Определение технологической топологии ХТС. При рассмотрении технологической схемы производства бутадиена-1,3 можно сказать, что между технологическими операторами данной ХТС существует последовательная (связь, когда поток, выходящий из одного элемента является входящим для следующего и все технологические потоки проходят через каждый элемент системы не более одного раза), параллельная (когда выходящий из элемента ХТС поток разбивается на несколько параллельных подпотоков) и обратная (характеризуется наличием рециркуляционного потока, связывающего выход последующего элемента ХТС с входом предыдущего) технологические связи. 4.3 Установление технологических и конструкционных параметров ХТС, технологических параметров режима и потоков Бутадиен-1,3 (дивинил) C4H6 представляет собой при обычных условиях бесцветный газ, конденсирующийся в жидкость при 268,7 К (-4,3°С), с температурой кипения -4,4°С, температурой плавления - 108,9°С и плотностью в жидком состоянии 0, 645 т/м3 (при 0°С). Не растворим в воде, плохо растворим в спиртах, хорошо — в бензоле, диэтиловом эфире, хлороформе; с некоторыми растворителями образует азеотропные смеси.
Критическая температура бутадиена 152°С. С воздухом бутадиен образует взрывчатые смеси с пределами воспламеняемости 2,0 и 11,5% об. Температура вспышки бутадиена составляет -40°С, температура са¬мовоспламенения 420"С. Бутадиен легко полимеризуется.
Полимеризация инициируется пероксидами, образующимися при контакте бутадиена с воздухом.
Тепловой эффект полимеризации зависит температуры и составляет от 72, 8 до 125,6 кДж/моль. Вследствие этого бутадиен хранится в присутствии ингибиторов, на¬пример, п-оксидифениламина или п-трет-бутилпирокатехина, которые удаляются промывкой гидроксидом натрия перед полимеризацией.
При радикально-цепной сополимеризации бутадиена со стиролом, а-метилстиролом или акрилонитрилом образуются сополимеры, в макромолекуле которых беспорядочно чередуются звенья исходных веществ - СН2-СН=СН-СН2 -СН2-СН- -СН2—СН -СН2-СН СН-СН2 С6Н5 CN причем бутадиен связывается в 1,4- или 1,2-положениях.
Бутадиен в высоких концентрациях обладает наркотическим действием; в малых концентрациях раздражает дыхательные пути и слизистую оболочку глаз. ПДК составляет 100 мг/м3. 4.4 Модель рассматриваемой ХТС Функциональная схема Структурная схема 1 – нагреватель сырья; 2 – печь; 3 - реакторы; 4- “закалочный” аппарат; 5- скруббер; 6,11- холодильники; 7- турбокомпрессор; 8- абсорбер; 9- десорбер; 10- стабилизирующая колонна (депропанизатор); 12- топка; 13 котёл-утилизатор Операторная схема Технологическая схема 1 – нагреватель сырья; 2 – печь; 3 - реакторы; 4- “закалочный” аппарат; 5- скруббер; 6,11- холодильники; 7- турбокомпрессор; 8- абсорбер; 9- десорбер; 10- стабилизирующая колонна (депропанизатор); 12- топка; 13 котёл-утилизатор Описание технологической схемы Через подогреватель 1 н-бутан поступает в печь 2, где нагревается до 600—620ºС и направляется в один из реакторов 3, который работает на дегидрирование. Из реактора контактный газ, пройдя для «закалки» аппарат 4, подается в скруббер 5, в котором охлаждается холодным маслом, циркулирующим через холодильник 6. Охлажденный в скруббере газ сжимается в турбокомпрессоре 7 до давления 1,3 МПа и направляется в абсорбер 8. Из верхней части абсорбера выходит водородсодержащий топливный газ, а раствор углеводородов в абсорбенте подается в десорбер 9. Ио верхней части десорбера отгоняется фракция С3 — С4, а абсорбент через холодильник 11 возвращается на орошение абсорбера 8. В качестве абсорбента используется высококипящая углеводородная фракция С5. Фракция С3 — C4 из верхней части десорбера 9 поступает в колонну 10 (депропанизатор), где из нее отгоняется пропан.
Оставшаяся фракция С4 с содержанием бутадиена-1,3 от 11 до 13% массовых направляется на выделение бутадиена, а бутан-бутиленовая фракция возвращается в виде рецикла на дегидрирование, присоединяясь к свежему н-бутану.
По окончании цикла дегидрирования поток углеводородного сырья переключается на другой реактор, а первый продувается сначала водяным паром для удаления сорбированных катализатором углеводородов, а затем для регенерации катализа-хора топочными газами с небольшим содержанием кислорода из топки 12. Теплота газообразных продуктов регенерации катализатора используется для выработки технологического пара в котлеутилизаторе 13. Основной аппарат технологической схемы — реактор дегидрирования (контактный аппарат). Это стальной цилиндр диаметром 6 м и длиной 12—14 м расположенный горизонтально и футерованный внутри огнеупорным материалом.
Внутри реактора расположены решетки из керамических плит, на которых размещены слои катализатора. 5