Введение
Со времени замечательного открытия полимеризации пропилена и олефинов в 1950г. границы полимерной химии сильно расширились благодаря созданию новых чрезвычайно активных катализаторов.
Синтез изотактического полипропилена, осуществленный Дж. Натта с сотрудниками (Италия,1954г.) явился одним из наиболее ярких достижений химии высокомолекулярных соединений, так как он показал принципиальную возможность получения в присутствии новых металлоорганических катализаторов стереорегулярных полимеров, то есть полимеров с пространственно-упорядоченным расположением звеньев в цепи. На основании этого открытия был разработан технологический процесс получения кристаллического полипропилена. Обладая комплексом свойств, характерных для высококристаллических полимерных материалов, изотактический полипропилен имеет специфические особенности. Для производства полипропилена имеется обширная сырьевая база, стоимость его относительно низка, высокая химическая стойкость сочетается с прекрасными механическими и диэлектрическими свойствами, температура плавления относительно высокая.
Мировое производство полипропилена неуклонно растет. По темпам роста объема производства полипропилена в 60-е годы превзошел все другие важнейшие виды полимерных материалов. Производство полипропилена увеличилось с 61 тыс.т в 1960 г. до 1,3 млн.т в 1969 г., в результате он вышел на четвертое место в ряду наиболее многотоннажных термопластов после полиэтилена, поливинилхлорида и полистирола.
Диапазон рабочих температур изделий из полипропилена очень широк: от -800С до 140-1500С. Благодаря низкой плотности (0,9-0,91Мг/м3) из 1 кг. его можно изготовить больше изделий заданных размеров, чем из 1 кг. другого термопласта, что существенно с точки зрения стоимости.
В настоящее время во всех странах полипропилен применяется в основном в химической, автомобильной, электротехнической, медицинской, пищевой отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.
На основе полипропилена можно получать разные композиции путем введения в него различных материалов, добавок, наполнителей. Такие композиции имеют новые свойства и находят новые области применения.
Химические и физико-химические основы метода производства
Последовательность обработки расчетных данных.
Анализ рассчитанных величин компонентов реакционной смеси процесса олигомеризации следует начинать с оценки его по спользованному свежему сырью ( по пропилену). Цель анализа – убедиться в соблюдении баланса по сырью ( пропилену ) в полученных по вариантам 1 или 2 распечатках программ.
Расчет проводится по следующей формуле:
y0 =y1 + 2y2 + 3y3 + 4y4 +5y5 + 6y6 + 7y7 ( моль/л ).
Здесь – у0 –исходное количество пропилена,
у1 – количество неконвертированного пропилена,
у2 – количество образовавшегося димера,
у3 – количество образовавшегося триммера,
у4 – количество образовавшегося тетрамера,
у5 – количество образовавшегося пентамера,
у6 - количество образовавшегося гексамера,
у7 – количество образовавшегося гептамера.
При соблюдении баланса ( небольшое расхождение цифр может объясняться образованием в процессе более высокомолекулярных продуктов ( октамер и выше ), количество которых как правило незначительно, вследствие чего и не учитывается в расчётах. Это позволяет приступить к следующему этапу расчета, задача которого – определение основных технологических параметров процесса и выявление тех, которые позволяют получать целевой продукт с удовлетворительной селективностью и конверсией сырья, к составлению поточной и технологической схем процесса.
Определение основных технологических параметров процесса,
Выводы
Полипропилен является одним из крупнотоннажных материалов класса полиолефинов. В гомополимере пропилена оптимально сочетаются необходимые свойства. Он стоек к действию многих химических реагентов, не реагирует с щелочами, растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими кислотами и рядом минеральных кислот. Полипропилен имеет высокую температуру плавления, он твердый, но хрупкий при низких температурах из-за относительно высокой температуры стеклования.
Более 50 Российских предприятий используют полипропилен в производстве труб горячего и холодного водоснабжения. Использование гомополимера пропилена позволило дать сильный импульс в России в развитии производства полимерных трубопроводов и монтажа их в жилых домах, что позволит в будущем сэкономить значительные средства за счет длительной эксплуатации без капитальных ремонтов трубопроводов.
Список литературы
1. С.В.Адельсон, Т.П.Вишнякова, Я.М. Паушкин. Технология нефтехи-мического синтеза. Изд.2-е, Химия, М. 1985, 608 стр.
2. Высшие олефины. Производство и применение. Под ред. М.А. Далина.
Химия, Л. 1984,264 стр.
3. А.И. Скобло, Ю.К. Молоканов, А.И. Владимиров, В.А. Щелкунов. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. Изд. 3-е, Недра-Бизнесцентр, М., 2000. 677 стр.
4. М.М. Викторов. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчёты. Химия, Л. 1997. 360 стр.
5. А.С. Казанская,В.А. Скобло. Расчёты химических равновесий. Справ. табл. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, М. 1998. 76 стр.
6. И.С. Паниди, Л.И. Толстых. Химическая технология органических веществ. Лабораторный практикум. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина ( рукопись, кафедра ТХВ), М. 2010. 186 стр.
Введение
Со времени замечательного открытия полимеризации пропилена и олефинов в 1950г. границы полимерной химии сильно расширились благодаря созданию новых чрезвычайно активных катализаторов.
Синтез изотактического полипропилена, осуществленный Дж. Натта с сотрудниками (Италия,1954г.) явился одним из наиболее ярких достижений химии высокомолекулярных соединений, так как он показал принципиальную возможность получения в присутствии новых металлоорганических катализаторов стереорегулярных полимеров, то есть полимеров с пространственно-упорядоченным расположением звеньев в цепи. На основании этого открытия был разработан технологический процесс получения кристаллического полипропилена. Обладая комплексом свойств, характерных для высококристаллических полимерных материалов, изотактический полипропилен имеет специфические особенности. Для производства полипропилена имеется обширная сырьевая база, стоимость его относительно низка, высокая химическая стойкость сочетается с прекрасными механическими и диэлектрическими свойствами, температура плавления относительно высокая.
Мировое производство полипропилена неуклонно растет. По темпам роста объема производства полипропилена в 60-е годы превзошел все другие важнейшие виды полимерных материалов. Производство полипропилена увеличилось с 61 тыс.т в 1960 г. до 1,3 млн.т в 1969 г., в результате он вышел на четвертое место в ряду наиболее многотоннажных термопластов после полиэтилена, поливинилхлорида и полистирола.
Диапазон рабочих температур изделий из полипропилена очень широк: от -800С до 140-1500С. Благодаря низкой плотности (0,9-0,91Мг/м3) из 1 кг. его можно изготовить больше изделий заданных размеров, чем из 1 кг. другого термопласта, что существенно с точки зрения стоимости.
В настоящее время во всех странах полипропилен применяется в основном в химической, автомобильной, электротехнической, медицинской, пищевой отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.
На основе полипропилена можно получать разные композиции путем введения в него различных материалов, добавок, наполнителей. Такие композиции имеют новые свойства и находят новые области применения.
Технико-экономическое сравнение методов производства
Основными факторами, влияющими на процесс олигомеризации пропилена, являются: давление, температура, объемная скорость подачи сырья, влажность и состав сырья, катализатор.
Давление. Для процесса полимеризации оптимальной является область от 5 до 8 МПа (от 50 до 80 кгс/см2). Повышение давления способствует возрастанию плотности газовой фазы, увеличению количества углеводородов, находящихся в жидкой фазе. Жидкие углеводороды оказывают моющее действие на катализатор, удаляя с его поверхности смолы.
Температура. Олигомеризация пропилена протекает в области температур 150÷230°С. Для концентрированного пропилена оптимальным является предел 150÷190°С. Свежий катализатор, имеющий максимальную активность, эксплуатируют при низких температурах. Пуск реактора производится при температуре не менее 145°С. При понижении активности катализатора в процессе работы температуру для нормального выхода целевых продуктов постепенно повышают, хотя это ускоряет дегидратацию катализатора и сокращает его срок службы.
Объемная скорость подачи сырья. Степень превращения сырья обратно пропорциональна объемной скорости подачи сырья. Чем выше объемная скорость подачи сырья, тем меньше степень его превращения в конечный продукт. Чем больше время контакта, тем выше степень превращения сырья. Однако на малых объемных скоростях работать не выгодно, т.к. это влечет за собой снижение производительности установки и осмоление катализатора.
Олигомеризация концентрированного пропилена производится при объемной скорости 1,5-5 час-1. С увеличением объемной скорости уменьшается конверсия пропилена и при этом ускоряется дегидратация катализатора.
Рекомендуемая объемная скорость 1,5 час-1 и рассчитывается из формулы:
,
где V проп. - объем подаваемого пропилена за один час; V кат-ра - объем загруженного катализатора
Состав сырья. Примеси олефинов С2, С4, С5 в сырье приводят к повышению выхода побочных продуктов. Возвращение в рецикл гексенов позволяет подавить их накопление в процессе олигомеризации, достигнув равновесия в их образовании.
Добавление в процесс олигомеризации фракции С7-C8 в количестве 10÷50 % масс. в расчете на рецикловую фракцию димеров пропилена позволяет увеличить выход тетрамеров пропилена и уменьшить содержание парафинов в олигомеризате.
Присутствие щелочи в сырье резко ухудшает активность катализатора, забивая его и нейтрализуя фосфорную кислоту.
Влажность сырья. Наличие воды в сырье в сочетании с температурой и давлением является необходимым условием поддержания оптимального состава фосфорных кислот (концентрации) в порах катализатора. От этого зависит активность, стабильность работы и механическая прочность катализатора.
Для катализатора С-84-5-01 с повышением температуры на выходе из катализатора от 150 до 195°С при давлении 5-6 МПа (50-60 кгс/см2) содержание воды в сырье должно увеличиваться от 20 до 500 ррм (об.). Избыток воды приводит к ускорению гидратации катализатора и сокращает срок его службы. Под общим содержанием воды понимается суммарная концентрация воды в пропиленовой шихте емкости поз. Е-1 с учетом принудительной подачи воды непосредственно в реактор. Отклонение суммарного содержания воды поступающей с сырьем после подогревателя поз. Т-3 в реактор, допускается в интервале + 10%.
Катализатор. Катализатором процесса олигомеризации пропилена в тримеры пропилена, является силико-фосфорный катализатор марки С-84-5-01. Этот катализатор отвечает среднему составу SiO2·P2O5·2H2O. Основной недостаток этого катализатора в том, что под действием воды силикофосфорная кислота гидролизируется и катализатор теряет активность. Присутствие щелочи в сырье резко ухудшает активность катализатора, забивая его и нейтрализуя фосфорную кислоту.
Тримеры пропилена получаются путем олигомеризации пропилена при температуре 145÷195°С и давлении 4,8÷5,2 МПа (48÷52 кгс/см2) в присутствии катализатора С84-5-01. Свежий катализатор, имеющий максимальную активность, эксплуатируют при низких температурах. Пуск реактора производится при температуре не менее °С 145.
Поскольку реакция олигомеризации пропилена сопровождается выделением тепла (104-125 кДж/моль олигомера), то конструкция аппарата и скорость подачи сырья определяются необходимостью обеспечения надежного и эффективного теплосъема, поэтому реакция олигомеризации осуществляется в «изотермических» кожухотрубчатых аппаратах с загрузкой катализатора в трубки и отводом тепла через их стенки хладагентом, кипящем в межтрубном пространстве.
Показатели процесса: Конверсия пропилена за проход 40%; Селективность 68%.
Дата: 2019-07-24, просмотров: 264.
