Салаватский индустриальный колледж
Основы технологии нефтехимического синтеза
Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа по специальности 240404 «Переработка нефти и газа»
2006
Одобрена предметно (цикловой) комиссией технологических дисциплин Председатель _____________. Протокол №___ от _____2006г. | Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Основы технологии нефтехимического синтеза» по специальности 240404 «Переработка нефти и газа» Зам. директора по учебной работе ______________ |
«-------» г.
Составитель :
преподаватель Салаватского
индустриального колледжа
Ответственный за выпуск:
Методист заочного отделения
Салаватского индустриального колледжа А. Б Денисов
Рецензент:
преподаватель Салаватского
индустриального колледжа
Содержание
1. Введение
2. Программа учебной дисциплины
3. Задание для контрольной работы
4. Перечень практических работ
5. Литература
1 Введение
Методические указания и контрольные задания составлены в соответствии с требованиями ГОС СПО по специальности 240404 «Переработка нефти и газа» и рабочей программой по дисциплине «Основы технологии нефтехимического синтеза».
Учебная дисциплина «Основы технологии нефтехимического синтеза» является общепрофессиональной, устанавливающей базовые знания для усвоения специальных дисциплин.
Рабочая программа дисциплины «Основы технологии нефтехимического синтеза» предусматривает изучение промышленного производства нефтехимических продуктов на основе нефтяного сырья, что послужит расширению кругозора техника-технолога по переработке нефти и газа.
Усвоение программного материала базируется на знаниях, полученных при изучении органической, физической, коллоидной химии, процессов и аппаратов нефтепереработки, химии и технологии нефти и газа.
При изучении дисциплины «Основы технологии нефтехимического синтеза» особое внимание следует уделить вопросам качества сырья и готового продукта, стандартам на готовую продукцию, способам подготовки сырья к переработке, условиям ведения процесса, технологическому оформлению процессов, характеристике основного оборудования и его назначению, технико-экономической характеристике процессов, перспективам развития, вопросам охраны окружающей среды.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать: физико-химические основы технологического процесса; назначение, сырье, катализаторы и получаемые продукты изучаемых производств; параметры и технологические схемы процессов; назначение, особенности конструкции и устройство основного оборудования; технико-экономические показатели процессов; экологически опасные зоны технологических производств и возможные условия проведения процесса в экологически чистом режиме; наименования и обозначения всех физико-химических величин в Международной Системе Единиц (СИ);
уметь: обосновывать выбор параметров технологических процессов; составлять пооперационную схему по описанию технологического процесса; читать технологические схемы; составлять и рассчитывать материальные балансы нефтехимических производств; пользоваться справочной и технической литературой.
2 Примерная программа учебной дисциплины
Примерный тематический план
Наименование разделов и тем | Количество аудиторных часов при очной форме обучения | |
Всего | Практические занятия | |
1 | 2 | 3 |
Введение Раздел 1 Производство углеводородного сырья Тема 1.1 Источники углеводородного сырья. Способы подготовки сырья к переработке. Тема 1.2 Производство низших и высших олефинов Тема 1.3 Производство ацетилена Тема 1.4 Производство алкилбензолов Тема 1.5 Производство алкилфенолов | 2 2 6 2 4 2 | 2 2 |
Раздел 2 Производство виниловых мономеров и диенов Тема 2.1 Производство бутадиена Тема 2.2 Производство изопрена Тема 2.3 Производство стирола и a-метилстирола Тема 2.4 Производство виниловых мономеров | 4 2 2 4 | |
Раздел 3 Производство кислородсодержащих продуктов Тема 3.1 Производство жирных кислот и спиртов Тема 3.2 Гидратация олефинов Тема 3.3 Синтезы на основе оксида углерода и водорода | 4 4 4 | 2 2 |
Раздел 4 Производство синтетических моющих веществ Тема 4.1 Применение и классификация поверхностно-активных веществ Тема 4.2 Производство анионоактивных моющих веществ | 2 2 | |
Раздел 5 Производство полимеров Тема 5.1 Производство полиэтилена | 2 | |
Раздел 6 Производство неорганических продуктов Тема 6.1 Производство серы и серной кислоты Тема 6.2 Производство водорода Тема 6.3 Производство аммиака и карбамида | 4 2 4 | 2 |
Раздел 7 Экобиозащитные технологии Тема 7.1 Способы очистки газовых выбросов и сточных вод | 2 | |
Всего по дисциплине | 60 | 10 |
Содержание учебной дисциплины и методические указания
Введение
Студент должен
иметь представление: о содержании дисциплины; её связи с другими дисциплинами; о новейших достижениях в области нефтехимического синтеза.
Нефтехимия - источник сырья для процессов органического синтеза. Возникновение нефтехимической промышленности. Виды нефтехимических производств. Связь нефтехимической промышленности с другими отраслями. Перспективы развития нефтехимии. Основные нефтехимические продукты: мономеры, полупродукты, спирты, кислоты, моющие и поверхностно-активные вещества, полимеры и т. д. Экономическая эффективность их применения. Охрана окружающей среды в нефтехимической промышленности.
Методические указания
Данная тема является вводной и должна дать понятие о значимости дисциплины «Основы технологии нефтехимического синтеза»; о самоорганизации учебной деятельности студентов при изучении этой дисциплины.
Вопросы для самоконтроля:
1. Цели и задачи учебной дисциплины «Основы технологии нефтехимического синтеза».
2. Виды нефтехимических производств.
3. Значение нефтехимической промышленности в народном хозяйстве страны.
4. Перспективы развития нефтехимической промышленности.
Литература: (1), стр. 7 – 9
Раздел 1 Производство углеводородного сырья
Тема 1.1 Источники углеводородного сырья и требования, предъявляемые к нему. Способы подготовки сырья к переработке.
Студент должен
знать: характеристики природного газа, попутного нефтяного газа, газов нефтеперерабатывающих заводов, газов стабилизации нефти, газового бензина, газового конденсата, жидких дистиллятов и нефтепродуктов; требования, предъявляемые к углеводородному сырью; значение предварительной подготовки сырья к переработке; подготовку газообразных углеводородов к переработке (очистку от ме-
ханических примесей, химических соединений, осушку газов); разделение смесей газообразных углеводо-
родов ( компрессия, абсорбция, адсорбция, низкотемпературная ректификация, комбинированный метод); разделение смесей жидких углеводородов ( чёткая ректификация, азеотропная перегонка, экстрактивная дистилляция, экстракция, адсорбция ).
Характеристика природного газа, попутного нефтяного газа, газов нефтеперерабатывающих заводов, га-
зов стабилизации нефти, газового бензина, газового конденсата, жидких дистиллятов и нефтепродуктов.
Требования к углеводородному сырью. Значение предварительной подготовки сырья. Подготовка газообразных углеводородов к переработке. Разделение смесей газообразных и жидких углеводородов.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что на основе углеводородов, входящих в состав природных, попутных и промышленных газов, химическая промышленность выпускает большой ассортимент новых материалов широко используемых в народном хозяйстве. Кроме того, необходимо обратить внимание на то, что углеводородное сырье для нефтехимических производств должно отвечать высоким требованиям, предопределяемым спецификой дальнейших химических превращений углеводородов. Одно из основных требований к углеводородному сырью – минимальное содержание или даже полное отсутствие веществ иной химической природы. Например, таких как диоксиды углерода, сероводород, серооксид углерода, ацетилен, механические примеси и т. д. Они являются вредными для проведения процессов нефтехимической переработки углеводородного сырья и должны быть удалены до содержания, соответствующего требования предъявляемым к сырью по данному процессу.
Следует также обратить внимание на необходимость осушки газообразных углеводородов перед переработкой.
Вопросы для самоконтроля:
1.Основные источники углеводородного сырья.
2. Какие требования предъявляются к качеству сырья?
3. Чем вызвана необходимость предварительной подготовки сырья к переработке?
4. Назовите и дайте характеристику методам разделения газовых смесей.
5. Назовите и дайте характеристику методам разделения жидких углеводородов.
Литература: (1), стр. 17 – 18; 51 – 76
Тема 1.2 Производство низших и высших олефинов
Студент должен
знать: производство низших олефинов пиролизом углеводородного сырья; значение процесса пиролиза; сырьё пиролиза; механизм процесса пиролиза, состав продуктов пиролиза; технологическую схему пиролиза бензина; основное оборудование процесса пиролиза и его характеристику; новые направления в пиролизе; способы подвода тепла в реактор; жидкие продукты пиролиза; способы разделения газа пиролиза, их их технико-экономическую оценку; производство высших олефинов;
уметь: составлять материальный баланс процесса пиролиза, читать технологическую схему.
Пиролиз углеводородного сырья - основной метод получения низших олефинов. Значение процесса пиролиза. Сырьё пиролиза. Производство этилена пиролизом бензина. Состав продуктов пиролиза. Основное оборудование процесса пиролиза и его характеристика. Новые направления в пиролизе. Жидкие продукты пиролиза. Способы разделения газа пиролиза, их технико-экономическая оценка. Производство высших олефинов.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо усвоить, что основным процессом получения углеводородного газа с высоким содержанием непредельных является пиролиз. Пиролизом называется наиболее жесткая форма термического крекинга нефтяного и газового сырья, осуществляемого при температурах 700 – 900С. Режим пиролиза может быть направлен на максимум выхода этилена, пропилена, бутадиена. Наряду с газом пиролиза образуется некоторое количество жидкого продукта, смолы, содержащей значительное количество ароматических углеводородов: бензола, толуола, ксилолов, нафталина и других углеводородов. Смола пиролиза является важным источником бензола. Материальный баланс пиролиза зависит от состава сырья и режима процесса. В промышленности процесс пиролиза проводят в змеевиковых реакторах с передачей тепла через поверхность нагрева, т. е в трубчатых печах.
Практическая работа 1
Вопросы для самоконтроля:
1.Назначение, сырье и продукты процесса пиролиза.
2.Механизм процесса пиролиза.
3.Технологическая схема пиролиза жидкого сырья.
4.Основное оборудование процесса пиролиза.
5.Получение этилена высокой чистоты.
6.Производство высших олефинов.
Литература: (1), стр. 18 – 24
Тема 1.3 Производство ацетилена
Студент должен
знать: применение ацетилена в нефтехимическом синтезе, методы получения ацетилена; устройство и работу ацетиленовых генераторов, их технико-экономическую оценку; важнейшие синтезы на основе ацетилена.
Применение ацетилена в нефтехимическом синтезе. Методы получения ацетилена. Устройство и работа ацетиленовых генераторов, их технико-экономическая оценка. Важнейшие синтезы на основе ацетилена.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на основное оборудование, применяемое при получении ацетилена.
Вопросы для самоконтроля:
1. Перечислите методы получения ацетилена.
2. В чем сущность методов получения ацетилена?
3. Назовите достоинства и недостатки методов получения ацетилена.
4. Какое оборудование применяется в производстве ацетилена?
Литература: (1), стр. 24 – 28
Тема 1.4 Производство алкилбензолов
Студент должен
знать: сущность и значение процесса алкилирования; способы алкилирования бензола; алкилирование бензола этиленом; химизм, условия и технологическую схему процесса алкилирования бензола этиленом; катализатор процесса, условия его подачи в реактор; приготовление катализаторного комплекса и роль составляющих катализаторного комплекса; характеристику основного оборудования; алкилирование бензола пропиленом;
уметь: составлять материальный баланс процесса получения этилбензола; читать технологическую схему получения этилбензола.
Сущность и значение процесса алкилирования бензола этиленом. Химизм, условия и технологическая схема алкилирования бензола этиленом. Катализатор процесса алкилирования бензола этиленом, условия его подачи в реактор. Приготовление катализаторного комплекса, роль составляющих катализаторного комплекса. Характеристика основного оборудования. Алкилирование бензола пропиленом.
Методические указания:
При изучении данной темы следует обратить внимание на механизм процесса алкилирования и применяемые катализаторы. Необходимо усвоить, что при алкилировании бензола этиленом наибольшие трудности в промышленной технологии возникают при осуществлении непрерывной и равномерной подачи хлорида алюминия в реакционную зону. Непрерывную подачу катализатора удобнее осуществлять, когда он находится в виде жидкого катализаторного комплекса.
Практическая работа 2
Вопросы для самоконтроля:
1. В чем заключается механизм процесса алкилирования?
2. Какие катализаторы применяются в процессах алкилирования?
3. В каком виде необходимо подавать катализатор в реакционную зону при алкилировании бензола этиленом для осуществления его непрерывной и равномерной подачи?
4. Технологическая схема получения этилбензола.
Литература: (1), стр.
Тема 1.5 Производство алкилфенолов
Студент должен
знать: механизм процесса алкилирования фенола; способы получения алкилфенолов; катализаторы процессов алкилирования фенола; производство высших алкилфенолов в присутствии ионообменных смол; технологическую схему получения алкилфенолов; характеристику основного оборудования процесса получения высших алкилфенолов.
Применение алкилфенолов в нефтехимическом синтезе. Способы алкилирования фенола. Применяемые катализаторы, их характеристика. Производство высших алкилфенолов в присутствии ионообменных смол.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что в процессах алкилирования фенола олефинами ( или при алкилировании фенола спиртами ) в качестве катализаторов применяются такие кислоты как серная, фосфорная, фтористоводородная, хлорная. Кроме того в качестве катализаторов алкилирования фенола олефинами применяют также алюмосиликаты, бензол - и толуолсульфокислоту. Алкилирование фенола в присутствии тех или иных кислотных катализаторов вызывает коррозию аппаратуры. А при промывке полученного алкилата образуются фенолсодержащие сточные воды, которые без специальной очистки нельзя сбрасывать в реки и водоемы. Эти недостатки полностью исключаются, если в качестве катализатора алкилирования используют ионообменные смолы. Преимуществом их является, кроме того, возможность проводить процесс непрерывно и автоматизировать его.
Вопросы для самоконтроля:
1. В чем заключается механизм процесса алкилирования фенола олефинами?
2. Какие катализаторы применяются в процессах алкилирования?
3. Назовите достоинства и недостатки катализаторов, применяемых в процессах алкилирования фенола олефинами.
4. Где используются алкилфенолы?
5. Технологическая схема получения высших алкилфенолов.
Литература: (1), стр. 44 – 50
Раздел 2 Производство виниловых мономеров и диенов
Тема 2.1 Производство бутадиена
Студент должен
знать: теоретические основы процессов дегидрирования; производство бутадиена двухстадийным дегидрированием н-бутана; химизм процесса; условия протекания процесса двухстадийного дегидрирования н-бутана; технологическую схему дегидрирования н-бутана; технологическую схему дегидрирования бутиленов; основное оборудование процесса двухстадийного дегидрирования н-бутана; катализаторы процесса; производство бутадиена одностадийным дегидрированием н-бутана; катализаторы, условия протекания одностадийного дегидрирования н-бутана; технологическую схему одностадийного дегидрирования н-бутана; основное оборудование процесса одностадийного дегидрирования н-бутана; достоинства и недостатки процессов одностадийного и двухстадийного дегидрирования н-бутана.
Теоретические основы процессов дегидрирования. Производство бутадиена двухстадийным дегидрированием н-бутана. Производство бутадиена одностадийным дегидрированием н-бутана. Основное оборудование процессов дегидрирования н-бутана. Химизм, условия протекания и катализаторы процессов дегидрирования н-бутана. Достоинства и недостатки процессов дегидрирования н-бутана.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что бутадиен – важнейший мономер в производстве синтетических каучуков. Необходимо усвоить, что бутадиен можно получить двумя способами: двухстадийным дегидрированием н-бутана и одностадийным дегидрированием н-бутана. Двухстадийный процесс производства бутадиена является сложным, а процессы разделения контактных газов громоздки; кроме того, при этом методе расходуется большое количество водяного пара. Выход бутадиена 50-56 % на израсходованный бутан. Одностадийный процесс практически не требует пара, а тепло, выделяющееся при выжигании кокса, используют для проведения эндотермических реакций дегидрирования в адиабатическом регенеративном цикле, благодаря чему упрощается конструкция реактора. К недостаткам этого метода следует отнести невысокий выход бутадиена, применение сложной запорной арматуры и средств автоматики.
Вопросы для самоконтроля:
1. Теоретические основы процессов дегидрирования.
2. Какими способами получают бутадиен из н-бутана?
3. Какие катализаторы применяют при двухстадийном и одностадийном дегидрировании н-бутана?
4. Аппаратурное оформление процессов дегидрирования н-бутана.
5. Достоинства и недостатки методов получения бутадиена из н-бутана.
Литература: (1), стр. 76 – 86
Тема 2.2 Производство изопрена
Студент должен
знать: свойства изопрена и основные методы его получения; производство изопрена двухстадийным дегидрированием изопентана; химизм, катализаторы, условия протекания и основное оборудование процесса производства изопрена двухстадийным дегидрированием изопентана; производство изопрена из изобутилена и формальдегида; химизм, сырье, катализаторы и условия протекания процесса производства изопрена из изобутилена и формальдегида; схему реакторного блока для получения диметилдиоксана; схему реакторного блока для разложения диметилдиоксана в изопрен; производство изопрена из пропилена.
Свойства изопрена и основные методы его получения. Производство изопрена двухстадийным дегидрированием изопентана. Производство изопрена из изобутилена и формальдегида. Производство изопрена из пропилена.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что изопрен – ценнейший мономер для производства синтетического каучука. Изопреновый каучук является аналогом натурального каучука и даже превосходит его по некоторым свойствам. Изопрен применяют также как компонент сополимеризации при получении бутилкаучука. Существует большое число способов получения изопрена, но до стадии промышленной реализации доведены следующие: получение изопрена из изобутилена и формальдегида, получение изопрена двухстадийным дегидрированием изопентана. Одним из решающих факторов при определении перспективности того или иного метода синтеза изопрена является наличие ресурсов и стоимость используемого сырья.
Вопросы для самоконтроля:
1. Свойства и применение изопрена.
2. Способы получения изопрена.
3. Достоинства и недостатки способов получения изопрена.
4. Аппаратурное оформление способов получения изопрена.
Литература: (1), стр.
Тема 2.3 Производство стирола и a-метилстирола
Студент должен
знать: свойства стирола; стадии дегидрирования этилбензола в стирол; механизм процесса дегидрирования этилбензола в стирол; катализаторы процесса; технологическую схему дегидрирования этилбензола; аппаратурное оформление процесса дегидрирования этилбензола в стирол; условия протекания процесса; свойства a-метилстирола; получение a-метилстирола.
Свойства стирола и a-метилстирола. Дегидрирование этилбензола. Механизм, катализаторы и аппаратурное оформление процесса дегидрирования этилбензола. Технологическая схема дегидрирования этилбензола. Выделение стирола из печного масла и дополнительная очистка. Получение a-метилстирола.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что стирол и a-метилстирол являются важнейшими ароматическими мономерами для производства синтетического каучука. Необходимо усвоить, что стирол получают дегидрированием этилбензола, а a-метилстирол получают дегидрированием изопропилбензола. Каталитический процесс дегидрирования этилбензола включает собственно дегидрирование, а затем выделение и очистку стирола. В качестве основных компонентов катализаторов при дегидрировании этилбензола применяют оксиды магния, железа, цинка, меди, бериллия и др. Общим для всех этих катализаторов является небольшая добавка солей калия присутствие которых ускоряет взаимодействие воды и углерода, отлагающегося на катализаторе, с образованием СО2 , т. е одновременно идет и регенерация катализатора. Применение таких саморегенерируемых катализаторов позволяет вести процесс непрерывно. Дегидрирование этилбензола и изопропилбензола ведут в реакторах адиабатического и трубчатого типа.
Вопросы для самоконтроля:
1. Свойства и применение стирола и a-метилстирола.
2. Стадии производства стирола.
3. Катализаторы, применяемые в производстве стирола и a-метилстирола.
4. Аппаратурное оформление процессов производства стирола и a-метилстирола.
5. Технологическая схема дегидрирования этилбензола.
Литература: (1), стр. 92
Тема 2.4 Производство виниловых мономеров
Студент должен
знать: свойства и применение винилхлорида; производство винилхлорида; условия протекания и катализаторы процесса; технологическую схему получения винилхлорида из ацетилена; основное оборудование процесса; свойства и применение винилацетата; производство винилацетата; условия протекания и катализаторы процесса; технологическую схему получения винилацетата из ацетилена и уксусной кислоты, производство акрилонитрила.
Свойства и применение винилхлорида, винилацетата, акрилонитрила. Производство винилхлорида. Производство винилацетата. Производство акрилонитрила.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что такие мономеры как винилхлорид, акрилонитрил и винилацетат наряду с винильной группой содержат те или иные функциональные группы, придающие впоследствии получаемым полимерам специфические свойства. Все они играют огромную роль в производстве полимерных материалов.
Вопросы для самоконтроля:
1. Свойства и применение винилхлорида.
2. Способы получения винилхлорида.
3. Технологическая схема получения винилхлорида из ацетилена.
4. Свойства и применение акрилонитрила.
5. Способы производства акрилонитрила.
6. Технологическая схема получения акрилонитрила окислительным аммонолизом пропилена.
7. Свойства и применение винилацетата.
8. Производство винилацетата.
9. Технологическая схема получения винилацетата из ацетилена и уксусной кислоты.
Литература: (1), стр. 96 – 103
Раздел 3 Производство кислородсодержащих продуктов
Тема 3.1 Производство жирных кислот и спиртов
Студент должен
знать: механизм окисления углеводородов; получение жирных кислот; характеристику исходного сырья и получаемых продуктов; условия проведения процесса; катализатор и его приготовление; технологическую схему получения жирных кислот окислением парафина; характеристику оборудования и его назначение; производство жирных спиртов; характеристику сырья, условия окисления; особенности производства жирных спиртов; технологическую схему производства жирных спиртов; назначение основного оборудования.
Получение жирных кислот и спиртов. Характеристика исходного сырья и получаемых продуктов. Катализаторы и условия проведения процессов. Технологические схемы получения жирных кислот и спиртов. Характеристика основного оборудования процессов.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что высшие жирные кислоты и спирты получают окислением парафина. Окисление углеводородов представляет собой сложный процесс. В ходе реакции образуются нестабильные промежуточные соединения, претерпевающие дальнейшие превращения с образованием большого числа продуктов. Окисление углеводородов молекулярным кислородом протекает по цепному механизму.
Вопросы для самоконтроля:
1. Механизм процесса окисления углеводородов.
2. Производство высших жирных кислот.
3. Аппаратурное оформление производства высших жирных кислот.
4. Технологическая схема получения высших жирных кислот окислением парафина.
5. Производство высших жирных спиртов.
6. Технологическая схема получения высших жирных спиртов.
Литература: (1), стр. 115 – 119
Тема 3.2 Гидратация олефинов
Студент должен
знать: теоретические основы процессов гидратации; способы гидратации, их технико-экономическое сравнение; производство этилового спирта прямой и сернокислотной гидратацией этилена; химизм,, условия протекания, технологическую схему, основное оборудование при получении этилового спирта прямой гидратацией этилена;
уметь: составлять материальные балансы установок получения этилового спирта; читать технологические схемы получения этилового спирта прямой и сернокислотной гидратацией этилена.
Теоретические основы процессов гидратации. Способы гидратации. Производство этилового спирта прямой и сернокислотной гидратацией этилена.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что гидратацией называется процесс присоединения элементов воды. В промышленности гидратацию олефинов в спирты осуществляют в двух вариантах: сернокислотную (через промежуточное образование алкилсульфатов) и прямую (непосредственное присоединение воды к олефину в присутствии твердых катализаторов).
Практическая работа 3
Вопросы для самоконтроля:
1. Теоретические основы процессов гидратации.
2. Производство этилового спирта сернокислотной гидратацией этилена.
3. Технологическая схема получения этилового спирта сернокислотной гидратацией этилена.
4. Производство этилового спирта прямой гидратацией этилена.
5. Технологическая схема получения этилового спирта прямой гидратацией этилена.
6. Достоинства и недостатки процессов гидратации.
Литература: (1), стр. 142 – 150, стр.
Тема 3.3 Синтезы на основе оксида углерода и водорода
Студент должен
знать: источники получения синтез-газа; производство метилового спирта; химизм процесса; условия протекания и катализаторы процесса; технологическую схему получения метилового спирта из СО и Н2; оборудование и его назначение; процесс оксосинтеза; сущность и значение процесса оксосинтеза; перспективы развития;
уметь: составлять материальный баланс установки получения метилового спирта; читать технологическую схему получения метилового спирта из СО и Н2.
Источники получения синтез-газа. Производство метилового спирта. Оксосинтез, сущность и значение процесса, перспективы развития.
Методические указания
При изучении данной темы следует усвоить, что синтез-газом принято называть смесь оксида углерода и водорода. Его можно получать из различных видов сырья. В настоящее время синтез-газ получают преимущественно из углеводородного сырья: природного газа (метана), попутных и нефтезаводских газов, бензина и мазута. Синтез-газ используют для производства метанола, получения кислородсодержащих соединений процессами гидроформилирования (оксосинтеза), карбонилирования и другими. Синтез-газ является также одним из основных источников водорода.
Практическая работа 4
Вопросы для самоконтроля:
1. Производство синтез-газа.
2. Производство метилового спирта (химизм процесса, применяемые катализаторы, условия проведения процесса).
3. Технологическая схема получения метилового спирта из СО и Н2.
4. Производство спиртов оксосинтезом.
Литература: (1), стр. 162 – 175
Раздел 4 Производство синтетических моющих средств
Тема 4.1 Применение и классификация поверхностно-активных веществ
Студент должен
знать: применение поверхностно-активных веществ; физико-химическое действие ПАВ в водных и неводных средах; классификацию поверхностно-активных веществ.
Применение поверхностно-активных веществ. Физико-химическое действие ПАВ в водных и неводных средах. Классификация ПАВ.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что в настоящее время ПАВ применяются в самых различных областях народного хозяйства для самых разнообразных целей. ПАВ – это моющие средства, флотореагенты, стабилизаторы эмульсий и пен, гидрофобизаторы, антистатики, ингибиторы коррозии и т. д.
Разнообразию назначений отвечает огромный арсенал ПАВ: анионных, неионогенных, катионных и амфолитных, выпускаемых промышленностью в количестве миллионов тонн в год.
Вопросы для самоконтроля:
1. Применение поверхностно-активных веществ.
2. Физико-химическое действие ПАВ в водных и неводных средах.
3. Классификация ПАВ.
Литература: (1), стр.
Тема 4.2 Производство анионоактивных моющих веществ
Студент должен
знать: теоретические основы процессов сульфирования, сульфохлорирования и сульфоокисления; производство алкилсульфатов; технологические схемы получения первичных и вторичных алкилсульфатов; химизм, условия, основное оборудование процессов получения первичных и вторичных алкилсульфатов; производство алкилсульфонатов сульфохлорированием и сульфоокислением; химизм, условия и технико-экономическую оценку процессов; технологическую схему получения алкилсульфонатов; сновное оборудование и его назначение.
Теоретические основы процессов сульфирования, сульфохлорирования и сульфоокисления. Производство алкилсульфатов. Производство алкилсульфонатов.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что наибольшее распространение среди анионоактивных моющих веществ имеют соли карбоновых кислот (алкилкарбонаты натрия, мыла), а также соли сульфокислот, получаемых при сульфировании высших жирных спиртов, олефинов, парафинов и алкилароматических углеводородов. В зависимости от химической природы сырья при сульфировании образуются алкилсульфаты, в которых углеродный атом липофильной группы связан с серой через кислородный атом, или алкил(арил)сульфонаты, углеродный атом которых связан с атомом серы непосредственно. При сульфохлорировании и сульфоокислении получают алкилсульфонаты, обладающие хорошим смачивающим и пенообразующим, но относительно невысоким моющим действием.
Вопросы для самоконтроля:
1. Механизм процесса сульфирования, сульфирующие агенты.
2. Механизм процесса сульфохлорирования.
3. Механизм процесса сульфоокисления.
4. Производство алкилсульфатов.
5. Производство алкилсульфонатов.
Литература: (1), стр. 190 – 198
Раздел 5 Производство полимеров
Тема 5.1 Производство полиэтилена
Студент должен
знать: виды полимерных материалов, их применение в различных отраслях промышленности; промышленные методы получения полимеров; свойства, применение и способы получения полиэтилена; производство полиэтилена низкой плотности в массе при высоком давлении; химизм и условия процесса; оборудование процесса; особенности процесса получения полиэтилена низкой плотности в массе при высоком давлении.
Виды полимерных материалов. Применение полимерных материалов в различных отраслях промышленности. Методы получения полимеров. Свойства, применение и способы получения полиэтилена. Производство полиэтилена низкой плотности в массе при высоком давлении.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что полимеры (пластические массы, каучук, волокна, клеи, лаки и т. д.) применяются почти во всех отраслях народного хозяйства.
Основными методами синтеза полимеров являются полимеризация (цепная и ступенчатая) и поликонденсация. К наиболее крупнотоннажным производствам относится производство полиэтилена. Существует три основных метода получения полиэтилена – полимеризация этилена при высоком, среднем и низком давлении. Наибольшее распространение получили два метода – полимеризация этилена при высоком и низком давлении.
Вопросы для самоконтроля:
1. Виды полимерных материалов.
2. Методы получения полимеров.
3. Свойства и применение полиэтилена.
4. Методы получения полиэтилена, их достоинства и недостатки.
Литература: (1), стр. 210 – 232
Раздел 6 Производство неорганических продуктов
Тема 6.1 Производство серы и серной кислоты
Cтудент должен
знать: применение серы и серной кислоты в народном хозяйстве; выделение сероводорода из газов нефтепереработки; способы получения серы и серной кислоты из сероводорода; технологическую схему получения серы из сероводорода; производство серной кислоты методами сухого и мокрого катализа; химизм, условия, катализаторы и оборудование производства серной кислоты методами сухого и мокрого катализа; технологические схемы получения серной кислоты методами сухого и мокрого катализа.
Применение серы и серной кислоты в народном хозяйстве. Производство серы и серной кислоты.
Методические указания
При изучении данной темы особое внимание следует обратить на то, что важнейшими нефтехимическими процессами являются процессы получения элементарной серы и серной кислоты из сероводорода. Сероводород выделяется во всех процессах крекинга, пиролиза и содержится в природном нефтяном газе большинства месторождений, иногда в значительном количестве. Улавливание сероводорода из нефтяных газов – это очистка газов, которая проводится при помощи моно - и диэтаноламинов. В результате очистки газов получаются кислые газы с высоким содержанием сероводорода, который служит сырьем для производства элементарной серы и серной кислоты.
Вопросы для самоконтроля:
1. Производство серы.
2. Производство серной кислоты.
3. В чем сущность производства серной кислоты методами сухого и мокрого катализа?
4. Назовите области применения серной кислоты.
Литература: (1), стр.
Тема 6.2 Производство водорода
Студент должен
знать: роль водорода в нефтехимии и нефтепереработке; способы получения водорода; конверсию метана до водорода; технологическую схему получения водорода.
Роль водорода в нефтехимии и нефтепереработке. Способы получения водорода. Конверсия метана в трубчатых печах.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что водород относится к числу наиболее важных видов химического сырья. Основные сферы его применения – аммиак, метиловый спирт, альдегиды и спирты, получаемые оксосинтезом; нефтеперерабатывающая промышленность. Наиболее распространенным из методов получения водорода является конверсия углеводородного сырья. В качестве сырья конверсии кроме природных и попутных нефтяных газов используют газы переработки нефти, а также жидкие углеводородные фракции. При изучении темы необходимо разобрать метод получения водорода конверсией метана: химизм, условия конверсии, технологическую схему.
Вопросы для самоконтроля:
1. Применение водорода в промышленности.
2. Способы получения водорода.
3. Технологическая схема получения водорода конверсией метана.
Литература: (1), стр.
Тема 6.3 Производство аммиака и карбамида
Студент должен
знать: соединения азота и их значение для народного хозяйства; теоретические основы синтеза аммиака и карбамида; промышленные способы синтеза аммиака и карбамида; основные аппараты в процессе производства аммиака и карбамида; сорта аммиака, его транспортировку и хранение; перспективы развития производства аммиака и карбамида;
уметь: составлять материальный баланс колонны синтеза аммиака.
Теоретические основы синтеза аммиака и карбамида. Промышленные способы синтеза аммиака и карбамида. Сорта аммиака, его транспортировка и хранение. Перспективы развития производства аммиака и карбамида.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо усвоить, что карбамид – ценное азотное удобрение. Сырьем для получения мочевины являются жидкий аммиак и газообразный диоксид углерода. Обратить внимание на условия получения аммиака и мочевины, на технологические схемы процессов.
Практическая работа 5
Вопросы для самоконтроля:
1. Способы производства аммиака.
2. Технологическая схема получения аммиака при среднем давлении.
3. Свойства и применение карбамида.
4. Способы производства карбамида.
5. Технологическая схема получения карбамида.
Литература: (1), стр. 265 – 270
Раздел 7 Экобиозащитные технологии.
Тема 7.1 Способы очистки газовых выбросов и сточных вод.
Студент должен
знать: основные направления защиты окружающей среды; способы очистки газовых выбросов; способы очистки сточных вод.
Основные направления защиты окружающей среды. Способы очистки газовых выбро-
сов и сточных вод.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить внимание на то, что защита окружающей среды может осуществляться в основном следующими путями: созданием безотходных промышленных комплексов или отдельных производств; уменьшением или ликвидацией промышленных стоков; уменьшением или ликвидацией загрязнения атмосферы газообразными выбросами сжигания топлив; утилизацией и обезвреживанием производственных отходов и выбросов на действующих предприятиях.
Вопросы для самоконтроля:
1. Основные направления защиты окружающей среды.
2. Способы очистки газовых выбросов.
3. Способы очистки сточных вод.
Литература: (1), стр. 219 – 227
3 Задание для контрольной работы
Вопросы для контрольной работы
1. Основные источники углеводородного сырья.
2. Требования к качеству углеводородного сырья.
3. Очистка газообразных углеводородов от механических примесей и химических соединений.
4. Осушка газообразных углеводородов.
5. Разделение газообразных углеводородов.
6. Технологическая схема разделения газов пиролиза низкотемпературной ректификацией.
7. Разделение жидких углеводородов (четкая ректификация, азеотропная перегонка, экстрактивная дистилляция, экстракция, адсорбция и кристаллизация).
8. Производство низших олефинов пиролизом нефтяного сырья (механизм процесса, сырье, продукты пиролиза, условия проведения процесса).
9. Технологическая схема пиролиза жидкого сырья.
10. Производство высших олефинов.
11. Производство ацетилена.
12. Механизм процесса алкилирования бензола, катализаторы и алкилирующие агенты.
13. Производство этилбензола. Технологическая схема получения этилбензола.
14. Механизм процесса алкилирования фенола олефинами, катализаторы процесса.
15. Применение алкилфенолов в народном хозяйстве.
16. Производство высших алкилфенолов. Технологическая схема получения алкилфенолов.
17. Теоретические основы процессов дегидрирования.
18. Способы производства бутадиена. Достоинства и недостатки этих способов.
19. Технологическая схема дегидрирования н-бутана. Технологическая схема дегидрирования бутиленов.
20. Технологическая схема одностадийного дегидрирования н-бутана.
21. Производство изопрена двухстадийным дегидрированием изопентана.
22. Производство изопрена из изобутилена и формальдегида.
23. Производство изопрена из пропилена.
24. Производство стирола и a-метилстирола (механизм процесса, катализаторы, условия проведения процесса).
25. Технологическая схема дегидрирования этилбензола.
26. Производство винилхлорида. Технологическая схема получения винилхлорида из ацетилена.
27. Производство акрилонитрила. Технологическая схема получения акрилонитрила окислительным аммонолизом пропилена.
28. Производство винилацетата. Технологическая схема получения винилацетата из ацетилена и уксусной кислоты.
29. Производство высших жирных кислот. Технологическая схема получения высших жирных кислот окислением парафина.
30. Производство высших жирных спиртов. Технологическая схема получения высших жирных спиртов.
31. Методы получения полиэтилена, их достоинства и недостатки.
32. Теоретические основы процессов гидратации.
33. Способы производства этилового спирта. Достоинства и недостатки этих способов.
34. Технологическая схема получения этилового спирта прямой гидратацией этилена.
35. Производство синтез-газа. Технологическая схема паро-кислородной конверсии углеводородных газов.
36. Производство метилового спирта. Технологическая схема получения метилового спирта из СО и Н2.
37. Производство спиртов оксосинтезом.
38. Применение поверхностно-активных веществ. Физико-химическое действие ПАВ в водных и неводных средах.
39. Классификация поверхностно-активных веществ.
40. Теоретические основы процессов сульфирования, сульфохлорирования и сульфоокисления.
41. Производство алкилсульфатов. Технологическая схема получения первичных алкилсульфатов.
42. Производство алкилсульфонатов. Технологическая схема получения алкилсульфонатов.
43. Производство серы. Технологическая схема получения серы из сероводорода. Применение серы.
44. Производство серной кислоты. Применение серной кислоты. Технологические схемы производства серной кислоты методами сухого и мокрого катализа.
45. Производство водорода. Применение водорода. Технологическая схема получения водорода.
46. Производства аммиака. Технологическая схема производства аммиака при среднем давлении.
47. Свойства и применение карбамида. Производство карбамида. Технологическая схема получения карбамида.
48. Основные направления защиты окружающей среды.
49. Способы очистки газовых выбросов.
50. Способы очистки сточных вод.
Методические указания к выполнению контрольной работы
По дисциплине «Основы технологии нефтехимического синтеза» студент-заочник должен выполнить одну контрольную работу и сделать необходимые практические работы
Контрольная работа состоит из 5 вопросов. Для выбора варианта к контрольному заданию прилагается таблица. Контрольное задание включает в себя наиболее важные теоретические вопросы.
Контрольная работа должна быть выполнена в соответствии с требованиями.
Выбор вопросов и заданий определяется по фамилии, имени и отчеству студента, которые заполняются в виде таблицы, где номер буквы ФИО определяет номер вопроса. Если фамилии студентов одинаковые, то отсчет номеров вопросов у одного из них, кто имеет больший порядковый номер в журнале, производится в обратном порядке.
Например:
И | в | а | н | о | в | О |
3 | 11 | 21 | 35 | 45 |
Таблица вопросов для контрольной работы
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
А, Б, В | 1 | 11 | 21 | 31 | 41 |
Г, Д, Е | 2 | 12 | 22 | 32 | 42 |
Ж, З, И, Й | 3 | 13 | 23 | 33 | 43 |
К, Л, М | 4 | 14 | 24 | 34 | 44 |
Н, О, П | 5 | 15 | 25 | 35 | 45 |
Р, С, Т | 6 | 16 | 26 | 36 | 46 |
У, Ф, Х | 7 | 17 | 27 | 37 | 47 |
Ц, Ч, Ш | 8 | 18 | 28 | 38 | 48 |
Щ, Ъ, Ы, Ь | 9 | 19 | 29 | 39 | 49 |
Э, Ю, Я | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
4 Примерный перечень практических работ
N темы | Номер и наименование занятия |
1 | 2 |
1.2 1.4 3.3 3.4 6.3 | 1. Расчет материального баланса процесса пиролиза 2. Расчет материального баланса установки получения этилбензола 3. Расчет материального баланса установки получения этилового спирта прямой гидратацией этилена 4. Расчет материального баланса установки получения метилового спирта 5. Расчет материального баланса колонны синтеза аммиака |
Литература
Основная
1. . Основы технологии нефтехимического синтеза. - М.: Химия, 1982
Дополнительная
2. , , . Технология нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1985
3. , . Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Высшая школа, 2003
4. , , . Технология органического синтеза. – М.: Химия, 1987
5. , . Общая химическая технология. - М.: Высшая школа, 1986
