Proiectarea tehnologică a procesului de obținere a butadienei

Cuprins proiect Cum descarc?

1. Tema de proiect 3
1.1. Date de proiectare 3
1.2. Materii prime si produse finite 3
1.3. Utilaje si echipamente utilizate 3
2. Motivatia alegerii temei si descrierea procedeului ales 4
2.1. Utilizarile butadienei 5
2.2. Principalii producatori la nivel mondial 6
3. Prezentarea specificatiilor tehnice ale materiilor prime si ale produselor finite 7
3.1. Proprietatile n-butanului 7
3.2. Proprietatile 1-butenei 8
3.3. Proprietatile 1,3-butadienei 9
4. Descrierea detaliata a procesului 10
5. Lista utilajelor si echipamentelor de proces 16
5.1. Alegerea pompelor 18
6. Diagrama P&ID 18
7. Caracteristici dimensionale si constructive ale utilajelor si echipamentelor 22
8. Amplasarea utilajelor si echipamentelor 24
9. Justificarea solutiei de amplasare 24
10. Traseul de conducte 24
11. Concluzii 25
Bibliografie 25

Extras din proiect Cum descarc?

1 Tema de proiect
Sa se realizeze proiectarea tehnologica a procesului de obtinere a butadienei prin dehidrogenarea catalitica a butenei, urmata de identificarea (prin calcul sau alegere din cataloage) caracteristicilor dimensionale si constructive pentru utilajele si echipamentele din schema de proces optata, prezentarea sub forma desenata (desene de ansamblu) a unui grup de 5 utilaje si echipamente (interconectate intre ele in schema), sa se realizeze planurile 3D ale acestora si sa se proiecteze montajul traseelor de conducte de proces pentru o un caz particular, respectiv:
-  Coloana de rectificare;
-  Refierbatorul coloanei de rectificare;
-  Condensatorul coloanei de rectificare;
-  Vasul de reflux al coloanei;
-  Pompa coloanei.
1.1 Date de proiectare
Mod de operare a instalatiei: continuu;
Ore de functionare pe an: 8 000;
Capacitate de productie: 65.000 tone/an.
1.2 Materii prime si produse finite 
Materiile prime utilizate pentru obtinerea butadienei sunt hidrocarburile n-butan si butena, care sunt obtinute ca produsi secundari in cadrul altei instalatii de cracare a alcanilor cu catena mai mare sau egala cu C6. Catalizatorul folosit in acest proces este oxidul de crom depus pe suport de alumina. 
Curentul cu materia prima ce alimenteaza reactorul este format din 70 kmoli/ h n-butan, 125 kmoli/h 1-butena si 2000 kmoli/h de abur. In cadrul instalatiei este utilizat aburul ca inert pentru diluarea materiei prime, obtinandu-se in acest fel randamente satisfacatoare. Raportul abur: hidrocarbura considerat in proces este de aproximativ 10:1. Produsele care se obtin in urma reactiei de dehidrogenare a butenei sunt constituite din: 1,3-butadiena, hidrogen, abur, n-butan si 1-butena nereactionate, dar si produsi secundari precum propena, etilena, etanul si metanul. 
Butadiena obtinuta in urma etapei de separare din cadrul procesului are o puritate de 99,99%, ceea ce corespunde cu cerintele pietei, puritatea minima acceptata pe piata fiind de 99%. Butadiena face parte din clasa de depozitare 3-substante lichide inflamabile, motiv pentru care se depoziteaza in containere inchise ermetic ce trebuie pastrate la rece, la o temperatura sub +15?C intr-un spatiu bine aerisit, containerele fiind pastrate departe de caldura, de sursele de foc si de actiunea directa a razelor solare.
1.3 Utilaje si echipamente utilizate 
In cadrul instalatiei sunt utilizate urmatoarele echipamente si utilaje:
- mixere;
- schimbatoare de caldura;
- un reactor tubular;
- separatoare;
- un compresor;
- un uscator;
- o coloana de absorbtie;
- o coloana de distilare;
- pompe;
- refierbatoare;
- condensatoare.
2 Motivatia alegerii temei si descrierea procedeului ales
Tema de proiectare ce se doreste a se realiza este procesul de dehidrogenare catalitica a n-butanului si a 1-butenei cu obtinere de 1,3-butadiena. Aceast subiect prezinta interes inca de dinaintea celui de al Doilea Razboi Mondial, deoarece tarile beligerante au realizat ca in cazul unei crize majore cauciucul nu va mai fi disponibil ca in vremurile pasnice, asa ca s-a ridicat problema obtinerii cauciucului sintetic, deoarece cauciul natural nu ar mai fi reprezentat sursa principala.
1,3-butadiena este un compus organic din clasa alcadienelor conjugate, avand formula chimica C4H6, constituind monomerul principal din care se obtin cauciucuri sintetice sau elastomeri sintetici. Denumirea de butadiena este utilizata pentru izomerul 1,3-butadiena, deoarece acesta prezinta importanta pentru industria chimica, izomerul 1,2-butadiena neavand intrebuintare industriala. Molecula de 1,3-butadiena poate fi considerata ca fiind formata din doua grupari vinilice unite.
Din anii precedenti celui de al Doilea Razboi Mondial si pana in prezent se studiaza mijloace cat mai avantajoase de obtinere a butadienei si cat mai la indemana, fiind studiate tot felul de tipuri de catalizatori. Pana in momentul de fata, cele mai eficiente metode de obtinere a butadienei sunt reprezentate de: 
- dehidrogenarea catalitica a n-butanului si a n-butenelor (procedeul Houdry);
- dehidrogenarea oxidativa a n-butenelor;
- cracarea cu abur a hidrocarburilor parafinice: butadiena este obtinuta drept co-produs in procesul de fabricare al etilenei;
- piroliza hidrocarburilor, in fractia C4, unde butadiena este un produs secundar, din care este separata prin intermediul distilarii extractive.
Alte procedee care au fost utilizate pentru obtinerea produsului de interes au fost: procedeul Lebedev, procedeul Ostromislensky si procedeul Reppe. Cauza principala pentru care s-a renuntat la aceste procedee o constituie materia prima costisitoare. In schimb, pentru procedeele care se utilizeaza acum la scara industriala se pot utiliza amestecuri gazoase provenite de la alte instalatii din rafinarie, ceea ce ajuta atat din punct de vedere al respectarii normelor de mediu, dar si pentru a recupera substante de interes, si implicit, pentru a obtine profit.
Aproximativ 90% din productia mondiala de butadiena este utilizata la fabricarea anvelopelor auto, obtinandu-se felurite tipuri de cauciucuri sintetice: butadien-stirenic (SBR), polibutadienic (PBR), nitrilic si policloroprenic (neopren). Butadiena este utilizata si pentru obtinerea adiponitrilului, fiind un precursor pentru Nylon 6,6, din care se obtin materiale textile. Rasinile acrilonitril-butadien-stirenice (ABS), recunoscute pentru proprietatile lor superioare, sunt produse ce utilizeaza ca materie prima butadiena.
Principalul motiv pentru care aceasta tema este de interes este reprezentata de faptul ca butadiena este utilizata in fabricarea avelopelor auto si pentru ca este utilizata la obtinerea de Nylon 6,6. Din acest punct de vedere, aceasta constituie o sursa esentiala pentru obtinerea elastomerilor, si inevitabil fabricarea ei se va realiza in continuare la scara industriala.
In anii 1930-1960 obtinerea acestui produs a ridicat probleme in cadrul companiilor din tarile dezvoltate. In prezent, acesta nu prezinta problematica in ceea ce priveste procesul de sinteza.

Fisiere în arhivă (1):

 Proiectarea tehnologica a procesului de obtinere a butadienei.docx

Imagini din acest proiect Cum descarc?

Bibliografie

1. I Velea, Gh. Ivanus, Monomeri de sinteza, Editura Tehnica, Bucuresti -1989
2. O. Muntean, G. Bozga, Reactoare chimice -  Studii de caz, Volumul 1, 1989
3. https://www.scribd.com/doc/312977146/Project-Report-of-Production-of-Butadiene-from-Butane-part-1-docx
4. https://repository.upenn.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1075&context=cbe_sdr
5. http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2015/CY/C5CY00200A
6. https://repository.upenn.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1033&context=cbe_sdr
7. https://en.wikipedia.org/wiki/1,3-Butadiene
8. https://www.atsdr.cdc.gov/PHS/PHS.asp?id=457&tid=81
9. https://www.tme.eu/Document/95212447215e31bc19f07f0ded01c6c3/PRF-GAZ%28300_RO.pdf
10. http://cadcenter.lowara.com/en/category.php?c=6