Методы получения этилена и пропилена. Характеристика исходного сырья и получаемых продуктов. Физико-химические основы процесса: химизм, механизм, термодинамика, кинетика. Оценка товарных свойств и методов использования побочных продуктов пиролиза.
Курсовая работа на тему: Установка пиролиза бензиновой фракции9. Природоохранные мероприятияСуществует несколько промышленных методов получения этилена и пропилена [2]. Процесс целевого получения и пропилена - пиролиз углеводородов, представляет собой процесс глубокого расщепления углеводородного сырья под действием высоких температур 800-880°С и низких давлениях. Как видно из таблицы 2 процесс пиролиза является наиболее эффективным методом получения этилена и пропилена, поэтому в проекте для получения этилена и пропилена выбран метод пиролиза.Таблица 3 - Физико-химические свойства этилена и пропилена [3] Содержание СО2, % масс. не более 0,2 0,5 0,5 Содержание Н2S, % масс. не более 0,002 0,002 0,002 Фракционный состав, °С а) тем-ра начала кипения, не ниже, °С б) 10% продукта перегоняется при t-ре, °С не выше в) 50% продукта перегоняется при t-ре, °С не выше г) 90% продукта перегоняется при t-ре, °С не выше д) t-ра конца кипения, не выше 35 75 105 150 170 35 35 35 не опр - ся Углеводородный состав, в% а) массовая доля ароматич. угл-в, не более б) массовая доля нафтеновых углеводородов, не более 7 35 10 2 5 не определяют в) массовая доля парафиновых углеводородов, не более 55 не определяютПроцесс термического разложения углеводородов, состоящий из многих элементарных реакций, которые протекают одновременно, можно представить в виде двух последовательных стадий. На первой стадии протекают первичные реакции термического расщепления алканов и циклоалканов с образованием олефинов, диолефинов и алканов с меньшим, чем у исходных углеводородов числом атомов углерода, а также водорода. На второй стадии образовавшиеся олефины и диолефины подвергаются реакциям дегидрирования, дальнейшего расщепления и конденсации с образованием циклических ненасыщенных и ароматических углеводородов. В итоге эти соединения, выделяя водород и частично адсорбируясь на поверхности реакторов, образуют твердую пленку углерода, так называемый пиролизный кокс. Кокс может получаться и при прямом разложении углеводородов на углерод и водород.Константа скорости этой реакции зависит от температуры процесса, строения исходного углеводорода и расположения разрываемой связи: С8Н18 Продолжение цепи заключается в отрыве атома от молекул углеводородов, осуществляемом свободными радикалами, в результате чего образуется из молекулы новый радикал, а из радикала - молекула. Эта реакция имеет второй порядок, константа ее скорости зависит от температуры и давления процесса, а также строения взаимодействующих частиц. Образующиеся в процессе радикалы под действием высокой температуры подвергаются на меньший радикал и новую молекулу, содержащую двойную связь: реакция имеет первый порядок. Энергия активации распада составляет 84 - 168 КДЖ/моль, и строение образовавшихся при этом молекулы и радикала зависит от строения исходного радикала и расположения в нем свободной валентности.Для расчета констант скорости элементарных реакций можно использовать уравнение Аррениуса, где предэкспонента А и энергия активации Е являются постоянными в определенном интервале температур. Все реакции, описывающие пиролиз углеводородов, являются обратимыми. Используя принцип «детального равновесия» к элементарным реакциям и зная кинетические параметры прямой реакции, можно определить их и для обратной реакции: (1) где Кр - константа равновесия; Огромный экспериментальный материал по параметрам констант скоростей, имеющийся в литературе, позволяет сделать ряд обобщений. Когда изменением объема реакционной смеси нельзя пренебречь, система должна быть дополнена уравнением, учитывающим это изменение за счет химической реакции и температуры, а константы скоростей реакций представлены в виде уравнения Аррениуса.На рисунке1.1 изображена температурная зависимость изменения энергии Гиббса образования углеводородов С6 разных классов из простых веществ. Энергия Гиббса взаимного превращения (?G°), связанная с константой равновесия Кр уравнением: и равная разности ординаты соответствующих кривых на рис.1, является мерой термодинамической вероятности осуществления процесса, так как система всегда стремится перейти в состояние с наименьшей энергией Гиббса. Как видно для углеводородов С6 при низкой температуре термодинамическая стабильность углеводородов разных классов при одинаковом числе атомов углерода в молекуле понижается в ряду: парафины > нафтены > олефины > ароматические углеводороды Однако с ростом температуры ввиду разной зависимости энергии Гиббса от температуры порядок изменяется на обратный: Рисунок 1 - Температурная зависимость изменения энергии Гиббса Процесс расщепления (крекинг) парафина может происходить с образованием молекул олефина и парафина с более короткой цепью углеродных атомов, причем обратный процесс представляет собой алкилирование парафина олефином: См NH(m n) 2 CNH2m CNH2n 2Глубину процесса пиролиза определяют следующие основные факторы: температура, время контакта, парциальное давление углеводородов и молекулярная масса сырья.
План
Содержание
Введение
1. Методы получения этилена и пропилена
2. Характеристика исходного сырья и получаемых продуктов
3. Физико-химические основы процесса
3.1 Химизм процесса
3.2 Механизм процесса
3.3 Кинетика процесса пиролиза
3.4 Термодинамика
3.5 Влияние основных факторов на процесс пиролиза
4. Реакторное устройство процесса
5. Основные узлы технологической схемы
6. Описание технологической схемы установки пиролиза
7. Оценка товарных свойств и методов использования побочных продуктов пиролиза
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
