafte. proizvoda, što premašuje prosječne globalne stope rasta industrije.
Za rješenja tehnički zadaci u preradi ugljena, kao sirovine u procesu dobivanja sintetskih vodenih goriva, razmatraju se tehnologije s uvođenjem energije plazme. Učinkovitost primjene tehnologije postiže se pri najvišoj koncentraciji energije, najvišoj temperaturi i kemijskoj aktivnosti plazme. U usporedbi s klasičnim tehnologijama proizvodnje (GTL prinos 120-140 kg/t ugljena), GTL prinos će biti oko 161 kg/t ugljena. Zajedno s najvećom specifičnom produktivnošću, proces se odlikuje jednostavnošću, fleksibilnošću i kompaktnošću opreme, ali iz sasvim razumljivih razloga nije široko potreban ruskom gospodarstvu.
Istraživanja o dilemi dobivanja sintetičkog goriva iz ugljena provode se i u Rusiji. U Rusiji su 70-80-ih godina prošlog stoljeća provedena intenzivna istraživanja, iskustva i razvoj dizajna kako bi se stvorila konkurentna rafineriji nafte proizvodnja motornih goriva i kemijskih proizvoda iz smeđeg i kamenog ugljena, uglavnom otvorenog rudnika, najvećih svjetskih nalazišta. Kansko-Achinsk, Kuznetsk i drugih ugljenih bazena.
Element GtL i CtL tehnologija - sinteza ugljikovodika iz CO i H2 Fischer-Tropsch metodom složen je sustav kemijskih reakcija koje se odvijaju redom i paralelno u prisutnosti katalizatora. Jednadžbe reakcija za sintezu ugljikovodika u opći pogled predstavljeni su u nastavku.
Za sintezu alkana:
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
Za sintezu alkena:
nCO + 2nH2 = CnH2n + nH2O
2nCO + nH2 = CnH2n + nCO2
3nCO + nH2O = CnH2n + 2nCO2
nCO2 + 3nH2 = CnH2n + 2nH2O
Za alkohole i aldehide:
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
U malim količinama mogu se stvoriti ketoni, karboksilne kiseline i esteri. Komplikacija procesa sinteze je stvaranje ugljika Boudouardovom reakcijom.
Produkti Fischer-Tropschove sinteze od velike su praktične važnosti kao ugljenokemijske sirovine, posebice zbog činjenice da sadrže mnogo olefina. Sastav krajnjih proizvoda može se kontrolirati konfiguriranjem kriterija provedbe sinteze: temperature, tlaka, sastava mračne konzistencije, katalizatora, vremena kontakta, dizajna procesa. Najveći prinos ugljikovodika u sintezi pri omjeru CO:H2 = 1:2, izračunat na temelju zbroja stehiometrijskih jednadžbi, iznosi 208,5 g/m3.
Za optimizaciju sinteze potrebno je uzeti u obzir složenu stehiometriju, termodinamiku, kinetiku kemijske interakcije, uzimajući u obzir parametre katalizatora, hidrodinamičku situaciju u reaktoru te procese prijenosa mase i topline. Stoga je izbor dobrih tehnoloških kriterija za sintezu ugljikovodika težak zadatak, čija složenost leži u potrebi za točnim poznavanjem obrazaca izloženosti tehnološke karakteristike o sastavu proizvoda i međusobno. Rješenje ovog problema je identifikacija procesa pomoću matematičkog modeliranja - formuliranja jednadžbi koje opisuju zakonitosti kinetike procesa, hidrodinamičku situaciju u reaktoru, prijenos mase i topline.
Za provedbu sinteze stvoren je ogroman broj dizajna reaktora, predložen je ogroman broj opcija za organiziranje tehnoloških shema, uključujući one cirkulacije. Od 1983. godine tvornica Sasol radi u Južnoj Africi s ukupnim kapacitetom od oko 33 milijuna tona godišnje za ugljen ili 4,5 milijuna tona godišnje za motorna goriva. Tehnologija se temelji na rasplinjavanju ugljena metodom Lurgi pod tlakom s naknadnom sintezom ugljikovodika metodom Fischer-Tropsch. Od 3 metode Fischer-Tropsch sinteze (proces u suspendiranom sloju praškastog katalizatora prema Kelloggovoj metodi, visokoučinkovita sinteza na stacionarnom metalnom katalizatoru prema Ruhrchemy-Lurgijevoj metodi i sinteza u tekućoj fazi prema Rheinpreubenovoj metodi). -Koppersova metoda), samo 1. i dijelom 2. na temelju radnog iskustva industrijsko poduzeće u gradu Sasolburgu (Južna Afrika), relativno su povoljni za dobivanje značajnih količina motornih goriva.
U radu je prikazana jedna od mogućnosti procjene pozitivnih i negativnih parametara reaktora za sintezu ugljikovodika. Generalizacije kreatora prikazane su u tablici 1.1.
Tablica 1.1 - Reaktori za Fischer-Tropsch sintezu