Разработка методов интенсификации и повышения устойчивости реакторных узлов в производстве оксида этилена

• Автор: Дерюгин, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Технология процесса окисления этилена в оксид этилена

1.2 Пределы воспламенения смесей этиленкислородазот, этиленкислородпредельные углеводороды

Глава 2 Промышленные процессы производства оксида этилена в России

2.1 Окисление этилена воздухом

2.2. Окисление этилена чистым кислородом

2.3. Тепловые срывы и аварийные остановки промышленных производств оксида этилена

Глава 3 Методы экспериментального исследования процесса

окисления этилена в оксид этилена

3.1 Лабораторная установка окисления этилена кислородом
3.2 Опытная установка процесса окисления этилена на промышленных газовых смесях в реальных условиях
Глава 4 Исследование процесса окисления этилена в присутствии
предельных углеводородов в лабораторных условиях
Глава 5 Исследование параметрической чувствительности реактора
синтеза оксида этилена методом математического моделирования Глава 6 Исследование условий возникновения и развития теплового
срыва на опытной установке в реальных условиях
6.1 Возникновение теплового срыва при увеличении температуры теплоносителя
6.2 Возникновения теплового срыва при изменении условий теплоотвода
Глава 7 Обсуждение результатов экспериментов и рекомендации
для промышленного производства оксида этилена
7.1 Предотвращение аварийных тепловых срывов работы реактора
7.2 Разработка условий предотвращения тепловых срывов и обеспечения стабильной, устойчивой работы промышленных
реакторов синтеза оксида этилена
7.3 Усовершенствование промышленных реакторов синтеза I оксида этилена
Выводы
Литература


Технологическая схема японской фирмы Джапан Каталитик Кемикал отличается от схемы воздушного процесса фирмы Сайентифик Дизайн, описанной выше, в основном тем, что на второй ступени также осуществляется циркуляция газовой смеси после реактора, что позволяет более полно использовать этилен [7]. Технологическая схема фирмы Джапан Каталитик Кемикал приведена на рисунке 1. Циркуляционный компрессор расположен перед реактором, а не перед абсорбером, что позволяет проводить процесс при максимальном давлении в системе. Установка окисления этилена воздухом по этой технологии была закуплена для ПО «Казаньоргсинтез» и пущена в эксплуатацию в году. Этот вариант технологического оформления процесса окисления этилена воздухом также будет описан в главе 2. Технология процесса получения оксида этилена фирмы Шелл сразу предусматривала использование в качестве окислителя чистого кислорода [4,]. При использовании окислителя - воздуха, в систему вместе с расходуемым кислородом поступает большое количество инертного азота, поэтому для предотвращения его накапливания в системе, до - % циркуляционного газа приходится выводить из системы. Для более полного использования этилена выводимый газ направляется на реактор второй, «хвостовой» стадии. При использовании чистого кислорода накапливания азота не происходит. Образующийся основной продукт - оксид этилена отводят из системы как целевой продукт. Но при этом необходимо также выводить образующийся побочный продукт - двуокись углерода, чтобы предотвратить и её накопление в системе. С этой целью часть циркуляционного потока пропускают через адсорбционную колонну, орошаемую раствором поташа. Для удаления из системы даже небольших примесей, поступающих с этиленом и кислородом - аргона, метана, этана и других - небольшое количества газовой смеси (менее 1 %) направляют на сжигание и выбрасывают в атмосферу. Оті:дх;. Не. ОґиГп 3/7. Пі . Рис. На рисунке 1. Шелл. В соответствии с этими основными положениями [2,3,4,] исходная газовая смесь, включающая циркуляционный поток, этилен и затем чистый кислород, поступает в теплообменник газ/газ, где нагревается до 0 - 0°С, и с давлением - атм поступает сверху в трубчатый реактор. В системе отвода тепла реакции ранее использовался кипящий органическим теплоноситель, например керосин, в последующем - кипящая котловая вода. Реакционная газовая смесь с температурой 0 - 0°С после реактора охлаждается в водяном холодильнике (с образованием пара) и затем в теплообменнике газ/газ, и после добавления инертного газа - разбавителя и сдувок с колонны отгонки легких примесей, поступает в нижнюю часть абсорбера этиленоксида, орошаемого водным раствором этиленгликоля. После выделения этиленоксида, газовая смесь поступает в циркуляционный компрессор и с давлением около атм возвращается в реактор. Часть газового потока отбирается на колонну абсорбции двуокиси этилена поташом, и далее снова -возвращается в циркуляционную систему. Насыщенный оксидом этилена сорбент из абсорбера возвращается на орошение в абсорбер. Сырой этиленоксид из колонны отгонки легких примесей поступает на колонну ректификации с получением чистого товарного этиленоксида. Фирма Шелл проводит широкие исследования по усовершенствованию технологии процесса окисления этилена и катализатора для этого процесса. В технической литературе по новым оригинальным решениям имеются в основном патентные данные. Например, при окислении этилена в этиленоксид кислородом предлагается использовать в исходной газовой смеси добавки метана вместо азота []. Это позволит увеличить содержание кислорода в исходной смеси. Иногда технические решения касаются только отдельных узлов технологической схемы. Так, в патенте США [] предлагается дополнительно к описанной выше технологической схеме пропускать газовую смесь после выделения этиленоксида и двуокиси углерода пропускать через полупроницаемую мембрану из полисульфона или полимстилсиликона для удаления части содержащегося в газовой смеси аргона. В патентах фирмы Шелл [, ] предлагается постепенно увеличивать концентрацию этилена в ходе эксплуатации с корректировкой содержания кислорода в исходной смеси при условии взрывобезопасности газовой смеси. В ряде патентов фирмы Шелл предлагается улучшить .