Основы нефтехимического синтеза (стр. 2 )

Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета химических дисциплин.

Оборудование учебного кабинета: посадочные места по количеству обучающихся, рабочее место преподавателя; комплект моделей реакторов; коллекция «Продукты органического и неорганического синтеза».

Технические средства обучения: экран, проектор, ноутбук, компьютер, комплект плакатов, альбом технологических схем, методические указания к выполнению практических работ.

1.3.2. Информационное обеспечение обучения.

Перечень учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.

Основные источники:

1. С Основы технологии нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 2008.-279с.

2. , , Павлов основы химической технологии. – М.:ACADEMA, 2008. – 272с.

3. и др. Общая химическая технология. Том 1: Теоретические основы химической технологии. – М.: Альянс, 200с.

4. и др. Общая химическая технология. Том 2: Важнейшие химические производства. – М.: Альянс, 200с.

5. , , Тимошенко технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Высшая школа, 2010. – 408с.

Дополнительные источники:

1. Глинка и упражнения по общей химической технологии. – М.: Интеграл – Пресс, 200с.

2. , , Гутман по технологии органического синтеза. – М.: Химия, 2008. – 272с.

3. Козиенко нефтехимического синтеза: учеб. пособие/ , , - Иркутск: Из-во Ир ГТУ, 20с.

4. , , Беренгертен химическая технология. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2008. – 528с.

5. Соколов технология В двух томах – М.: ВЛАДОС, 2008. – 1том 368с, 2том 448с.

6. Справочник нефтехимика. / Под ред. С.К. Огородникова. – Л.: Химия, 2008. – 496с.

Интернет-ресурсы:

1.  Портал фундаментального химического образования http://www. *****

2.  Каталог образовательных Интернет-ресурсов http://www. *****

3.  Электронная библиотека по химии и технике http://*****

1.4 КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий.

Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения

Умение: - выполнять материальные и энергетические расчеты для технологических процессов нефтехимического производства; - анализировать результаты расчетов с технико-экономической точки зрения; - составлять и делать описание технологических схем процессов нефтехимического синтеза; - обосновывать целесообразность выбранной технологической схемы и конструкции оборудования; - пользоваться технической и справочной литературой. Знание: - производства углеводородного сырья и его подготовки к химической переработке; - способов и особенностей производства продуктов нефтехимического синтеза; - норм технологического режима, химизма, энергетики и основного оборудования технологических процессов; - основ экобиозащитных и энергосберегающих технологий.

Выполнение и защита практической работы Выполнение и защита практической работы Выполнение и защита практической работы Выполнение и защита практической работы Выполнение практических работ Письменная проверочная работа Тестовый контроль Устный опрос. Тестовый контроль Письменная проверочная работа

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Введение

Методические указания

Данная тема является вводной и должна дать понятие о значимости дисциплины «Основы 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 и его подготовка к химической переработке

Тема 1.1 Производство углеводородного сырья

Методические указания

В нефтехимических процессах могут использоваться различные виды углеводородного сырья. Подбор исходного сырья имеет большое значение и нередко оказывает решающее влияние на технико-экономические показатели процесса. Это связано с тем, что в нефтехимических производствах основная доля затрат приходится на сырье. Сырье должно быть доступным, дешевым и иметь стабильный состав, что очень важно для нормальной работы промышленного предприятия.

В качестве сырья для нефтехимического синтеза применяют низшие ненасыщенные углеводороды. В настоящее время основным источником низших олефинов является пиролиз углеводородного сырья, проводимый с целью производства этилена. Попутно при пиролизе получают другие ненасыщенные газообразные углеводороды – пропилен, бутилены и бутадиен. Одновременно образуются жидкие продукты (смола пиролиза), которые содержат такие ценные углеводороды, как изопрен, циклопентадиен, бензол, толуол, ксилолы и нафталин. При изучении процесса пиролиза следует обратить внимание на термодинамику и механизм процесса, технологическое оформление процесса, на новые направления в пиролизе.

Углеводородное сырье получают в процессе алкилирования бензола и фенола олефинами. При изучении процесса алкилирования следует обратить внимание на термодинамику, механизм и закономерности реакций алкилирования бензола и фенола. Внимательно изучить технологическое оформление производства этилбензола и алкилфенолов. Рассмотреть наиболее перспективные катализаторы процессов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Основные источники углеводородного сырья.

2. Производство низших олефинов пиролизом (термодинамика и механизм процесса).

3. Технологическая схема пиролиза жидкого сырья.

4. Основные представления об алкилировании бензола.

5. Производство этилбензола. Технологическое оформление процесса.

6. Основные представления об алкилировании фенола.

7. Производство высших алкилфенолов. Технологическое оформление процесса.

Литература (1), стр. 17-22, 28-35, 41-50.

Тема 1.2 Подготовка углеводородного сырья к химической переработке

Методические указания

К углеводородному сырью для нефтехимических процессов обычно предъявляют значительно более жесткие требования, чем к сырью для процессов переработки нефти. Реакции, используемые в нефтехимическом синтезе, большей частью каталитические или радикально-цепные, причем для получения требуемых продуктов необходима высокая селективность катализатора, совершенно недопустимы побочные реакции. Поэтому требуется высокая степень чистоты сырья.

Другой особенностью подготовки сырья для нефтехимического синтеза является необходимость разделять компоненты, близкие по температуре кипения или кипящие при очень низких температурах. При изучении темы обратить внимание на методы очистки сырья от механических примесей и химических соединений, осушку газообразных углеводородов и способы разделения газообразных и жидких углеводородов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Требования к качеству сырья.

2. Очистка газообразных углеводородов.

3. Осушка газообразных углеводородов.

4. Разделение газообразных углеводородов.

5. Разделение жидких углеводородов.

Литература (1), стр. 51-76.

Раздел 2 Производство виниловых мономеров и диенов

Тема 2.1 Производство углеводородных мономеров дегидрированием

Методические указания

Основным методом получения мономеров для синтетических каучуков в нашей стране является дегидрирование. Этим методом могут быть получены бутадиен, изопрен, стирол и метилстирол. При изучении темы следует обратить внимание на теоретические основы процессов дегидрирования и их основные особенности; технологическое оформление процессов производства бутадиена, изопрена, стирола и

метилстирола. Следует изучить достоинства и недостатки процессов, химизм и энергетику процессов и применяемые в процессах катализаторы.

Вопросы для самоконтроля:

1. Теоретические основы процессов дегидрирования.

2. Производство бутадиена двухстадийным дегидрированием н-бутана. Достоинства и недостатки процесса.

3. Производство бутадиена одностадийным дегидрированием н-бутана. Достоинства и недостатки процесса.

4. Производство изопрена двухстадийным дегидрированием изопентана. Достоинства и недостатки процесса.

5. Производство стирола и метилстирола.

Литература (1), стр. 76-88, 92-95.

Тема 2.2 Производство виниловых мономеров с функциональными группами

Методические указания

В данной теме рассматриваются процессы производства таких мономеров, которые наряду с винильной группой содержат те или иные функциональные группы, придающие впоследствии получаемым полимерам специфические свойства. К таким мономерам отнесены винилхлорид, акрилонитрил, винилацетат. Все они играют огромную роль в производстве полимерных материалов реакциями полимеризации, т. е выступают в роли виниловых мономеров. При изучении темы следует обратить внимание на способы получения виниловых мономеров, их достоинства и недостатки; технологическое оформление процессов; на химизм и энергетику процессов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Способы получения винилхлорида, достоинства и недостатки способов.

2. Способы получения акрилонитрила, достоинства и недостатки способов.

3. Способы получения винилацетата, достоинства и недостатки способов.

Литература (1), стр. 95-103.

Раздел 3 Производство кислородсодержащих продуктов

Тема 3.1 Основные представления о процессах окисления углеводородов

Методические указания

Окисление углеводородов представляет собой сложный процесс. В ходе реакции образуются нестабильные промежуточные соединения, претерпевающие дальнейшие превращения с образованием большого числа продуктов.

Химические реакции не являются результатом непосредственного взаимодействия исходных молекул, а идут в несколько стадий. Поэтому при изучении темы следует обратить внимание на механизмы процессов окисления и на закономерности окисления углеводородов в газовой и жидкой фазе.

Вопросы для самоконтроля:

1. Механизм жидкофазного окисления углеводородов.

2. Механизм газофазного окисления углеводородов.

3. Основные закономерности окисления циклических углеводородов.

Литература (1), стр. 106-115, 119-122.

Тема 3.2 Производство кислородсодержащих продуктов окислением высших парафинов

Методические указания

Возникновение и интенсивное развитие производства высших жирных кислот (ВЖК) и высших жирных спиртов (ВЖС) было связано с необходимостью замены пищевого сырья, идущего на технические цели (растительные масла и животные жиры), непищевым сырьем.

В настоящее время области применения ВЖК и ВЖС весьма многообразны. ВЖК и ВЖС получают окислением высших парафинов. При изучении темы следует обратить внимание на области применения ВЖК и ВЖС; на сырье и способы получения; технологическое оформление процессов; на химизм и энергетику процессов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Технологические свойства и применение ВЖК и ВЖС.

2. Сырье и способы производства ВЖК и ВЖС.

3. Производство высших жирных кислот окислением парафина. Технологическая схема производства ВЖК.

4. Производство высших жирных спиртов окислением парафина. Технологическая схема производства ВЖС.

Литература (1), стр. 115-119.

Тема 3.3 Производство кислородсодержащих продуктов окислением циклических углеводородов

В настоящее время в промышленности получают большое число кислородсодержащих продуктов окислением бензола и его гомологов – толуола, ксилолов, этилбензола, изопропилбензола, циклогексана. К числу таких продуктов относятся фенол и ацетон. При изучении темы следует обратить внимание на метод получения фенола и ацетона через изопропилбензолгидропероксид (кумольный метод); на технологическое оформление процесса, химизм и энергетику.

Вопросы для самоконтроля:

1. Методы получения фенола и ацетона. Достоинства и недостатки методов.

2. Теоретические основы процесса получения фенола и ацетона из изопропилбензола.

3. Технология совместного производства фенола и ацетона из изопропилбензола.

4. Принципы в технологии производства фенола и ацетона из изопропилбензола.

Литература (1), стр. 122-127

Тема 3.4 Производство кислородсодержащих продуктов окислением олефинов

Методические указания

При окислении олефина кислород атакует и двойную связь, и соседний с ней атом углерода. Это приводит к образованию сложной смеси продуктов (выход целевого продукта небольшой). Из всех продуктов окисления низкомолекулярных олефинов наибольшее значение имеют продукты окисления этилена и пропилена. При изучении темы следует обратить внимание на способы получения этиленоксида и ацетальдегида окислением этилена, их достоинства и недостатки; технологическое оформление процессов; на химизм и энергетику процессов.

Вопросы для самоконтроля:

1. Особенности окисления олефинов.

2. Производство этиленоксида прямым окислением этилена. Технологические особенности процесса.

3. Производство ацетальдегида двухступенчатым окислением этилена. Технологические особенности процесса.

Литература (1), стр. 131-137, 139-142.

Тема 3.5 Производство кислородсодержащих продуктов реакциями гидратации

Методические указания

Гидратацией олефинов получают спирты. Этим методом получают этиловый, изопропиловый, втор- и трет-бутиловые спирты. Различают сернокислотную и прямую гидратацию олефинов. Наиболее крупнотоннажным продуктом, получаемым гидратацией олефинов, является этанол. При изучении темы следует обратить внимание на производство этилового спирта прямой гидратацией этилена, на основные закономерности процесса, на технологические особенности процесса, на химизм и энергетику процесса.

Вопросы для самоконтроля:

1. Теоретические основы процессов гидратации.

2. Производство этилового спирта сернокислотной гидратацией этилена. Достоинства и недостатки процесса.

3. Производство этилового спирта прямой гидратацией этилена. Достоинства и недостатки процесса.

Литература (1), стр. 142-150, 152-155.

Тема 3.6 Производство спиртов по реакциям присоединения

Методические указания

В настоящее время основным промышленным процессом получения метилового спирта является гидрирование оксида углерода. При изучении темы следует обратить внимание на основные закономерности синтеза метанола (термодинамика, механизм и кинетика); технологическое оформление процесса; новые направления переработки метанола. Процесс оксосинтеза стал основным методом получения кислородсодержащих соединений (альдегиды, спирты, кислоты, эфиры). При изучении темы следует обратить внимание на процесс гидроформилирования олефинов, катализаторы и механизм гидроформилирования, кинетику гидроформилирования и влияние различных факторов на процесс; технологическое оформление процесса; на новые направления развития процесса оксосинтеза.

Вопросы для самоконтроля:

1. Производство метанола. Основные закономерности процесса.

2. Технологическое оформление процесса производства метанола.

3. Новые направления переработки метанола.

4. Гидроформилирование олефинов, катализаторы и механизм.

5. Кинетика гидроформилирования и влияние различных факторов.

6. Технологическое оформление процесса оксосинтеза.

7. Новые направления развития процесса оксосинтеза.

Литература (1), стр. 165-175

Раздел 4 Производство синтетических моющих веществ

Тема 4.1 Применение и классификация поверхностно-активных веществ

Методические указания

Свойства ПАВ и эффективность их использования тесно связаны со строением молекул ПАВ. Поэтому при изучении темы следует обратить внимание на строение молекулы ПАВ, механизм действия синтетических моющих веществ.

Вопросы для самоконтроля:

1. Применение ПАВ. Строение молекулы ПАВ.

2. Физико-химические основы действия ПАВ в водных и неводных средах.

3. Классификация ПАВ.

Литература (1), стр. 182-190

Тема 4.2 Производство анионоактивных моющих веществ

Методические указания

Наибольшее распространение среди анионоактивных моющих веществ

Теоретические основы процессов сульфирования, сульфохлорирования и сульфоокисления.

Производство алкилсульфатов и алкилсульфонатов. Нормы технологического режима, химизм, энергетика и основное оборудование технологических процессов.

Раздел 5 Производство полимеров

Тема 5.1 Общие сведения о полимерах

Основные понятия и классификация. Химическое строение и структура полимеров

Методы синтеза полимеров. Физико-механические свойства полимеров

Тема 5.2 Полимеры, получаемые по реакции полимеризации

Производство полиэтилена. Свойства и применение. Производство полиэтилена при высоком давлении. Влияние различных факторов на процесс полимеризации. Аппаратурное оформление процесса. Технологическая схема получения ПЭВД в змеевиковом реакторе. Достоинства и недостатки процесса.

Производство полиэтилена при низком давлении. Влияние различных факторов на процесс полимеризации. Аппаратурное оформление процесса. Технологическая схема получения ПЭНД суспензионной полимеризацией. Достоинства и недостатки процесса.

Производство полистирола. Свойства и применение. Промышленные способы производства полистирола. Производство полистирола блочным методом (в массе). Производство полистирола блочно-суспензионным методом. Технологические схемы процессов. Нормы технологического режима, химизм, энергетика и основное оборудование технологических процессов.

Тема 5.3 Полимеры, получаемые по реакции поликонденсации

Производство феноло-формальдегидных полимеров, свойства и применение. Физико-химические основы получения феноло-формальдегидных полимеров. Производство новолачных и резольных олигомеров. Технологические схемы процессов. Нормы технологического режима, химизм, энергетика и основное оборудование технологических процессов.

Тема 5.4 Производство синтетических каучуков

Свойства и классификация эластомеров. Производство бутадиен-стирольного каучука СКС. Технологические схемы получения латекса СКС и выделения СКС из латекса. Нормы технологического режима, химизм, энергетика и основное оборудование технологических процессов.

Свойства и применение изопренового каучука СКИ-3. Производство изопренового каучука СКИ-3. Технологическая схема. Нормы технологического режима, химизм, энергетика и основное оборудование технологического процесса.

Раздел 6 Производство неорганических продуктов

Тема 6.1 Производство серы и серной кислоты

Производство серы. Свойства и применение. Получение серы методом Клауса. Технологическая схема. Нормы технологического режима, химизм, энергетика и основное оборудование технологического процесса.

Производство серной кислоты. Свойства и применение. Сырье для производства серной кислоты. Производство серной кислоты из серы и сероводорода. Особенности технологических процессов. Технологические схемы производств. Контактное и абсорбционное отделения современного сернокислотного производства. Нормы технологического режима, химизм, энергетика и основное оборудование технологических процессов.

Тема 6.2 Производство водорода, синтез-газа и аммиака

Производство водорода и синтез-газа. Свойства и применение. Виды и подготовка сырья для производства водорода и синтез-газа. Производство водорода и синтез-газа методом каталитической конверсии метана. Технологические схемы. Нормы технологического режима, химизм, энергетика и основное оборудование технологических процессов.

Производство аммиака. Свойства и применение. Физико-химические основы синтеза аммиака. Промышленные схемы синтеза аммиака. Оборудование систем синтеза аммиака. Технологическая схема получения аммиака при среднем давлении.

Тема 6.3 Производство минеральных удобрений

Производство аммиачной селитры. Свойства и применение. Физико-химические основы процесса синтеза аммиачной селитры. Технологические схемы производства. Аппаратурное оформление процесса.

Производство карбамида. Свойства и применение. Физико-химические основы процесса синтеза карбамида. Технологические схемы производства. Аппаратурное оформление процесса.

Раздел 7 Основы промышленной экологии и энергетические проблемы химической технологии

Тема 7.1 Основы экобиозащитных и энергосберегающих технологий

Экономические проблемы химической технологии. Сточные воды промышленных предприятий и методы их очистки. Очистка промышленных газовых выбросов. Утилизация твердых отходов. Энергетические ресурсы химической промышленности. Рациональное использование энергии и химическая энерготехнология.