Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Последние тысячелетия являются годами бурного развития химии и технологии синтетических высокомолекулярных соединений. Продукты, полученные синтетически, по свойствам часто превосходят материалы, которые до недавнего времени вырабатывались из натурального сырья.

Видное место среди синтетических материалов занимают полимеры и сополимеры изобутилена. Неисчерпаемым источником изобутилена, исходного мономера, является нефтяная промышленность.

Нефтяная промышленность также является крупным потребителем ряда полимерных продуктов, получаемых на базе изобутилена. Низшие полимеры и сополимеры изобутилена, так называемый полимер-бензин, представляют собой важный высокооктановый компонент моторных топлив. Полиизобутилены с молекулярными весами 10 000 и 20 000 являются исключительно ценной присадкой.

Полиизобутилен относится к числу тех высокомолекулярных соединений, получение которых лежит в основе современной химии синтетических материалов как с практической, так и научно-теоретической точек зрения. По физическим свойствам полиизобутилен следует отнести к группе каучукоподобных эластомеров.

Полиизобутилен является продуктом полимеризации изобутилена CH₂=C(CH₃)₂, молекулы которого, обладая двойной связью и асимметрией, легко полимеризуются. Длина цепей (молекулярная масса) полимера зависит в основном от условий полимеризации, чистоты и концентрации мономера и природы катализатора.

Полиизобутилен с молекулярной массой ниже 50 000 представляет собой жидкость, вязкость которой увеличивается с повышением степени полимеризации. В строительной технике применение находят в основном твердые полиизобутилены, обладающие средней молекулярной массой 100 000--500 000.

Мировое производство полиизобутилена 120 тысяч тонн. (1989 г.)

Актуальность. В данной работе освещается получение полиизобутилена. Прогресс в этой области знаний характеризуется как заметным количественным наполнением экспериментальных данных, так и качественно новыми идеями и научными направлениями. Расширяющиеся области применения обусловливают непрерывный рост потребности в полиизобутилене. Ряд традиционных областей, например связанных с использованием высокомолекулярного полиизобутилена, по-прежнему не имеет альтернативы, что говорит о существовании самостоятельной области малотоннажной химии изобутилена. В данной работе рассматривается полиизобутилен как полимер изобутилена. Рассматриваются физические и химические свойства, применение и переработка данного полимера. И, конечно же, методы его получения.

Цель работы. Получение полиизобутилена при крекинге нефтяных дистиллятов нефти месторождение Юго-Западное Камышитовое.

Научная новизна. В [1] изобретении рассмотрен способ получения сополимеров путем непрерывного взаимодействия, одного мономера с инициатором в присутствии диоксида углерода и модифицирующей добавки, осуществляемого в одной или нескольких реакционных зонах прямоточного трубчатого реактора, при поддержании в указанных зонах реакционных условий с непрерывной отгонкой газовой смеси, содержащей преимущественно непрореагированный мономер, и выделением сополимера. Полимеризация проходит при температуре минус 40°С до минус 100°С и давлении 30-50 МПа. Результат, достигаемый [1] изобретением, заключается в получении сополимеров с высокими эксплуатационными свойствами, с более высокими уровнями длинноцепной разветвленности при малом времени пребывания реакционной смеси в зоне реакции и, по существу, с полной конверсией мономеров.

Объект исследования. Нефтегазовое месторождение Юго-Западное Камышитовое.

1. Литературной обзор

сополимер диоксид углерод реактор

1.1 Сырье и получение полиизобутилена

Изобутилен. Основным исходным сырьем для получения полиизобутилена служит изобутилен, извлекаемый из газовых смесей -- побочных продуктов при переработке нефти (крекинга и пиролиза нефтяных фракций).

Газовую смесь подвергают фракционированию в целях выделения фракции, содержащей кроме изобутилена (10-20%) н-бутилены, н-бутан, изобутан и другие предельные и непредельные газообразные углеводороды. После выделения изобутилена производят изомеризацию оставшейся смеси, в результате чего наряду с изобутиленом образуется изобутан (CH₃)₃CH, который путем дегидрогенизации дает смесь газов, содержащихся изобутилен.

Для извлечения последнего из газовых смесей существует ряд химических и физических методов, как, например, выделение с помощью серной кислоты, медных солей, фенолов и других реагентов, а также извлечение путем абсорбции, экстракции, дистилляции, ректификации. Изобутилен должен быть тщательно очищен, так как примеси влияют на ход процесса полимеризации.

Изобутилен при нормальных условиях представляет собой бесцветный газ. Молекулярный вес изобутилена - 56,1, плотность - 590 кг/м³, температурой воспламенения + 465°С, температурой плавления --140,4°С, температурой кипения --6,9°С. При содержании изобутилена 1,7--9,0% (по объему) в воздухе образуется взрывчатая смесь.

Ипатьев, Лебедев и Коблянский, Маккинли, Краузе, Немцов и Соскина, Флори, Степухович и Митенков полимеризовали изобутилен с помощью теплоты и давления [2].

Полимеризация изобутилена проводится в присутствии галогенсодержащих соединений, из которых активным является трехфтористый бор BF₃. Теплота полимеризации изобутилена --10000 ккал/моль, поэтому процесс протекает весьма бурно; это и заставляет полимеризовать изобутилен в растворенном виде (обычные растворители -- этилен и гексан) и при низкой температуре (порядка --80--100°С), создаваемой испарением этилена или твердой двуокиси углерода.

Для полимеризации изобутилена в присутствии трехфтористого бора требуется незначительное количество активатора (сокатализатора), содержащего протонный водород. Таким активатором служит обычно изобутиловый спирт, присутствующий в техническом изобутилене. Ингибиторами полимеризации изобутилена являются сера и хлористый водород [3].

Полимеризация изобутилена в присутствии трехфтористого бора и активатора проходит по следующей схеме:

1. Взаимодействие активатора и катализатора:

ВF₃+HX > H⁺(BF₃X)^- (1.1)

2. Образование вызывающего полимеризацию корбониевого иона (ядра) действием протона на молекулу изобутилена:

H⁺(ВF₃X)^-+ СН₂ = С(СН₃)> СН₃-С(СН₃)₂+(ВF₃X)^- (1.2)

3. Рост цепи из ядра путем присоединения молекул изобутилена с сохранением положительного заряда на конце цепи:

CH₃ - C(CH₃)₂ + (BF₃X)^- + (BF₃X)^- + n[CH₂=C(CH₃)₂]> CH₃-C(CH₃)₂

CH₃-C(CH₃)₂-[СН₃-С(СН₃)₂]_n-1- CH₂ - C(CH₃)₂ + (BF₃X)^- (1.3)

4. Прекращение роста (обрыв) цепи в результате отделения протона при взаимодействии катиона цепи и аниона ускорителя с выделением исходного катализатора:

CH₃ -C(CH₃)₂ - [CH₂ - C(CH₃)₂]_n-1 - CH₂ - C(CH₃)₂⁺(BF₃X)Ї

CH₃ - C(CH₃)₂ - [CH₂ - C(CH₃)₂]_n-1 - CH=C(CH₃)₂+ H⁺X^- + BF₃ (1.4)

Каждый разрыв главной цепи сопровождается образованием двойных связей в макромолекулах [4].

Комбинируя условия (катализатор, температура, регулятор), можно в крупнопромышленном масштабе получать бензинообразные, маслянистые, полутвердые или каучукоподобные полиизобутилены. Во всех случаях полимеризация сопровождается большим выделением тепла. Для отвода тепла необходимо предусматривать специальные устройства. При неполном отводе теплоты реакции процесс полимеризации будет не управляемым, а продукты полимеризации некачественными.

Имеется множество патентов, посвященных получению высокомолекулярных полимеров изобутилена в промышленном масштабе, сооружен и эксплуатируется целый ряд промышленных установок. Общим для всех их является наличие перемешивания мономера с катализатором, в чистом виде или в растворе, а также наличие специальных устройств для отвода полимеризации.

С точки зрения непрерывности процесса имеются промышленные установки всех трех типов: работающие периодически, полунепрерывно и непрерывно. В подавляющем большинстве случаев полимеризация идет без повышения давления. Однако в патентной литературе описывается множество процессов при повышенных давлениях вплоть до 7000 атм. Повышенное или высокое давление связано либо с необходимостью обеспечить в некоторых случаях пребывания всех компонентов реакционной смеси в жидкой фазе либо с применением газообразных катализаторов [5].

Полиизобутилен [--C(CH₃)₂CH₂-]_n с молекулярной массой ниже 50 000 представляет собой жидкость, вязкость которой увеличивается с повышением степени полимеризации. В строительной технике применение находят в основном твердые полиизобутилены, обладающие средней молекулярной массой 100 000--500 000.

Высокомолекулярный полиизобутилен (оппанол В, вистанекс ММL) - бесцветный каучука подобный аморфный полимер, кристаллизующийся при большом растяжении; среднемассовая молекулярная масса (70-225)*10³. Растворим в ароматических, алифатических и хлорированных углеводородах, минеральных маслах, набухает в диэтиловом эфире, сложных эфирах. жирах и раститительных маслах, не растворим в воде. Плотность 0,920 г/см³ (25⁰C); n²⁵_D 1,5070-1,5080; температура стеклования около -70⁰C; теплостойкость по Мартенсу 65-80 ⁰C; C_v 1,88*10³ Дж/(кг*К), коэффициент теплопроводности 0,116-0,139 Вт/(м*K); с_v>10¹⁵ Ом*см; tgд (3-5)*10^-4; электрическая прочность 16-20 МВ/м. Обладает очень низкой пара - и газопроницаемостью через пленку толщиной 1 мм проницаемость водяного пара 0,0006 г/(м²*ч), вода поглощение за 24 ч не более 0,1%. Эластичные свойства полиизобутилен сохраняются до -50⁰C; при дальнейшем понижении температуры он медленно теряет эластичность, становится хрупким. Полиизобутилен - насыщенный полимер, благодаря чему обладает высокой тепло- и светостойкостью. устойчив к действию O₂ и O₃, большинства кислот, щелочей водных растворов солей. Не стоек к ионизирующему излучению. Стабилизируют полиизобутилен антиоксидантами фенольного типа [10].

Низкомолекулярный полиизобутилен (П-20, вистанекс LМ) - вязкая жидкость; среднемассовая молекулярная масса (8,7-25)·10³ [выпускают также продукты с молекулярная масса (0,3 -- 5)· 10³]; h 8 -- - 15·10³ Па·с (20⁰C) и 0,6-2,2·10³ Па·с (50⁰C); плотность 0,880-0,910 г/см³ (20⁰C); температура стеклования в зависимости от молекулярное массы колеблется от - 68 до 80 ⁰C, температура воспламенения 130-240⁰C; кислотное число не более 0,05 мг КОН/г, йодное число не более 4 мг I₂/100г.

Низкомолекулярный полиизобутилен хорошо растворим в тех же растворителях, что и высокомолекулярный, частично растворим в высших спиртах и сложных эфирах; обладает хорошими диэлектрическими свойствами и высокой химической стойкостью.

Получают полиизобутилен катионной полимеризацией изобутилена при температурах от -80 до - 100⁰C (кат. BF₃, AlCl₃ или др.). Используя жидкий этилен как растворитель мономера и хладагент полимеризацию проводят на бесконечной движущейся ленте; для удаления этилена и катализатора полученный полимер обрабатывают в смесителе-мастикаторе, обогреваемом паром. В аппарате с интенсивным перемешиванием полимеризацию проводят по технологии, аналогичной производству бутилкаучука в среде метилхлорида. Выпускают в виде блоков или крошки [6].

1.2 Катализаторы

Катализаторами при получении высокомолекулярного полиизобутилена являются многочисленные неорганические и органические соединения, из которых промышленное применение имеют главным образом галогены металлов BF₃, AlCl₃, AlВr₃, TiCu, TiBr₄ и др. В табл.1 приведены результаты полимеризации изобутилена в присутствии различных катализаторов.

Таблица 1

Полимеризация изобутилена в присутствии разных катализаторов

Катализатор	Дозировка катализатора, %	Содержание изобутилена, %	Время полимеризации	Выход полимера, %	Молекулярный вес
BF3	0,05	10	Доля секунды	10	120 000-150 000
AlBr3	0,05	20	1-5 мин	70-90	120 000-150 000
TiCl4	0,12-0,25	30	20-70 мин	35-50	100 000-130 000
TiBr4	1,0-1,5	30-50	12-18 ч	30-50	70 000-90 000
BCl3	0,9-1,5	40-50	12-18 ч	0,5-1,5	30 000-50 000
BBr3	0,6-1,0	50	12-18 ч	0,5-1,5	20 000-30 000
SnCl4	1,5-4,5	50	17-50 ч	10-18	12 000-25 000

Наиболее активным катализатором является трехфтористый бор. Трехфтористый бор представляет собой бесцветный газ, сжижаемый в температурных интервалах от --100 до --127°С; при температуре ниже указанной, он переходит в твердое состояние. В присутствии трехфтористого бора скорость реакции полимеризации граничит со взрывной. Регулировка скорости полимеризации производится путем понижения температуры реакционной смеси и концентрации катализатора [11].

1.3 Растворители

Для получения высокомолекулярного полиизобутилена реакция должна проходить при пониженной температуре, что осложняется высокой экзотермического процесса, так как количество выделяемого тепла составляет около 42 кДж\моль. Для уменьшения количества выделяющегося тепла к реакционной смеси добавляют растворители или разбавители.

Необходимая для полимеризации низкая температура (около -100°С), поддерживается отводом теплоты с помощью хладоагентов растворителей и разбавителей.

Применяют внутреннее и наружное охлаждение. При внутреннем охлаждением растворитель или разбавитель одновременно служит и хладоагентом, т.е. поступает в реакционную смесь охлажденным и, корме того, отводит теплоту реакции путем испарения; наружное, - когда хладоагент действует на реакционную смесь через поверхность охлаждения.

В качестве растворителей, разбавителей и хладоагентов применяют охлажденные до жидкого состояния этилен, бутилен, этан, бутан и другие предельные углеводороды, а также твердую углекислоту.

Для промышленного получения полиизобутилена в качестве растворителя использует этилен (CH₂=CH₂).

Количество растворителя влияет на молекулярную массу полимера. Оптимальное содержание изобутилена в растворителе - 15-30% [7].

1.4 Ускорители

Ускорители (сокатализаторы) добавляют в реакционную смесь в небольших количествах (0,001-1%). Они не только ускоряют реакцию, но также снижают потребное количество катализатора и способствует получению высокомолекулярного полимера.

В качестве ускорителей рекомендуются кислоты (серная, азотная, трихлоуксусная, плавиковая и др.), спирты (метиловый, этиловый, бензоловый и т.д.), фенолы, хлористый водород.

Активаторами поляризации в присутствии галогенидов металлов служит вода, уксусная кислота, третбутиловый спирт и др.

Ускорители являются источниками ионов, которые, собственно, и оказывают каталитическое действие при получении полиизобутилена [6].

1.5 Стабилизаторы

Высокомолекулярный полиизобутилен легко поддается декструкции под влиянием солнечного света и повышения температуры, приобретая при этом липкость.

В качестве стабилизатора применяют 0,1-5% производных фенола, например третбутилфенолсульфид, которые вводится после полимеризации. Стабилизирующее действие на первичный полимеризат оказывают также многочисленные соединения, содержащие ароматические и гидроксильные амино- и сульфид группы; в некоторых случаях рекомендуется элементарная сера, которая добавляется к полиизобутилену на вальцах или в растворе [8].

1.6 Технология получения полиизобутилена

Из большого числа процессов производство низкомолекулярного полиизобутилена ниже приводится описание одного германского процесса и одного процесса, осуществленного в США фирмой «Стандарт ойл». Процесс является непрерывным.

Процесс производства низкомолекулярного полиизобутилена состоит в следующем рис. 1.

1-емкость (исходный изобутилен); 2-емкость (жидкий изобутан); 4-полимеризатор; 5-отстойник; 6-колонна дегазации; 7-компрессор; 8-ребойлер; 9-мешалка; 10-вакуумная колонна; 11-мешалка; 12-фильтр; 13-колонна-осушитель; 14-сборник

Рисунок 1 Принципиальная технологическая схема установки производства низкомолекулярного полиизобутилена «Оппанол- В3»

Исходный изобутилен из емкости 1 и жидкой изобутан (в качестве внутреннего хладоагента) из емкости 2 поступает в полимеризатор 4. Соотношение изобутилен: изобутан составляет 1:2 - 1:3, смешение происходит в трубопроводе. В полимеризатор 4 из сборника 5 также поступает катализатор - раствор трехфтористого бора в метиловом спирте. Реакция полимеризации идет в условиях кипения изобутана.

Реакционная смесь из полимеризатора 4 поступает в отстойник 5, откуда отстоявшийся нижний (катализаторный) слой возвращается в систему приготовления катализатора. Верхний (продуктовый) слой забирается насосом в колонну дегазации 6, где отгоняются остатки изобутана и непрореагировавшего изобутилена. Газовая смесь компримируется компрессом 7, сжижается и возвращается в систему приготовления сырья и хладоагента. Из ребойлера 8 сырое полиизобутиленовое масло поступает в мешалку 9, где от масла отмываются остатки катализаторного раствора. В вакуумной колонне 10 отгоняются низкокипящие полимеры. Далее полиизобутиленовое масло обрабатывается отбеливающей землей в мешалке 11, фильтруется на фильтре 12, сушится в колонне-осушителе 13 и в качестве товарного продукта поступает в сборник 14 [10].

Процесс производства полиизобутилена, известный под названием процесса в мешалке, состоит в следующем рис. 4.



1-мешалка; 2-трубопровод; 3,4-изобутилен смешанный с метилхлоридом и раствор катализатора; 5-промежуточная емкость; 6-дегазатор.

Рисунок 4 Принципиальная технологическая схема установки производство каучукоподобного полиизобутилена (процесс в мешалке)

Основным агрегатом установки является реактор полимеризации, то есть, мешалка 1, снабженная охлаждающей рубашкой, внутренними охлаждающими карманами и высокооборотным винтом. В реакторе имеет место энергичное перемешивание и перемещение в вертикальном направлении.

Рубашка и карманы охлаждаются жидким этиленом, поступающим по трубопроводу 2. Изобутилен, смешанный с метилхлоридом, и раствор треххлористого алюминия в метилхлориде или этилхлориде поступают в реактор 1 через дюзы 3 и 4, расположенные в корпусе реактора вблизи винта. Благодаря интенсивному перемешиванию и циркуляции реакционной смеси коэффициент теплопередачи достаточно высок, так что обеспечивается отвод теплоты реакции через охлаждающую поверхность.

Перемешивание обеспечивает также высокую дисперсность смеси, которая покидает реактор в виде текучей кашицы.

Реакционная смесь проходит через промежуточную емкость 5 и попадает в дегазатор 6. Там полимеризат перемешивают ч горячей водой и обрабатывают сильной струей пара, в результате чего из полимеризата удаляются все летучие компоненты реакционной смеси.

В вышеописанном процессе решающее значение имеет поддержание температуры в реакционной зоне в интервале от -80 до -85єС. Только в этом случае удается получить мелкозернистую текучую кашицу полимеризата. Чтобы не допустить образования комков и забивания транспортной линии из реактора 1 в дегазатор 6, последняя также охлаждается через рубашку для поддержания температуры от -80 до -85 єС. Приклеивание полимеризата к стенкам реактора все же имеет место, так что время от времени приходится останавливать установку для чистки.

Недостатками указанных способов являются также невозможность обеспечения одинаковых условий проведения реакции, низкое содержание в концентрированной суспензии твердой фазы и большое количество рецикловых потоков между реакционными зонами [11].

Методом производства полиизобутилена является полимеризация полиизобутилена при температуре минус 40°С до минус 100°С и давлении 30-50 МПа. Полимеризация осуществляется на установках непрерывного действия различной производительности. Технологический процесс производства полиизобутилена включает следующие основные стадии: 1) осуществляют раздельную подачу; 2) нагревание потоков; 3) объединение потоков; 4) снижение линейную скорость полученной реакционной смеси в прямоточном трубчатом реакторе; 5) дросселирования полученного потока; 6) добавления к потоку диоксида углерода с целью снижения температуры перед редуцирующим устройством [1].

Известно, что кроме трех агрегатных состояний вещества (твердое, жидкое и газообразное) существует еще два состояния - плазма и сверхкритические флюиды, находясь в которых вещества обладают специфическими свойствами. Сверхкритический флюид образуется одновременно при таких параметрах давления и температуры, которые превышают критические (Р _с и T_c). Наиболее широко в качестве сверхкритического флюида (среды, растворителя) используют диоксид углерода благодаря его дешевизне, негорючести и низкой критической температуре.

В качестве мономера применяют любое свободно радикально полимеризующееся соединение, способное полимеризоваться и содержащее от 2 до 30 углеродных атомов, например виниловый мономер, выбранный из группы, состоящей из винил замещенных ароматических, гетероциклических и алициклических соединений, ненасыщенных алифатических карбоновых кислот и их производных, ненасыщенных алифатических нитрилов, сложных виниловых эфиров ароматических и насыщенных алифатических карбоновых кислот, дивинилового соединения и их смесей.

1-средство подачи мономера; 2- средство подачи диоксида углерода; 3- средство подачи инициатора; 4- средство нагрева мономера; 5- средство нагрева диоксида углерода; 6- струйный смеситель; 7- трубчатый реактор; 8- редуцирующее устройство; 9- испарительный сепаратор

Рисунок 4 Принципиальная технологическая схема полимеризации полиизобутилена

В качестве инициатора получения сополимеров применяют окислительно-восстановительные системы или металлоорганические каталитические системы, а также их производные и сочетания. В качестве растворителя и/или инициатора и одновременно для снижения температуры реакции используют диоксид углерода, возможно окись азота, этилен, этан, аммиак, кислород, воду, различные углеводороды или другие подходящие вещества, количество которого составляет 1-200% в расчете на суммарный поток. В качестве модифицирующей добавки применяют краситель, стабилизатор, антиоксидант или комплексы металла.

Изобутилен, диоксид углерода и катализатор BF ₃ (или AlCl₃) подают раздельно в струйный смеситель (6) трубчатого реактора (7). Реакция протекает почти мгновенно, сопровождается значительным выделением тепла. Предлагается также в качестве инициатора и одновременно для снижения температуры реакции использовать химически активный жидкий кислород (или углекислоту), количество которого составляет 0,1-1,0% от массы образующего в латексе полимера. Полимеризацию проводят при температуре примерно от минус 40°С до минус 100°С и давлении примерно 30-50 МПа. Реакции инициативной радикальной полимеризации в эмульсии при пониженной температуре позволяют получить полиизобутилен значительно лучшего качества. Степень конверсии изобутилена составляет примерно 85-100% [1].



2. Технологическая часть

2.1 Физико-химические характеристики нефти месторождение Юго-Западное Камышитовое

Месторождение находится в 80 км к западу от Атырау. Ведено в эксплуатацию 1972 г.

Нефти из мелового, среднеюрского, альбского, апт-неокомского и пермо-триасового горизотов близки между собой по физико-химическим свойствам. Плотность их колеблется в пределах 0,8225-0,9191 г/см³, содержание серы составляет 0,05-0,43 %, смол сернокислотных - 3,0-34,0, селикагелевых - 0,94-17,50%.

Нефть пермо-триасового горизонта отличается повышенным содержанием парафинов - 6,1%.

Нефть верхнеальбского горизонта (скв. №2) тяжелая (плотность 0,9191), высокосмолистая (34% смол), парафиновая (0,8%), малосернистая (0,43% серы общей). Выход фракций до 200єС - 4,0%, до 300єС - 25 %.

Нефть среднеальбского горизонта (скв. №5) смолистая (24,0 и 10,7% смол), парафиновая (1,21%), малосернистая (0,3% серы), плотность ее 0,8943.

Нефть неокомского и апт-неокомского горизонтов характеризуются - 0,8340-0,8785, содержание смол сернокислотных 3,8-18,0%, парафина - 1,9-5,09%. Это малосернистые нефти (0,05-0,36% серы); выход фракций до 200єС - 6,5-27,0 до 300єС - 37,0-53,0%.

Юрские нефти также малосернистые (0,1-0,13% серы) и малосмолистые (смол сернокислотных 3,0-4,5%). Плотность их составляет 0,8362-0,8415, содержание парафинов - 3,1-3,6%. Выход светлых фракций до 200єС колеблется в пределах 13,0-17,07, до 300єС - 37,0-46,0%.

Физико-химические характеристики нефти и ее фракций приведены в таблице 2.



Таблица 2

Температурная зависимость вязкости и плотности нефтей разных горизонтов

Температура, єС	Вязкость
	кинематическая, мм2/с	условная
1	2	3	4
Среднеюрский горизонт
20	9,510	1,81	0,8232
30	5,160	1,50	0,8167
40	4,550	1,44	0,8100
50	3,830	1,37	0,8025
Юрский горизонт
20	10,120	1,87	0,8296
30	7,410	1,61	0,8222
40	5,510	1,43	0,8148
50	4,570	1,06	0,8075
Аптский горизонт
20	13,480	2,20	0,8363
30	9,130	1,77	0,8310
40	7,000	1,57	0,8255
50	5,470	1,43	0,8188
Неокомский горизонт
20	16,530	2,54	0,8493
30	11,310	1,99	0,8376
40	8,750	1,73	0,8301
50	6,960	1,57	0,8243

Таблица 3

Физико-химическая характеристика нефтей

Горизонт	№ скв		Вязкость кинематическая, мм2/с, при	Температура, єС
			20єС	50єС	Без обработки	Вспышка в закр. тигле
Среднеюрский	19	0,8232	9,510	3,830	-42	-25
Юрский	11, 24, 25, 29	0,8296	10,12	4,570	-41	-30
Аптский	18, 20, 23	0,8363	13, 48	5,470	-21	ниже -30
Неокомский	15, 20, 26	0,8493	16,53	6,960	-15	ниже -35
Горизонт	Давление насыщенных паров, мм.рт.ст, при	Содержание парафина,%	Темп-ра плавления, С	Коксуемость, %	Зольность,%
	38єС	50єС
Среднеюрский	-	-	3,1	53	0,19	0,044
Юрский	110	132	4,6	53	0,32	0,057
Аптский	-	-	1,2	-	0,60	0,059
Неокомский	223	270	5,3	52	0,60	0,037
Горизонт	Содержание,%	Кис. число, мг КОН на 1 г нефти	Выход фракций, %
	серы	смол серн.	смол селикаг.	Асфаль.		до 200єС	до 300єС
Среднеюрский	0,08	11,00	0,96	0,17	0,10	23,6	57,9
Юрский	0,07	4,00	1,80	0,17	0,16	22,1	56,1
Аптский	0,08	7,00	2,59	0,39	0,46	18,1	51,1
Неокомский	0,10	6,00	1,96	0,38	0,35	15,5	49,8

Таблица 4

Содержание индивидуальных ароматических углеводородов во фракции 120 - 150 °С

Углеводород	Выход,%
	на фракцию	На нефть
1	2	3
Нефть среднеюрского горизонта
Этилбензол	3,0	0,165
п-Ксилол	3,0	0,165
м-Ксилол	2,0	0,110
о-Ксилол	6,0	0,330
Нефть юрского горизонта
Этилбензол	1,0	0,052
п-Ксилол	1,8	0,093
1	2	3
м-Ксилол	3,8	0,197
о-Ксилол	3,3	0,172
Нефть аптского горизонта
Этилбензол	2,6	0,096
п-Ксилол	1,3	0,048
м-Ксилол	2,5	0,093
о-Ксилол	1,2	0,044
Нефть неокомского горизонта
Этилбензол	2,4	0,082
п-Ксилол	0,9	0,031
м-Ксилол	1,2	0,041
о-Ксилол	1,9	0,065

Таблица 5

Потенциальное содержание фракций, %

Отгоняется до тем-ры, єС	Горизонт
	среднеюрский	юрский	аптский	неокомский
1	2	3	4	5
28 (газ до С4)	0,9	0,4	0,9	0,9
62	3,3	2,9	3,1	2,6
70	3,6	3,1	3,4	3,1
80	3,9	3,4	4,1	3,5
85	4,4	3,7	4,3	3,6
90	5,2	4,3	4,6	3,9
95	5,9	4,8	5,0	4,1
100	6,6	5,3	5,4	4,4
105	7,0	5,8	5,9	5,0
110	8,1	6,3	6,2	5,5
120	9,4	7,8	7,4	6,5
130	11,5	9,2	8,6	7,1
140	12,9	11,5	9,8	8,5
145	13,6	12,6	10,4	8,9
150	14,9	13,0	11,1	9,9
160	16,0	14,6	12,5	10,7
170	18,4	16,7	13,8	12,4
180	19,9	18,5	15,5	13,8
190	21,4	20,4	16,9	14,7
200	23,6	22,1	18,1	15,5
210	25,4	23,8	19,5	18,0
220	27,6	25,9	21,1	19,9
230	29,9	28,7	23,2	22,0
240	32,4	31,0	25,5	23,6
250	34,1	34,0	28,8	25,3
260	36,4	35,3	30,3	28,3
270	38,7	38,2	31,3	30,8
280	41,4	40,3	33,8	33,2
290	43,4	41,9	36,8	35,5
300	46,2	44,0	38,9	37,8
320	48,9	46,9	41,2	40,3
330	51,4	48,7	43,6	42,7
340	53,9	50,6	46,8	45,6
350	56,2	53,7	48,9	47,7
360	57,9	56,1	51,1	49,8
370	58,7	56,9	52,4	51,0
380	59,2	58,4	53,9	52,5
390	60,7	60,4	54,9	54,0
400	62,7	62,6	56,4	55,0
410	63,9	64,9	57,7	56,8
420	65,2	65,7	60,4	59,5
430	66,9	67,5	62,9	64,4
440	68,7	70,5	65,9	66,0
450	71,2	73,1	67,9	68,5
460	73,4	71,1	70,6	71,1
470	76,4	77,1	73,0	73,5
480	77,0	78,6	75,4	77,0
490	81,2	80,6	76,9	79,0
500	82,9	82,8	78,7	82,0

Таблица 6

Характеристика керосиновых дистиллятов

Темп-ра отбора, єС	Выход на нефть, %		Фракционный состав, єС, при
			н.к	10%	50%	90%	98%	отг. до 270єС, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9
100-280	34,8	0,8003	136	155	218	272	285	54
120-280	32,0	0,8093	154	173	224	273	286	87
150-280	26,5	0,8155	180	196	233	273	286	87
150-310	34,0	0,8182	183	200	246	295	307	70
Темп-ра отбора, єС	Температура, єС	Содержание серы, %	Кислотность, мг КОН на 100 мл дистиллята
	помутнения	вспышки
100-280	ниже -60	40	-	1,00
120-280	То же	45	0,013	1,23
150-280	-	61	0,018	-
150-310	-	62	0,022	1,80



Таблица 7

Характеристика дизельных топлив и их компонентов из нефти среднеюрского горизонта

Температура отбора, °C	Выход на нефть, %	Цетановое число	Дизельный индекс	Фракционный состав, 0С, при		Вязкость кин-ая при 20°C, мм2/с
				10%	50%	90%	98%
150-320	36,5	46	-	198	250	299	311	0,8209	3,3220
140-300	33,3	46	69	188	236	284	294	0,8156	2,900
150-350	43,0	50	67	201	259	316	330	0,8243	3,940
180-350	38,0	52	66	225	261	314	332	0,8270	4,650
200-350	34,3	54	66	242	273	321	331	0,8302	5,670
240-350	25,5	54	65	276	293	325	333	0,8377	8,430
Температура отбора, °C	Температура, єС	Содержание серы, %	Анилиновая точка, єС
	застывания	помутнения	вспышки
150-320	Ниже -60	Ниже -60	64	0,023	-
140-300	То же	То же	60	0,020	72,2
150-350	-55	-48	66	0,026	77,0
180-350	-54	-47	88	0,028	78,2
200-350	-51	-43	96	0,029	80,8
240-350	-45	-38	126	0,034	84,6



Таблица 8

Характеристика мазутов и остатков из нефти среднеюрского горизонта

Продукт	Выход на нефть, %	с20	Вязкость условная при	Темп-ра,0С	Содержание серы, %	Коксуемость, %
			50єС	80?С	100?С	застывания	вспышки в открытом тигле
Мазут флотский:
5	47,4	0,869	4,87	1,75	-	-15	188	0,11	0,46
12	38,7	0,876	7,73	2,82	1,97	-8	214	0,21	0,53
топочный:
40	20,5	0,889	-	7,03	3,74	5	302	0,14	1,06
100	17,1	0,890	-	7,41	4,06	12	310	0,15	1,37
Остаток:
выше 300°C	53,8	0,866	3,64	1,92	1,52	-20	173	0,10	0,33
выше 350°C	42,1	0,873	6,20	2,54	2,00	-10	208	0,12	0,43
выше 400°C	36,1	0,878	-	3,40	2,25	-5	223	0,12	0,51
выше 450°C	16,5	0,8918	-	5,12	2,78	4	268	0,13	0,72
выше 490°C	11,6	0,9098	-	7,47	4,06	12	310	0,15	1,37

Анализ легких керосиновых дистиллятов при температурах отбора 120-240 и 110-270єС показал: выход на нефть - 23,0 и 30,6% соответственно;
- 0,7995 и 0,8051; фракционный состав (н.к. - 141єС): 10% - 164 и 171єС, 50% - 193 и 212єС, 90% - 229 и 259єС, 98% - 237 и 272єС; кинематическая вязкость при 40єС - 1,570 и 1,970 мм²/с, при 20єС - 7,370 и 10,73 мм²/с; температура начала кристаллизации - выше минус 60єС (в обоих случаях), вспышки в закрытом тигле - 37 и 40єС; теплота сгорания (низшая) - 10 400 и 10 360 ккал/кг; содержание ароматических углеводородов - 12% (в обоих случаях); содержание серы - 0,010 и 0,011%; кислотность - 0,51 и 1,12 мг КОН на 100 мл дистиллята; йодное число - 2,18 и 2,48 г йода на 100 г дистиллята; фактические смолы - 1,2 и 6,0 мг на 100 мл дистиллята.

Характеристика сырья из нефти среднеюрского горизонта для каталитического крекинга, определенная при температуре 350-400єС, такова: выход на нефть 25,0%; - 0,8625; М - 360, кинематическая вязкость при 50єС 16,51 мм²/с; при 100єС 4,760 мм²/с; температура застывания -10єС; содержание серы 0,10%, смол сернокислотных 2%, ванадия следы, парафино-нафтеновых углеводородов 86%, ароматических углеводородов I группы 4%, II и III групп 5%, IV группы 4%, смолистых веществ 1%.

Характеристика остаточных базовых масел (остаток выше 490єС) и групп углеводородов (нафтено-парафиновые+ I группа ароматических после депарафинизации) такова: выход на остаток - 100,0 и 41,2% соответственно, на нефть - 17,1 и 7,1%; - 0,8903 и 0,8789; n²_D - 1.4824; М=590 (для углеводорода); кинематическая вязкость при 50єС - 213,7 и 108,3 мм²/с, при 100єС - 28,87 и 16,14 мм²/с; х₅₀/х₁₀₀ - 7,4 и 6,6; ИВ - 87, ВВК - 0,803 (для углеводородов); температуры застывания минус - 12 и минус 20є С; содержание серы - 0,15 и 0,2%.

Структурно-групповой состав остаточных базовых масел из нефти среднеюрского горизонта (нафтено-парафиновые + I группа ароматических) следующий; распределение углерода (%): С_А1,С_Н34,С_кол35, С_П65; среднее число колец в молекуле: К_А 0,05, К_Н 2,95, К_О 3,00 [12].

2.2 Шифр нефти месторождение Юго-Западное Камышитовое

По содержанию серы:0,08 I -малосернистые.

По содержанию фракций до 350°C: 57,9% Т₁.

Содержанию базовых масел: 15% М₂.

Индекс вязкость базовых масел: 87% И_1.

Содержание парафина: 3,1% П₂.

Шифр нефти месторождения Юго-Западное Камышитовое: IT₁M₂И₁П_2.[5].



2.3 Описание поточной схемы

Сырая нефть в количестве 5000000 т/год направляется на установку электрообессоливания и обезвоживания, где нефть отделяется от воды, солей и механических примесей, с последующим разделением на атмосферно-вакуумной трубчатке.

Газ с установки АВТ, каталического крекинга поступает на установку ГФУ предельных с получением сжиженного газа изобутан которой является сырьем для установки алкилирование.

Бензиновая фракция является сырьем установки каталического риформинга и экстракции ароматических углеводородов. Из этого получаем компонента автомобильного бензина и ароматические углеводороды.

140⁰С-240⁰С выходят керосин.

Дизельная фракция 240⁰С-350⁰С отправляется на карбамидную депарафинизацию для производства зимнего дизельного топливо.

Вакуумный дистиллят фракция 350⁰С-490⁰С подается на установку каталитического крекинга. И получаем следующие продукты: газ отправляем на ГФУ непредельных, бензиновая фракция направляется на бензосместительную станцию, легкий газойль компонент дизельного топлива, а тяжелый газойль компонент котельного топлива.

Гудрон фракция выше 490⁰С поступает на установку замедленного коксования с получением кокса. Газ отправляем на установку ГФУ непредельных. Бензин служит компонентом автомобильного бензина и получаем котельного топлива.

ГФУ непредельных поступает газ установка замедленного коксования и каталитического крекинга. Бутан- бутиленовую фракция является сырьем установки алкилирования. Получаем лягкий алкилат компонент автомобильного бензина. Тяжелый алкилат компонент дизельного топлива.

Полученный из установки алкилирование отработанная бутан-бутиленовая фракция поступает полимеризацию и получаем полиизобутилена.

2.3 Расчет материальных балансов установок входящих в поточную схему

Таблица 9

Материальный баланс электрообессоливающей установки (ЭЛОУ)

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
1	2	3	4	5
поступило
1.	Сырая нефть	100,2	5000000	14705,88	612745
1	2	3	4	5	6
2.	Вода свежая	5,0	249501	733,83	30576,1
	итого	105,2	5249501	15439,71	643321,1
получено
1.	Нефть обессоленная	99,8	4980039,92	14647,17	610299,01
2.	Соляной раствор	5,4	269461,08	792,53	33022,19
	итого	105,2	5249501	15439,71	643321,1

Таблица 10

Материальный баланс установки атмосферно-вакуумной трубчатки (АВТ)

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Нефть	100	4980039,92	14647,17	610299,01
	итого	100	4980039,92	14647,17	610299,01
получено
1.	Газ	0,9	44820,36	131,82	5492,69
2.	Бензиновая фракция	16,6	826686,62	2431,43	101309,63
3.	Керосиновая фракция	12,5	622504,99	1830,897	76287,37
4.	Дизельная фракция	23,8	1185249,5	3486,02	145251,16
5.	Вакуумный дистиллят	25	125009,98	3661,79	152574,75
6.	Гудрон	21,2	1055768,46	3105,2	129383,39
	итого	100	4980039,92	14647,17	610299,01

Таблица 11

Материальный баланс установки каталитического риформинга

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
1	2	3	4	5
поступило
1.	бензиновая фракция	100	826686,62	2431,43	101309,63
	итого	100	826686,62	2431,43	101309,63
получено
1.	Углеводородный газ	10,0	826668,66	243,14	10130,96
2.	Головка стабилизации	4,5	37200,89	109,41	4558,93
3.	Катализат	83,7	691936,7	2035,10	84796,16
4.	Водородсодержащий газ	1,8	14880,35	43,76	1823,57
	итого	100	826686,62	2431,43	101309,63

Таблица 12

Материальный баланс установки экстракции ароматических углеводородов

№	Наименование	Выход
		%	т/год	т/сут	кг/ч
	Поступило
1.	Катализат	100	691936,7	2035,10	84796,16
	Всего	100	691936,7	2035,10	84796,16
Получено
1.	Бензол	10,9	75421,1	221,82	9242,78
2.	Толуол	16,5	114169,5	335,79	13991,36
3.	Суммарные ксилолы (включая этилбензол)	4,5	31137,15	91,57	3815,82
4.	Рафинат	68,1	471208,89	1385,90	57746,18
	итого	100	691936,7	2035,10	84796,16



Таблица 13

Материальный баланс газофракционирующей установки предельных углеводородов

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
	1	2	3	4	5
1.	Газ (АВТ)	36,12	44820,36	131,82	5492,69
2.	Головка стабилизации (КР)	44	82668,66	243,14	10130,96
3.	Углеводородный газ (КР)	19,83	37200,89	109,41	4558,93
	итого	100	164689,91	484,37	20182,58
получено
1.	Сухой газ	4,8	7905,11	23,25	968,76
2.	Пропановая фракция	24,5	40349,02	118,67	4944,73
3.	Бутановая фракция	36,8	60605,88	178,25	7427,19
4.	Изобутановая фракция	14,6	24044,72	70,71	2946,65
5.	и выше	19,3	31785,15	93,48	3895,23
	итого	100	164689,91	484,37	20182,58

Таблица 14

Материальный баланс установки депарафинизации дизельных топлив

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Дизельная фракция (240 - 350 °С)	100	1185249,5	3486,02	145251,16
	итого	100	1185249,5	3486,02	145251,16
получено
1.	Денормализат	82	971904,59	2858,54	119105,95
2.	Жидкий парафин	18	213344,91	627,48	26145,21
	итого	100	1185249,5	3486,02	145251,16

Таблица 15

Материальный баланс установки каталитического крекинга

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Вакуумный дистиллят	100	1245009,98	3661,79	152574,75
	итого	100	1245009,98	3661,79	152574,75
получено
1.	УВ газ и головка стабилизации	17,3	215386,72	633,49	26395,43
2.	Бензин	43,2	537844,31	1581,89	65912,29
3.	Легкий газойль	12,6	156871,25	461,38	19224,42
4.	Сырье для ТУ	10,0	124500,998	366,18	15257,47
5.	Тяжелый газойль	11,6	144421,16	424,77	17698,67
6.	Кокс выжигаемый	5,3	65985,53	194,07	8086,46
	итого	100	1245009,98	3661,79	152574,75

Таблица 16

Материальный баланс установки замедленного коксования (УЗК)

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Гудрон	100	1055768,46	3105,2	129383,39
	итого	100	1055768,46	3105,2	129383,39
получено
1.	Газ	5,9	62290,34	183,2	7633,62
2.	Головка стабилизации	2,7	28505,75	83,84	3493,35
3.	Бензин	13	137249,89	403,67	16819,84
4.	Легкий газойль	28,5	300894,01	884,98	36874,26
5.	Тяжелый газойль	25,9	273444,03	804,25	33510,29
6.	Кокс	24	253384,43	745,25	31052,01
	итого	100	1055768,46	3105,2	129383,39

Таблица 17

Материальный баланс газофракционирующей установки непредельных углеводородов

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Газ и головка стабилизации (УЗК)	30,5	90796,09	267,04	11126,97
2.	УВ газ и головка стабилизации (КК)	69,5	215386,72	633,49	26395,43
	итого	100	306182,81	900,53	37522,4
получено
1.	Сухой газ	30,5	93385,76	274,66	11444,33
2.	Пропан-пропиленовая фракция	25,5	78076,62	229,64	9568,21
3.	Бутан-бутиленовая фракция	37,5	114818,55	337,70	14070,90
4.	и выше	6,5	19901,88	58,53	2438,96
	итого	100	306182,81	900,53	34029,05

Таблица 18

Материальный баланс установки полимеризации

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Пропан-пропиленовая фр	100	78076,62	229,64	9568,21
	итого	100	78076,62	229,64	9568,21
получено
1.	Полимер бензин	31,2	22091,98	64,97	2707,35
2.	Остаток выше 205єС	3,6	2549,07	7,49	312,38
3.	Отраб пр.-проп. фр	64,0	45316,896	133,28	5553,54
	итого	100	78076,62	229,64	9568,21

Таблица 19

Материальный баланс установки алкилирования

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
2.	Бутан-бутиленовая фракция	100	114818,55	337,70	14070,90
	итого	100	114818,55	337,70	14070,90
получено
1.	Легкий алкилат	79,1	90821,5	267,12	11130,1
2.	Тяжелый алкилат	3,4	3903,8	11,5	478,4
3.	Пропан	2,1	2411,2	7,1	295,5
4.	Отработанная бутан-бутиленовая фракция	15,4	17682,06	52	2166,92
	итого	100	114818,55	337,70	24070,90

Таблица 20

Материальный баланс установки полимеризации полиизобутилена

№	Наименование	Выход
	Поступило	%	т/год	т/сут	кг/ч
	1	2	3	4	5
1	ППФ и ББФ	100	62998,95	185,3	7720,5
	Всего	100	62998,95	185,3	7720,5
	Получено
1	Полиизобутилен	99,4	62620,95	184,2	7674,14
2	Непрореагир. бутилен	0,5	315	0,9	38,6
3	Примеси	0,1	63	0,18	7,5
	Всего	100	62998,95	185,3	7720,5

Таблица 21

Материальный баланс установки БСС

№ Наименование	Выход	Октановое число
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Рафинат	35,9	471208,89	1385,90	57746,18	93
2.	Бензин (КК)	41	537844,31	1581,89	65912,29	92
3.	Полимер бензин	1,7	22091,98	64,97	2707,35	71
4.	Бензин (УЗК)	10,5	137249,8998	403,67	16819,84	81
5.	Легкий алкилат	6,9	90821,5	267,12	11130,1	94
6.	и выше (ГФУ пред.)	2,4	31785,15	93,48	3895,23	70
7.	и выше (ГФУ непред.)	1,5	19901,88	58,53	2438,96	70
	итого	100	1310903,61	3855,6	160649,9	88

Таблица 22

Материальный баланс установки ССДТ

№ Наименование	Выход	Цетановое число
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Денормализат	67,7	971904,59	2858,54	119105,95	39
2.	Легкий газойль (КК)	10,9	156871,25	461,38	19224,42	20
3.	Легкий газойль (УЗК)	20,9	300894,01	884,98	36874,26	45
4.	Тяжелый алкилат	0,27	3903,8	11,5	478,4	35
5.	Остаток выше 205єС	0,18	2549,07	7,49	312,38	32
	итого	100	1436122,72	4223,89	175995,41	36,23

Таблица 23

Сводный материальный баланс [13]

№ Наименование	Выход
	%	т/год	т/сут	кг/час
поступило
1.	Сырая нефть	100	5000000	14705,88	612745,1
	итого	100	5000000	14705,88	612745,1
получено
1.	Газ	2,02	101290,9	297,9	12413,1
2.	Сжиженный газ	2,5	124999,6	367,6	153185,6
3.	Бензин	26,2	1310903,61	3855,6	160649,9
4.	Ароматические углеводороды	4,4	220727,75	4059,56	169149,65
5.	Керосин	12,5	622504,99	1830,897	76287,37
6.	Дизельное топливо	28,7	1436122,72	4223,89	175995,41
7.	Жидкий парафин	4,3	213344,91	627,48	26145,21
8.	Сырье для ТУ	2,49	124500,998	366,18	15257,47
9.	Нефтяной кокс	5,1	253384,43	745,25	31052,01
10.	Котельное топливо	8,36	417865,19	1229,02	51208,96
11.	Полиизобутилен	1,25	62620,95	184,2	7674,14
12.	потери	2,23	111733,9	328,6	13692,9
	итого	100	4888266,1	14377,3	599052,2

2.4 Описание технологической схемы

Изобутилен, диоксид углерода и катализатор BF ₃ (или AlCl₃) подают раздельно в струйный смеситель (6) трубчатого реактора (7). Реакция протекает почти мгновенно, сопровождается значительным выделением тепла. Предлагается также в качестве инициатора и одновременно для снижения температуры реакции использовать химически активный жидкий кислород (или углекислоту), количество которого составляет 0,1-1,0% от массы образующего в латексе полимера. Полимеризацию проводят при температуре примерно от минус 40°С до минус 100°С и давлении примерно 30-50 МПа. Реакции инициативной радикальной полимеризации в эмульсии при пониженной температуре позволяют получить полиизобутилен значительно лучшего качества. Степень конверсии изобутилена составляет примерно 85-100% [1].

2.5 Технологический расчет основного аппарата

Внутренний диаметр D_в реактора, представляющего собой кожухотрубчатый теплообменник, определяется с учетом размещения трубок в решетке по треугольнику:

D_в = S(b - 1) + d_н + 2k (2.1)

где S - расстояние между осями трубок, м; b - число трубок, расположенных на диагонали наибольшего шестиугольника; d_н - наружный диаметр трубок, м; k - кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом, принимаемый по конструктивным соображениям не менее 0,006м.

При компоновке труб в пучке принимается шаг трубок:

S=(1,3/1,5) d_н (2.2)

Вертикальные трубчатые реакторы полимеризации имеют 127 или 187 трубок диаметром 0,05 - 0,06 м и длиной 6 - 9 м.

Примем трубки наружным диаметром d_н = 0,06 м, внутренним диаметром d_в= 0,05 м и длиной l = 9 м. Также примем расстояние между осями трубок S=1,3 d_н = 1,3 • 0,06 = 0,078 м, а число трубок Z = 187.

Числа трубок, расположенных на диагонали наибольшего шестиугольника, определим по формуле:

b = 2a - 1 (2.3)

где а - число трубок на стороне наибольшего шестиугольника.

Связь между числам трубок на стороне наибольшего шестиугольника и общим числом трубок Z дается соотношением:

Z = 3а(а - 1) + 1 (2.4)

откуда при Z = 187 получим:

а = 8; b = 2 • 8 - 1 = 15

Тогда

D_в = 0,078(15 - 1) + 0,06 + 2к = 1,152 + 2к (2.5)

Округлив внутренний диаметр аппарата до величины D_в = 1,2м, найдем к = 0,024м.

Высота корпуса в промышленных реакторах при длине трубок l = 9 м составляет Н_к ? 11 м.

Определим объемное количество сырья поступающего в реактор в 1 ч, по формуле:

(2.6)

где G_c - производительность реактора по сырью, кг/ч; - плотность сырья в жидком виде при Т₁ = 463 К кг/м³.

Таким образом



Объем реакционного пространства найдем по соотношению:

(2.7)

где - обьемная скорость (обьемное количества сырья, приходящееся на единицу обьема катализатора в единицу времени), м³/(м³•ч).

Оптимальное значение объемной скорости лежит между 3 - 5,5 м³/(м³•ч) из расчета на жидкое сырье. Стремлением получить целое расчетное числа реакторов объясняем принятие

Тогда

Необходимое число трубок:

(2.8)

где

Следовательно

Определяем число реакторов [14]:

Таким образом, при расчете реактора полимеризации были получены следующие данные:

1. Производительность установки G_c=7674,14 кг/ч полиизобутилена;

2. Объемное количество сырья, поступающего в реактор в 1 ч, х_с=19 м³/ч;

3. Необходимое число трубок - 230;

4. Число реакторов - 1.



Заключение

В представленной работе приведены теоретические основы получение полиизобутилена при крекинге нефтяных дистиллятов. По выбранному месторождению Юго-Западное Камышитовое было создано поточная схема, с получением полиизобутилена.

Полиизобутилен относится к числу тех высокомолекулярных соединений, получение которых лежит в основе современной химии синтетических материалов как с практической, так и научно-теоретической точек зрения. По физическим свойствам полиизобутилен следует отнести к группе каучукоподобных эластомеров.

Полиизобутилен является продуктом полимеризации изобутилена CH₂=C(CH₃)₂, молекулы которого, обладая двойной связью и асимметрией, легко полимеризуются.

Степень полимеризации сильно зависит от температуры полимеризации: чем ниже температура, тем выше молекулярная масса полиизобутилена, а также выше его механические свойства. Хотя низкомолекулярные образцы полиизобутилена также нашли практическое применение, основной интерес представляет высокомолекулярный полиизобутилен с молекулярной массой 20 000 из-за практически высоких диэлектрических показателей, водостойкости, морозостойкости в сочетании с невысокой плотностью и высокой эластичностью.

В процессе проделанной работы был рассчитан кожухотрубный теплообменник.

В результате расчета получены данные:

5. Производительность установки G_c=10671,71 кг/ч полиизобутилена;

6. Объемное количество сырья, поступающего в реактор в 1 ч, х_с=26 м³/ч;

7. Необходимое число трубок - 320;

8. Число реакторов - 1.



Список литературы

1. www.freepatent.ru.

2. Эрих В.Н., Расина М. Г., Рудин М. Г. Химия и технология нефти и газа. Ленинград, «Химия» 1972г.

3. Воробьев В.А., Андрианов Р.А. Технология полимеров: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. М.: Высш. школа, 1980. 303 с: ил.

4. Брацыхин Е.А., Шульгина Э.С. Технология пластических масс: Учебное пособие для техникумов. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. 328 с., ил.

5. Гютербок Г., Полиизобутилен и сополимеры изобутилена, пер. с нем.. Л., 1962. 363 с.

6. Сороко В.Е., Вечная С. В., Попова Н. Н. Основы химической технологии. Ленинград, «Химия», 1986.

7. Общая химическая технология / Под ред. А.Г. Амелина, М.: Химия, 1977. 399 с.

8. Общая химическая технология. В 2-х частях / Под ред. И.П. Мухленова, М.: Высшая школа, 1984.

9. Латынов Р.Ш., Общая химическая технология / Курс лекций/ Р.Ш. Латынов, Казань.: Химия, 1977.

10. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Москва, 1971.

11. Мухленов Технология катализаторов. Москва, 1973.

12. Надиров Н. К. Нефть и газ Казахстана: В 2-х частях. Часть 2. Алматы: Гылым, 1995. 400 с.

13. Рудин М.Г., Драбкин А.Е., Краткий справочник нефтепереработчика, Л., «Химия»,1980г.

14. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. «Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности» Ленинград. Химия. 1974 г.

Размещено на Allbest.ru