Усовершенствование установки получения товарного изопропилбензола

1. Магистерская диссертация на тему:

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
Кафедра ТООНС
Магистерская
диссертация на тему:
Усовершенствование установки получения
товарного изопропилбензола
1
Выполнил: магистрант группы 419-МП1
Артемьев Вадим Викторович
Руководитель: к.х.н., доцент кафедры ТООНС
Тагашева Роза Геннадьевна

2.

2
Цель работы:
Усовершенствование ректификационной колонны, замена массообменного
устройства
Объект проектирования:
Аналог – установка получения товарного ИПБ на ПАО «Казаньоргсинтез»
Задачи:
Литературный обзор и патентный поиск
Обосновать применение технических решений, позволяющих усовершенствовать существующую
технологию
Создать P&ID схемы узла ректификации, и построить трехмерные модели;
Рассчитать материальный баланс установки, выполнить технологические расчеты оборудования с
учетом нового инженерного решения;
Подобрать приборы контроля автоматического регулирования установки, обеспечивающую
непрерывность и стабильность работы установки;
Разработать мероприятия по осуществлению аналитического контроля производства, по охране
труда, окружающей среды и противопожарной безопасности;
Рассчитать технико-экономические показатели проектируемой установки.

3. Актуальность проекта

3
Актуальность проекта
Кумо́л (изопропилбензол, 2-фенилпропан, в некоторых иностранных языках — кумин) —
ароматическое органическое соединение, бесцветная горючая жидкость, рациональная химическая
формула С6H5 CH(CH3)2 .
Применяется в качестве добавки к моторным топливам, в органическом синтезе для
получения ацетона и фенола и в качестве растворителя.
Процесс ректификации ИПБ, это одна из важнейших стадий получения фенола и ацетона
кумольным методом
Этапы получения фенолы и ацетона кумольным методом:
1. Алкилирование
2. Ректификация
3. Окисление
4. Разложение

4. Новое инженерное решение, предлагаемое в проекте

4
Новое инженерное решение, предлагаемое в
проекте
В проекте предлагается замена колпачковых тарелок на насадки Инжехим - IRM
Сравнительная характеристика промышленных насадок
Тип насадки
Удельный
Удельная
свободный обьем, поверхность
м3/м3
м2/м3
1
2
3
4
5
6
Кольца Рашига
0,95
110
100
100
100
Кольца Паля
0,96
100
63
120
125
Хай – Пэк
-
-
65
120
150
Кольца Бялецкого
-
-
85
100
125
Седла Инталокс
-
-
32
144
132
Насадка Лева
0,97-0,98
118
47
-
158
Насадка ГИАП
0,96
101
47
133
137
Инжехим – IRM
0,96
244,7
16-22
180-210
153
Потеря напора, % Пропускная
способность, % отн
, отн
Эффективность, % отн

5. Характеристики колонн

5
№ по
технологичес
кой схеме
Кол
-во,
Предназначен Описание
ие
шт.
Диамет Высот Кол-во
р мм а
тарелок/характерис
общая тика насадки
, мм
3000
28600 5
К-22.1 проект 1
Отгонка ПАБ
Колонна
ректификационна
я насадочная
К-22.1 аналог 1
Отгонка ПАБ
35300
К-42
1
Выделение
смеси ИПБ
Колонна
3000
ректификационна
я тарельчатая
Колонна
3000
ректификационна
я тарельчатая
К-52
1
К-62
1
Выделение
Колонна
3000
товарного ИБП ректификационна
я тарельчатая
Выделение
Колонна
2600
товарного ИПБ ректификационна
я тарельчатая
Вид
Рабочее
тарелок/наса давление
дки
Инжехим
IRM
вакуум
60
колпачковые
вакуум
33350
68
колпачковые
0,065 МПа
30750
60
колпачковые
0,05 МПа
39150
78
колпачковые
0,05МПа

6. Математическая модель создана в программе Unisim Design 460.1

6
Математическая модель создана в программе
Unisim Design 460.1
Характеристика потоков

7. Сводный материальный баланс

7
Приход
Расход
Компонент
% мас.
кг/ч
Компонент
% мас.
кг/ч
ИПБ сырец
100
122645
ИПБ
товарный
80,395
98600
Фракция ПАБ 17,196
и смолы
21090
Фракия ЭБ
1,445
1773
Фракция ББ
0,964
1182
100
122645
Итого
100
122645

8. P&ID схема колонны поз. 22.1

P&ID схема колонны поз. 22.1
8

9. P&ID схема колонны поз. 42

P&ID схема колонны поз. 42
9

10. P&ID схема колонны поз. 52

P&ID схема колонны поз. 52
10

11. P&ID схема колонны поз. 62

P&ID схема колонны поз. 62
11

12. 3d модели оборудований

Колонна ректификационная
тарельчатая поз. 62
Рабочее давление – 1.05 атм
Температура верха – 144 0С
Температура низа – 151 0С
Диаметр – 2600 мм
Высота – 39150 мм
Количество тарелок – 78 шт
12

13. 3d модели оборудований

13
3d модели оборудований
Емкость вертикальнаям
цилиндрическая поз. 66
Объем – 6.3 м3
Диаметр - 1600 мм
Высота цилиндрической части – 2500
мм

14. 3d модели оборудований

14
3d модели оборудований
Кипятильник кожухатрубчатый
вертикальный поз. 71
Диаметр кожуха - 1400 мм
Количество трубок – 1327 шт.
Поверхность теплообмена 373
м2

15. 3d модели оборудований

15
3d модели оборудований
Насос центробежный поз. 67.1
Назначение - перекачка ЭБФ на
дальнейшую переработку
Мощность 7.5 кВт/ч

16. 3d модели оборудований

16
3d модели оборудований
Конденсатор горизонтальный
поз. 54
Поверхность теплообмена – 184
м2
Диаметр кожуха - 1000 мм
Количество трубок – 205 шт.

17. Трехмерная модель узла ректификации

17

18. Технико-экономические показатели проекта

18
№ п/п
Показатели
Ед. измерения
Данные аналога
Данные проекта в % к данным
аналога
Данные проекта
1
Годовая мощность установки
тн
122645
122645
100
2
Годовой выпуск готовой
продукции по видам продуктов:
А,Б
тн
98600
98600
100
3
3.1
Инвестиции всего,
в том числе: в основной капитал
руб.
руб.
X
X
48425435X
48185498X
3.2
в оборотный капитал
руб.
X
239938X
4
5
NPV
Срок окупаемости проекта
руб.
лет
X
X
36947502X
6X
6
IRR (Внутренняя норма
доходности)
%
X
23%X
7
Численность работающих
чел.
42
42
100
8
Производительность труда 1
работающего
т/чел
2920
2920
100
9
Среднемесячная зарплата 1
работающего
руб./чел.
42464
42464
100
10
Себестоимость 1 тонны
продукции
Рентабельность инвестиции (PI)
руб./тн
45113
44997
99,74334158
11
К.
X
1,85X

19. Заключение

19
Заключение
В проекте предложена замена колпачковых тарелок на насадки
Инжехим IRM
Созданы Р&ID схемы узла ректификации, и на их основании
построены трехмерные модели
Рассчитан материальный баланс, выполнены технологические расчеты
оборудования;
Подобраны приборы контроля автоматического регулирования
установки, обеспечивающую непрерывность и стабильность работы
установки;
Рассчитаны технико-экономические показатели проектируемой
установки.

20.

20
Публикации:
Артемьев В.В. Современные массообменные устройства / В.В. Артемьев, Р.Г.
Тагашева // V Международная конференция «Современные решения научных
и производственных задач в химии и нефтехимии». – 2021 г.
Артемьев В.В. Реакционные узлы каталитической конверсии метана /
В.В. Артемьев, Ф.Р. Гариева // V Международная конференция
«Современные решения научных и производственных задач в химии и
нефтехимии». – 2020 г.

21. Спасибо за внимание!

21
Спасибо за внимание!