Сетевая библиотекаСетевая библиотека

контрольная работа БЖД 2

Дата публикации: 08.02.2019
Тип: Текстовые документы DOC
Размер: 149 Кбайт
Идентификатор документа: -35982457_490028682
Файлы этого типа можно открыть с помощью программы:
Microsoft Word из пакета Microsoft Office
Для скачивания файла Вам необходимо подтвердить, что Вы не робот


Не то что нужно?


Вернуться к поиску
Содержание HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc499540356" HYPER141. Основные определения и понятия химической технологии: БХТС, ХТС, ХТП, ХР и др.HYPER13 PAGEREF _Toc499540356 \h HYPER142HYPER15 2. Современная система создания реакционных аппаратов и агрегатовHYPER13 PAGEREF _Toc499540357 \h HYPER144HYPER15 3. Классификация сырьяHYPER13 PAGEREF _Toc499540358 \h HYPER148HYPER15 4. Принципы создания безотходных химико-технологических процессовHYPER13 PAGEREF _Toc499540359 \h HYPER1411HYPER15 5. Переработка нефтехимического сырьяHYPER13 PAGEREF _Toc499540360 \h HYPER1414HYPER15 6. Смесь состоит из трех компонентов: G1=150 кг, G2=370 кг, G3=415 кг. Определить массовую долю каждого компонента в смесиHYPER13 PAGEREF _Toc499540361 \h HYPER1422HYPER15 7. Рассчитать расходные коэффициенты по толуолу и серной кислоте на 1 т n – толуолсульфокислоты. Селективность процесса по толуолу составляет 85% (по массе), селективность по Н2SO4 – 75% (по массе). Суммарные потери толуола – 5% (по массе), а серной кислоты – 20% (по массе)HYPER13 PAGEREF _Toc499540362 \h HYPER1423HYPER15 8. Рассчитать расходные коэффициенты по бензолу и пропену на 1 т кумола (изопропилбензола), если селективность процесса по бензолу составляет 85% (по массе), а по пропену – 92% (по массе). Суммарные потери бензола – 3%, а пропена – 5%HYPER13 PAGEREF _Toc499540363 \h HYPER1425HYPER15 Список литературыHYPER13 PAGEREF _Toc499540364 \h HYPER1426HYPER15 HYPER151. Основные определения и понятия химической технологии: БХТС, ХТС, ХТП, ХР и др. Основными понятиями химической технологии являются: Химическое производство– совокупность процессов и операций, осуществляемых в машинах и аппаратах и предназначенных для переработки сырья путем химических превращений в необходимый продукт. Химико-технологический процесс (ХТП) – часть химического производства, состоящая из трех основных стадий: подготовка сырья, химическое превращение, разделение реакционной смеси. Целевой продукт– продукт, ради которого организован данный ХТП. Все остальные продукты называютпобочными. Побочные продукты могут получаться как в целевой, так и в побочных реакциях. Если побочный продукт не находит применения, его называютотбросом; если он может использоваться или используется, то его называютотходомиливторичным сырьем. Если целевой продукт используется в качестве исходного материала на другой стадии данного производства, то он называетсяполупродуктом. Сырье- исходный материал, поступающий на переработку и обладающий стоимостью. Вещество, принимающее непосредственное участие в целевой химической реакции, называетсяреагентом. Реагент – это главный, но не единственный компонент сырья. Все компоненты сырья, которые не участвуют в целевой реакции, называют, обычно,примесями. В технологии часто пользуются понятиями превращенный и непревращенный реагент.Превращенный реагент– это то количество реагента, которое вступило в реакции (как целевые, так и побочные).Непревращенный реагент– это то количество реагента, которое выходит из реактора в непревращенном, первоначальном состоянии. Сумма масс превращенного и непревращенного реагента (плюс потери реагента, если таковые имеются) равна массеподанногов реактор реагента. Вспомогательные материалы – химические вещества, которые обеспечивают нормальное протекание ХТП (катализаторы, растворители и др.). Исходная смесь– смесь веществ, поступающих в реактор, на стадию химического превращения. Реакционная смесь– смесь веществ, находящихся в реакторе или выгружаемых из него. Ее состав меняется в процессе реакции. Мы можем говорить о составе реакционной смеси в определенный момент времени от начала реакции [2]. 2. Современная система создания реакционных аппаратов и агрегатов. Одна и та же реакция может быть проведена в реакторах различного типа. При обосновании выбора реакционного аппарата для проведения того или иного процесса необходимо учитывать возможность создания этого аппарата. Вследствие огромного количества технологических схем узлов синтеза и больших различий в конструкциях реакторов отсутствуют общепринятые критерии их классификации. Из всех конструкционных характеристик могут считаться определяющими: – режим движения реакционной массы в реакторе; –вид поверхности теплообмена. Первая характеристика позволяет классифицировать реакционные аппараты в соответствии с известными моделями (реактор идеального смешения, реактор идеального вытеснения), устанавливая таким образом связь между кинетическими закономерностями физико-химических процессов и конструкцией реакторов. Для каждого из типов реакторов конструкция будет определяться наличием или отсутствием поверхности теплообмена. Такая классификация близка к производственным методам группирования аппаратов. По конструктивным формам основные типы реакторов следующие: 1. Трубчатые реакторы (типа кожухотрубчатого теплообменника). 2. Колонные реакторы (включая аппараты с неподвижным или движущимся слоем твердой фазы). 3. Реакторы емкостного типа (с механическим перемешиванием или без него). 4. Другие широко используемые типы реакторов (например, реакторы с факелом, печи и т. п.). Рассмотрим эти реакторы. 1. Трубчатые реакторы широко распространены в химической промышленности для проведения процессов с большим тепловыделением. Реакторы этого типа довольно сложны по конструкции и имеют значительную стоимость. При турбулентном режиме течения реакционной массы трубчатый реактор близок к реактору идеального вытеснения. Следует отметить, что в вертикально установленных трубчатых реакторах при определенных условиях возникает циркуляционный режим движения реакционной массы, аналогичный естественной конвекции, т. е. в ряде трубок происходит движение жидкости (или газа) против основного движения реакционной массы через аппарат. В этом режиме трубчатый реактор близок к аппарату идеального смешения. Часто применяют конструктивно простые реакторы типа реакционной трубы с рубашкой. Используют такие реакторы для систем газ–газ или жидкость–жидкость (например, для полимеризации этилена). 2. Колонные реакторы представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты, в которых могут быть размещены насадки, сита, тарелки, змеевики для охлаждения и иные теплообменные устройства, распределительные устройства для организации потоков жидкостей и газов. Колонные реакторы с насадкой чаще всего используют для проведения реакций в гетерогенной системе газ–жидкость и широко применяются в промышленности благодаря простоте конструкции и безопасности в эксплуатации. Колонные аппараты с тарелками используют для тех же целей, что и колонные аппараты с насадкой. Преимущество этих аппаратов заключается в возможности охлаждения на тарелках при экзотермических реакциях. Колонный реактор с неподвижным слоем твердой фазы характерен для реакций, которые протекают в гетерогенной системе газ–твердое тело или жидкость–твердое тело. Используют его в процессах очистки газов (десульфирование, декарбонизация), для очистки жидкостей при помощи ионообменных смол и во многих других процессах. Реактор с движущимся слоем представляет собой аппарат колонного типа, имеющий в основании опорную решетку (выполняющую функцию распределителя), на которой размещается слой материала. Используют этот реактор для проведения каталитических реакций, при обжиге, окислении и т.д. Интенсивное движение частиц материала приводит к интенсификации процессов тепло- и массопереноса и позволяет применять реакторы этого типа для проведения реакций с большим тепловым эффектом, в том числе для каталитических реакций на твердом катализаторе. Реактор снабжен системой улавливания твердых частиц, уносимых газовым потоком, а для каталитических процессов – также системой распределения катализатора. 3. Реактор емкостного типа является одним из наиболее распространенных реакционных аппаратов. Такой реактор применяется для гомогенных реакций в жидкой фазе или гетерогенных реакций в системах жидкость–жидкость (эмульсии) и жидкость–твердое вещество (суспензии). Изготовляется в виде емкости с крышкой (или люком), на которой имеются штуцеры для загрузки и выгрузки реагентов. Емкостные реакторы часто снабжены перемешивающим устройством и рубашкой для термостатирования. Такие реакторы часто используют для исследований и отработки технологического процесса, а также для периодических процессов; при этом в реакторе кроме синтеза проводят также другие технологические операции (промывку, экстракцию, расслаивание и т.д.). Внутренняя поверхность емкостных реакторов легко доступна для осмотра, очистки, нанесения покрытий и часто выполняется из материалов, стойких к коррозионному воздействию реакционной среды. 4. Реакторы типа реакционной печи в отличие от описанных выше реакционных аппаратов мало отличаются по конструкционным формам. Работают они обычно при температуре более 600 С и изготовляются из огнеупорной керамики или термостойкой стали. Иногда камеру сгорания заполняют инертным материалом или катализатором. Области применения реакторов этого типа: парциальное окисление углеводородов (в ацетилен или синтез-газ), получение этилена из этана, обжиг известняка, доломита, пирита, сернистого цинка и т.д. Для проведения крекинга углеводородов и реакций дегидрогенизации используют реактор типа печи со встроенным трубчатым теплообменным устройством. Труба иногда заполняется катализатором [5]. 3. Классификация сырья. Сырье - природные материалы, используемые в производстве промышленной продукции. Сырье – это основной элемент производства, от которого в значительной степени зависят экономичность производства, выбор технологии и аппаратуры и качество производимой продукции. В химическом производстве на различных стадиях переработки можно выделить следующие материальные объекты: исходные вещества или собственно сырье, промежуточные продукты (полупродукты), побочные продукты, конечный целевой (готовый) продукт и отходы. Это представлено на схеме: Полупродукт- сырье, подвергшееся обработке на одной или нескольких стадиях производства, но не потребленное в качестве готового целевого продукта. Полупродукт, полученный на предыдущей стадии производства, может быть сырьем для последующей стадии, например: . Побочный продукт - вещество, образующееся в процессе переработки сырья наряду с целевым продуктом, но не являющееся целью данного производства. Побочные продукты, образующиеся при добыче или обогащении сырья, называются попутными продуктами. Отходы производства - остатки сырья, материалов и полупродуктов, образующихся в производстве и полностью или частично утративших свои качества. Полупродукты, побочные продукты и отходы производства после предварительной обработки или без нее могут быть использованы в качестве сырья в других производствах. Например, при выплавке цветных металлов, образующийся как побочный продукт оксид серы (IV), является промежуточным продуктом в производстве серной кислоты. Серная кислота, будучи готовым продуктом сернокислотного производства, служит сырьем для производства минеральных удобрений (простого суперфосфата). Сырьем для химической промышленности служат продукты горнорудной, нефтяной, газовой, коксохимической, лесной и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности, черной и цветной металлургии. Все химическое сырье подразделяется на группы по происхождению, химическому составу, запасам и агрегатному состоянию. Классификация химического сырья представлена на рис. Классификация химического сырья Химическое сырье принято также делить на: - первичное сырьё (извлекаемое из природных источников), - вторичное сырьё (промежуточные и побочные продукты промышленного производства и потребления, отходы), - природное, - искусственное сырьё (полученное в результате промышленной обработки природного сырья). К веществам, используемым в качестве химического сырья, предъявляется ряд общих требований. Сырье для химического производства должно обеспечивать: - малостадийность производственного процесса; - агрегатное состояние системы, требующее минимальных затрат энергии для создания оптимальных условий протекания процесса; - минимальное рассеяние подводимой энергии; - минимальные потери энергии с продуктами; - возможно более низкие параметры процесса (температура, давление) и расход энергии на изменение агрегатного состояния реагентов и осуществление химико-технологического процесса; - максимальное содержание целевого продукта в реакционной смеси [1]. 4. Принципы создания безотходных химико-технологических процессов. При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших организационных, технических, технологических, экономических, психологических и других задач. Для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов. Основным являетсяпринцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы — всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов. Другим важнейшим принципом создания безотходного производства являетсякомплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно при переработке комплексных руд. Принципкомплексного экономногоиспользования сырья в России возведен в ранг государственной задачи и четко сформулирован в ряде постановлений правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии процесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы. Одним из общих принципов создания безотходного производства являетсяцикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнестизамкнутые водо- и газооборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии. В качестве эффективных путей формирования цикличных материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на комбинирование и кооперацию производств, создание ТПК, а такжеразработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования. К не менее важным принципам создания безотходного производства необходимо отнеститребование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную средус учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффективныммониторингом, развитымэкологическим нормированиемимногозвенным управлением природопользованием. Общим принципом создания безотходного производства является такжерациональностьего организации. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организации безотходного производства является утилизация пиритных огарков — отхода производства серной кислоты. В настоящее время пиритные огарки полностью идут на производство цемента. Однако ценнейшие компоненты пиритных огарков — медь, серебро, золото, не говоря уже о железе, не используются. В то же время уже предложена экономически выгодная технология переработки пиритных огарков (например, хлоридная) с получением меди, благородных металлов и последующим использованием железа [4]. 5. Переработка нефтехимического сырья. Нефть добывают из земных недр, прямо на промысле очищают от воды, твердых примесей (песка, частиц грунта, нерастворимых осадков и т. п.), а также отпопутного нефтяного газа(ПНГ), после чего транспортируют на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ). Здесь нефть проходит многостадийный каскад обработок. Мы уже говорили о том, что нефть - это смесь различных веществ. Далеко не все из них пригодны, например, для сжигания в двигателе внутреннего сгорания. Суть нефтепереработки заключается в разделении сырой нефти на группы составляющих ее компонентов, а также повышение топливных качеств этих составляющих. Поступая на НПЗ, нефть подвергается атмосфернойректификации, или, другими словами,перегонке(дистилляции)при атмосферном давлении. Суть этого процесса довольно проста: компоненты нефти имеют различные температуры кипения и могут быть разделены по этому принципу. Максимально упрощая, можно сказать, что, при нагревании нефти сначала будут испаряться те компоненты, которые имеют наименьшую температуру кипения (так называемые летучие или легкие компоненты). С ростом температуры начнут испаряться вещества с более высокой температурой кипения (высококипящие, тяжелые) и т. д. В итоге исходную смесь можно разделить нафракции- группы веществ, температуры кипения которых лежат в определенных диапазонах. Например, типичными фракциями при атмосферной перегонке нефти являются (по порядку роста температуры кипения): газы (метан, этан, пропан, бутаны),прямогонный бензин (нафта), промежуточные дистилляты (керосин,газойль, компоненты дизельного топлива) и атмосферные остатки (мазут). В этом ряду важнейшим для нефтехимии продуктом являетсяпрямогонный бензин. Это смесь компонентов нефти с температурами кипения от точки начала кипения до примерно 180С, состоящая из углеводородов - коротких цепочек атомов углерода, к которым присоединены атомы водорода: В составпрямогонного бензинавходят такие цепочки, в которых число атомов углерода колеблется от 5 до 9. Более тяжелые фракции (керосин, дизельное топливо) содержат более длинные цепочки с более высокой температурой кипения. Важной особенностью углеводородовпрямогонного бензинаявляется то, что они имеют линейной строение, без ответвлений. Такие углеводороды носят названиенормальных.Выше изображен нормальный пентан или, как принято писать, н-пентан (название образовано от др.-греч. πέντε - пять, то есть по числу атомов углерода). Именнопрямогонный бензинв настоящее время составляет около 50% сырья для нефтехимического производства в России. Однако на НПЗ нефтехимики берут в качестве сырья не тольконафту. Полезные для дальнейшей химической переработки вещества и смеси получаются и в таких вторичных процессах нефтепереработки, каккаталитический крекингикаталитический риформинг. Назначение процессакаталитического крекинга- превращать высококипящие, тяжелые фракции нефти, состоящие из длинных углеводородов, в более легкие - бензиновые фракции. Само название этого процесса происходит от английского cracking - расщепление. Суть его с точки зрения химии и заключается в дроблении длинных углеводородных цепочек на более короткие. В итоге из тяжелого сырья, самого по себе непригодного для применения в бензиновых двигателях, получаются более легкие компоненты, которые становятся составной частью бензинов для автомобилей. При каталитическом крекинге образуется достаточно большое (до 20% от массы сырья) количество газов, часть из которых является ценным нефтехимическим сырьем. Так, при крекинге, например, гидроочищенного вакуумного газойлявыход фракции С4 (газообразные углеводороды с четырьмя атомами углерода в структуре) составляет 7,6% от массы сырья. Эта фракция носит названиебутан-бутиленовой(ББФ). Также образуется фракция С3 (три атома углерода), ее выход составляет 3,6%, из которых большая часть - пропилен. Эта фракция называетсяпропан-пропиленовой(ППФ). ББФ и ППФ являются важным сырьем для нефтехимической промышленности. Например, ППФ с установок каталитического крекинга Московского НПЗ используется для выделения пропилена и производства полипропилена на ООО НПП Нефтехимия - совместном предприятии СИБУРа и Газпром нефти. Установка выделения пропилена из ППФ мощностью 250 тыс. тонн в год строится в Омске и должна будет обеспечивать сырьем комплекс по производству полипропилена. А фракции С4 используются в промышленности синтетических каучуков. Наряду с каталитическим крекингом, обеспечивающим нефтехимию сырьевыми газовыми смесями, важным является процесскаталитического риформинга. Название происходит от английского to reform - переделывать, улучшать. Этот процесс является важным источником так называемыхароматических углеводородов. В науке ароматическими углеводородами называют особый и обширный класс органических соединений, характеризующихся специфическим электронным строением. А в нефтехимии под этим названием, как правило, подразумевают четыре вещества:бензол, толуол, орто-ксилолипара-ксилол. Эти вещества выделяются в отдельную группу, так как по своим свойствам они сильно отличаются от углеводородов, содержащихся, например, в прямогонном бензине. Основой структурыароматических углеводородовявляется циклическая шестичленная конструкция, составленная из атомов углерода: Назначение процессариформингапри переработке нефти - превращение длинных углеводородных цепочек в ароматические углеводороды. Происходит, например, такой процесс: Иными словами, в процессериформингаот линейных углеводородов (в нашем примере это нормальный октан - слева) под действием температуры и катализатора отщепляются три пары соседних атомов водорода (указаны стрелками) и образуется три молекулы водорода. При этом образуются двойные связи, и одновременно происходит формирование шестичленного цикла - образуетсяорто-ксилол. Сырьем для процессариформинга, то есть источником длинных линейных углеводородов, выступает, как правило,прямогонный бензин. Важной характеристикой автомобильных бензинов и их компонентов является так называемоеоктановое число. Эта величина является мерой детонационной стойкости топлива, то есть способности противостоять самопроизвольному возгоранию и взрыву в камере сгорания двигателя при сжатии поршнем. Ведь, как известно, возгорание смеси должно происходить принудительно от искры в свече. Чем выше октановое число, тем более ровно и стабильно работает двигатель, тем меньше износ механизмов и расход топлива. Привычная маркировка топлив (76, 80, 92, 95, 98) как раз соответствует их октановому числу, а сам термин возник от названия углеводородаизооктан, детонационная стойкость которого принята за 100 единиц. За 0 взята детонационная стойкость углеводородан-гептана, и таким образом сформирована условная шкала. Стоит отметить, что, как правило, детонационная стойкость тем выше, чем более разветвленную структуру имеет углеводород. Ароматические углеводороды также имеют высокие октановые числа. В нашем примере на рисунке первое вещество (н-октан) имеет октановое число по исследовательскому методу 19, а продукт превращения (орто-ксилол) 105. В этом суть процесса риформинга с точки зрения производства высокооктановых компонентов автобензинов, оправдывающая его название (to reform - переделывать, улучшать). Что касается нефтехимии, то получаемые в этом процессеароматические углеводородышироко применяются как сырье для получения разнообразных продуктов. Важнейшим ароматическим соединением являетсябензол. Из него производят, например,этилбензолс дальнейшей переработкой встирол и полистирол. А вотпара-ксилолиспользуется при производствеполиэтилентерефталата- полимера, нашедшего широкое применение для производства пластиковых бутылок и другой пищевой тары. После нефти вторым по значимости источником сырья для нефтехимической промышленности служит переработкапопутного нефтяного газа (ПНГ). Попутный нефтяной газ- это легкие, газообразные при нормальных условиях углеводороды (метан, этан, пропан, бутан, изобутани некоторые другие), которые в геологических (как говорят, пластовых) условиях находятся под давлением и растворены в нефти. При извлечении нефти на поверхность давление падает до атмосферного и газы выкипают из нефти. Дополнительное количество попутного газа также можно получать, подогревая сырую нефть. Упрощая, можно сказать, что этот процесс похож на тот, что происходит при открывании бутылки шампанского или газированной воды: при вскрытии емкости и падении давления пузырьки СО2начинают выделяться из раствора. Состав попутного газа, а также его содержание в нефти варьируются в достаточно широких пределах и отличаются в зависимости от конкретных особенностей месторождения. Однако главным компонентом попутного газа являетсяметан- самое простое органическое соединение, всем нам знакомое своим синим пламенем в конфорках бытовых плит. Например, характерным для нефтяных месторождений Западной Сибири - основного нефтедобывающего региона - является содержаниеметанана уровне 60-70%,этана5-13%,пропана10-17%,бутанов8-9%. До недавнего времени полезное использованиепопутного нефтяного газане находилось в числе приоритетов нефтегазовых компаний.ПНГотделялся от нефти при ее подготовке к транспорту и попросту сжигался на факельных установках прямо на промысле. Многие годы пламя этих факелов озаряло ночное небо над добывающими регионами и было одним из символов нефтяной индустрии России. В последнее время ситуация меняется, добывающие компании внедряют разнообразные способы примененияПНГв качестве топлива для малых электростанций, а нефтехимики используют его в качестве сырья. Дело в том, что компоненты попутного газа с числом атомов углерода более 2 (так называемыефракции С2+) могут быть вовлечены в дальнейшую переработку для получения ценных нефтехимических продуктов. Однако необходимость утилизации и полезного использования попутного газа обуславливают не только экономические соображения. Горящие факелы наносят сильнейший удар по экологии нашей планеты. Их желтое пламя говорит о том, что факелы коптят, то есть при сгорании образуется копоть и сажа. Казалось бы, в отдаленных и малонаселенных регионах Сибири это не столь существенно. Однако вспомним, что при извержении исландского вулкана Эйяфьядлайёкюдль в апреле 2010 года пепел вместе с воздушными массами переместился на многие тысячи километров и нарушил воздушное сообщение в Европе. То же самое происходит с копотью факелов, которая мигрирует вслед за ветрами и наносит вред экологии и здоровью людей за тысячи километров от регионов добычи нефти. Кроме того, при горении попутного газа на факелах происходит выброс так называемых парниковых газов (углекислого и угарного газа), которые вызывают парниковый эффект и обуславливают перемены мирового климата. Так что переработка попутного нефтяного газа, полезное его использование - это необходимая работа для охраны здоровья населения и экологии планеты для поколений будущего. Суть квалифицированной переработки газа заключается в отделениифракций С2+от метана, кислых (сероводород) и инертных (азот) газов, а также воды и механических примесей. Процессы выделения ценных фракций из попутного газа основаны на двух принципах. Первый реализуется на установкахнизкотемпературной конденсации(НТК), где газы разделяются по температурам сжижения. Например, метан при атмосферном давлении переходит в жидкое состояние при -161,6С, этан - при -88,6С. Пропан сжижается при -42С, бутан - при -0,5С. То есть если газовую смесь охладить, из нее начнет конденсироваться жидкость, содержащаяпропан, бутани более тяжелые компоненты, а в газообразном состоянии останутсяметан и этан. Жидкая продукция установок НТК носит названиеширокой фракции легких углеводородов(ШФЛУ), так как представляет собой смесь веществ с числом атомов углерода два и больше (фракция С2+), а газообразная часть (метан и часть этана) называетсясухой отбензиненный газ(СОГ) - он направляется в газотранспортную систему ОАО Газпром. Второй принцип реализуется на установкахнизкотемпературной абсорбции(НТА) и заключается в различии растворимостей газов в жидкостях. Колонны НТА могут быть наполнены, например, циркулирующим жидким пропаном, а через него пузырьками проходит исходный газ - барботируется или, по простому, пробулькивает. При этом целевые компоненты растворяются в жидком пропане, а метан и этан - компоненты сухого газа - проходят без поглощения. Таким образом, после серии циклов жидкий пропан обогащается жирными компонентами, после чего в качествеШФЛУиспользуется как товарная продукция. В ряде случаев в качестве жидкого абсорбента применяют углеводороды. Тогда для разделяющего оборудования применяется не совсем удачный, но исторически устоявшийся терминмасло-абсорбционная установка(МАУ) [2]. 6. Смесь состоит из трех компонентов: G1=150 кг, G2=370 кг, G3=415 кг. Определить массовую долю каждого компонента в смеси. Масса смеси: G = G1 + G2 + G3= 150 + 370 + 415 = 935 кг Массовая доля первого компонента: W1 = G1*100% / G = 150*100/935 = 16 % Массовая доля второго компонента: W2 = G2*100% / G = 370*100/935 = 40 % Массовая доля третьего компонента: W3 = G3*100% / G = 415*100/935 = 44 % 7. Рассчитать расходные коэффициенты по толуолу и серной кислоте на 1 т n – толуолсульфокислоты. Селективность процесса по толуолу составляет 85% (по массе), селективность по Н2SO4 – 75% (по массе). Суммарные потери толуола – 5% (по массе), а серной кислоты – 20% (по массе): C6H5 – CH3 + H2SO4→H3C – C6H4 – SO3H + H2O Для расчета расходных коэффициентов необходимо знать все стадии производства, в результате осуществления которых происходит превращение исходного сырья в готовый продукт. Теоретические расходные коэффициенты учитывают стехиометрические соотношения, по которым происходит это превращение. Практические расходные коэффициенты, кроме этого, учитывают производственные потери на всех стадиях процесса, а также возможные побочные реакции [3].  М(C6H5 – CH3) = 92 г/моль М(H2SO4) = 98 г/моль М(H3C – C6H4 – SO3H) = 172 г/моль Согласно уравнению реакции, на получение 1 моль п-толуолсульфокислоты требуется 1 моль толуола, то на получение 1 тонны п-толуолсульфокислоты (n(H3C – C6H4 – SO3H) = 106/172 = 5814 моль) требуется 5814 моль толуола. Теоретический расходный коэффициент по толуолу: 5814*92 = 534888 г = 0,535 т Практический расходный коэффициент по толуолу (с учетом потерь и селективности): 0,535/(0,85*0,95) = 0,663 т Аналогично для серной кислоты: Согласно уравнению реакции, на получение 1 моль п-толуолсульфокислоты требуется 1 моль серной кислоты, то на получение 1 тонны п-толуолсульфокислоты (n(H3C – C6H4 – SO3H) = 106/172 = 5814 моль) требуется 5814 моль серной кислоты. Теоретический расходный коэффициент по кислоте: 5814*98 = 569772= 0,570 т Практический расходный коэффициент по кислоте (с учетом селективности и потерь): 0,570/(0,75*0,80) = 0,950 т 8. Рассчитать расходные коэффициенты по бензолу и пропену на 1 т кумола (изопропилбензола), если селективность процесса по бензолу составляет 85% (по массе), а по пропену – 92% (по массе). Суммарные потери бензола – 3%, а пропена – 5% С6Н6 + СН2 = СН – СН3→С6Н5 – СН(СН3)2 М(С6Н6) = 78 г/моль М(СН2 = СН – СН3) = 42 г/моль М(С6Н5 – СН(СН3)2) = 120 г/моль Согласно уравнению реакции, на получение 1 моль кумола требуется 1 моль бензола, то на получение 1 тонны кумола (n(С6Н5 – СН(СН3)2) = 106/120 = 8333 моль) требуется 8333 моль бензола. Теоретический расходный коэффициент по бензолу: 8333*78 = 650000 г = 0,65 т Практический расходный коэффициент по бензолу (с учетом потерь и селективности): 0,65/(0,85*0,97) = 0,788 т Аналогично для пропена: Согласно уравнению реакции, на получение 1 моль кумола требуется 1 моль пропена, то на получение 1 тонны кумола (n(С6Н5 – СН(СН3)2) = 106/120 = 8333 моль) требуется 8333 моль пропена. Теоретический расходный коэффициент по пропену: 8333*42 = 350000 г = 0,35 т Практический расходный коэффициент по пропену (с учетом селективности и потерь): 0,35/(0,92*0,95) = 0,40 т Список литературы Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия,2007. - 752 c. Лабораторный практикум по общей химической технологии. – М.: Бином, 2010. - 280 c. Научные основы химической технологии углеводов. – М.: ЛКИ, 2008. - 528 c. Соколов Р. С. Практические работы по химической технологии. – М.: Владос, 2004. - 272 c. Фролов В. Ф. Лекции по курсу "Процессы и аппараты химической технологии". – М.: Химиздат, 2008. - 608 c. HYPER13PAGE HYPER15 26