הפקת פנול
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3.67 דירוג (הצבעות 9)

ASPEN פלוס סימולציה תהליך

עבור סימולציות ASPEN של תהליך הייצור פנול, נשתמש זרז zeolite. החומר disociates לתוך יון במהלך התהליך ולכן מתמוסס. שיטת הנכס EPNRTL הועסקה ביישום הסימולציה לאורך כל הדוח.

הנחות

  • מסיסות קטליסט
  • הזרז zeolite בשימוש לא הוגדרה היטב. לפיכך, היה צורך לעשות הנחות משמעותיות. הסיבה לכך היא מסיסות של זרז ישפיע על ההפרדה בסעיף של התהליך כלומר, עלול לגרום clogging של הצינור ואת מגשי עמודה זיקוק. מניתוח IUPAC, רוב חלקי הזרז היו מסיסים.

  • מיצוי אצטון
  • ההנחות היו צריכות להיעשות ביחס לממס הנדרש לתהליך. מניתוח של מים, אצטון ותערובות בנזן בכור, היה צורך לשמור על פתרון חד פעמי בשלב 22 psi.

  • מי חמצן איכות
  • חמצן מימן מסחרי יש תוספים כדי לשפר את היציבות שלהם. כמות המייצבים תמיד תגדל עם הגידול בחוזק המימן. הניתוח מניח כי מי חמצן אינו מכיל מייצבים, כדי למנוע מהם להיות נוכח במערכת.

    .
  • טיהור שפכים
  • הפרויקט יניח כי טיפול בפסולת כבר קיים או ייכלל בשל אופי התהליכים הכימיים שבוצעו.

סימולציה ב ASPEN פלוס

דיון

הכור הוא המקום שבו התהליך העיקרי של פרופילן ובנזין מגיבים ולכן צריך להיות המודל כפי שצוין ברשימת המרכיבים. אלקילציה ו alklation אלקליין כורים הם המודל בנפרד. טווח הטמפרטורה של 300-400 oc ולחץ של 25 Atm הם אומצו.

שימוש בלחץ מצב שיווי המשקל אינו נחשב כתגובה מתרחשת בלחץ שיווי המשקל, אך תלויה בטמפרטורה וביחס בין בנזן לפרופילן. ASPEN Plus יש שבעה מודלים הכור זמין.

משוואה RGIBBS תלוי שיווי משקל מבוצע ב fathoming את המרכיבים של החומר שבו אנתלפיה חופשית של המוצר הוא lowset שלה

הגישה הטמפרטורה עבור כל תגובה מיושם בעוד זרם הזרימה שומה זרימת הדולר נשמר בערך של 1 ק"מ / שעה וזרם הזנה מורכב של פרופילן ובנזן. הטמפרטורה של הכור מוגדר ב 350 OC ולחץ על 25 atm. את ההשפעות של וריאציה של הטמפרטורה ואת סלקטיביות בהמרות הם פיקוח.

החישובים שנעשו מבוססים על הנוסחה הבאה

% סלקטיביות של cumene = Fcumeneproduct / (Fpropylenefeed-Fpropyleneprod) x 100%

% המרת פרופילן = (FpropylenefeedFpropyleneprod) / Fpropylenefeed x 100%

% סלקטיביות של m-DIPB = Fmdipbproduct / (Fpropylenefeed-Fpropyleneprod) x 100%

% סלקטיביות של p-DIPB = Fpdipbproduct / (Fpropylenefeed-Fpropyleneprod) x 100%

איפה

Fcumeneproduct = קצב זרימה טוחנת של הצמד במוצר

Fpropylenefeed = קצב זרימה טוחנת של פרופילן בהזנה

Fpropyleneprod = קצב זרימה טוחנת של פרופילן במוצר

Fmdipbproduct = קצב זרימה טוחנת של m-DIPB במוצר

Fpdipbproduct = טוחנת קצב הזרימה של p-DIPB בחומר.

מודלים של כורי RSTOIC הותאמו למציאת החום הרגיל של התגובה לתגובות השונות

מספר תגובה חום סטנדרטי של תגובה
1 -23.670
2 -24.321
3 0
4 0.649
5 0.649
6 -0.325
7 -0.324

השפעת טמפרטורה ובנזן / ריכוזי פרופילן על התגובה.

ההמרה של פרופילן גדל עם תוספת של ריכוז בנזן / פרופילן לטמפרטורה נתון. זאת בשל ירידה בשיעור הפרופילן במזון. ההמרה של פרופילן נמצאה ירידה עם כל תוספת של החום המיושם עבור ריכוז קבוע בנזן / פרופילן כתוצאה התגובה להיות אקסותרמית. לבסוף, הסלקטיביות של Cumene גדל עם כל עלייה בריכוז בנזן / פרופילן בטמפרטורה נתון כמו התגובות polyalkylation הופכים בשל כמות עודפת של בנזן. העלייה בטמפרטורה מגבירה את הסלקטיביות של Cumene עבור כל ריכוז סטטי / פרופילן סטטי כמו תגובות אלקילציה טרנס להיות endothermic להתרחש בטמפרטורות גבוהות.

  • השפעת עלייה / ירידה בטמפרטורה ובנזן: ריכוז פרופילן על המרת פרופילן.
  • השפעת עליה / ירידה בטמפרטורה ובנזן: ריכוזי פרופילן על סלקטיביות של קרום
  • השפעת עלייה / ירידה בטמפרטורה ובנזן: ריכוזי פרופילן על סלקטיביות של m-DIPB ו- p-

תהליך זה של ייצור פנול כרוך מטוהרים או ממוחזר קומן להיות מחומצן. Cumene מוזן בנחל לתוך כלי חמצון אשר נשמר ב 110-115 OC ו טווח pH של 6.0 ל 8.0. תערובת זו נשמרת חשופה לאוויר דחוס עד לפחות 20-25% מהקומין מומרת ל- hydeneperoxide

תערובת גסה זו מרוכזת 80 ואז מוזרק לכור שבו hydroperoxide Cumene הוא מחשוף פנול ו אצטון סביב 70 OC ואת הלחץ האטמוספרי. התגובה דורשת כמות קטנה של חומצה גופרתית כדי להתקיים.

הזרם מופנה אז לתהליך ההפרדה, אבל קודם, הוא נשטף במים, ואת אצטון מוסר כמו תקורה בעמודה הראשונה. תערובת הוא מטוהרים מכן על ידי זיקוק רצוף. בעמודה הראשונה, Cumene unreacted מועבר זרם המיחזור. הקומין הזה מטופל לפני שליחתו בחזרה לזרם ההזנה.

תהליך טיהור הוא באמצעות הידרוגנציה קטליטי של סטירן מתיל כדי commene; זה הושג באמצעות חלוקה זהיר שבו סטילן מתיל מתקבל כתוצר לוואי.

התגובה של פנול היה בשני שלבים. התגובה הראשונה היא ייצור של hydroperoxide Cumene על ידי שני חומרי גלם כלומר חמצן וחמצן. התגובה מתרחשת במגדל חמצון ב 110-115 OC ו טווח pH של 6.0 ל 8.0. מוצר הביניים אשר הוא hydroperoxide cumene משמש כגורם בכור השני, הכור המיועד לשמש הוא רציף Stirred Tank Reactor (CSTR). רוב ההמרה מתרחשת כאן כלומר על 90%. בתהליך ההפרדה, המוצר בצד ופסולת מוסרים כדי לקבל את המוצר העיקרי כלומר Phenol.

תרשים זרימת התהליך הבסיסי והרקע

איור 5: תרשים חסום לתהליך של Phenol

אז כדי לעשות סימולציה את תהליך הייצור פנול מורכב משני תהליכים כלומר חמצון ו מחשוף של Cumene

תהליך הוק (חמצון של קרום)

C 6H 5CH (CH 3) 2+O 2C 6H 5C (CH 3) 2OOH

C 6H 5CH (CH 3) 2+ 1.5O2 → (CH 3) 2C 6H 3CH 2OH

תגובת מחשוף

(CH 3) 2C 6H 3CH 2OH → C 6H 4(C 2H 3) CH 3+ H 2O

C 6H 5C (CH 3) 2OOH → C 6H 5OH + CH 3COCH 3

תרשים זרימה תהליך אספן

טבלת תזקיקים בשלבים שונים

מתרשים התהליך כולל שישה צעדים

  • חמצון של Cumene להשיג hydroperoxide
  • ריכוז hydroperoxide Cumene
  • Cleavage (פירוק של hydroperoxide Cumene)
  • ניטרול שפכים
  • טָהֳרָה
  • טיפול בשפכים

ASPEN פלוס דוח

  • משאבה (p-201)
  • כדי להגדיל את הלחץ של הזנה בנזן 3000 kPa

  • משאבה (p-202)
  • כדי להגדיל את הלחץ של להאכיל פרופילן 3000 kPa

  • תנור חימום
  • מאדה ו superheats את תערובת של להאכיל 350 oC

  • כור אטומי
  • במקום ההמרה של המגיבים המגבילים.

    C 3H 6+C 6H 6-> C 9H 12
  • כלי פלאש
  • השילוב של מחליף חום ותוף פלאש. מכוון על הורדת הטמפרטורה והלחץ להפריד פרופאן אינרטי ופרופילן unreacted מן Cumene ובנזין.

חישוב ידני של המגיבים בכור.

מאזן האנרגיה והחומרים

התגובה בכור הראשון מראה כי קמול אחד של C 6H 5CH (CH 3) 2ו 1 קמול של O 2תייצר קמולה אחת של C 6H 5C (CH 3) 2OOH. גם בנוכחות חומצה גופרתית (H 2SO 4), אחד קמולה של C 6H 5C (CH 3) 2OOH יחשוף קמולה אחת של C 6H 5OH ו 1 ק"מ של CH 3COCH 3. באמצעות היחסים הסטנדרטיים הבאים אנו יכולים לחשב את ההמונים המעורבים בייצור של פנול.

קצב קלט המונית = שיעור התפוקה המונית

ייצור פנול בשנה = 136363.64 טון / שנה

= 15.56663 טון / שעה

= 15566.63 kg / h

= 165.6 קמולה / שעה

שבריר של הרכב של המוצר ב hydro חמצן היצור בתערובת בכור הראשון

X3cumene = 0.6

X3cumene הידרוקסיד = 0.3

X3oxygen = 0.1

גורם המרה:

X כור 2 = 90%

כדי להשיג את שיעור טוחנת בכור 1 אנחנו הראשונים לחשב את

מולקולה מאזן על הכור 2 (חומצה).

מאזן פנול:

N3X3phenol = N4X4phenol - ar2 N4X4phenol

=> 165.6 קמולה / שעה

= 1

0 = N4X4phenol - r2 r2

= 165.6 Kmole / h

מאזן אצטון:

N3X3acetone = N4X4acetone–ar2

N4X4etone = 165.6 קמול / שעה

מאזן Cumene Peroxide:

N3X3cumene hydro peroxide = -ar2 / Xreactor2

= - (-1) (165.6) / (0.9)

= 184 קמולה / שעה

המספר הכולל של השומה בכור הזנה 2, N3

N3X3cene hydroxide = 184 קמולה / שעה

X3cumene הידרוקסיד = 0.3 N3 (0.3) = 184 קמול / שעה

N3 = 613.3 קמול / שעה

מציאת קצב זרימת המסה עבור הזנה בכור 2.

F3 = N3X3 cumene(אדון cumene) + N3X3 cumeneהידרוקסיד (מר חמצן הידרוקסיד) + N3X3oxygen (מר חמצן)

= (613.33) (0.6) (120) (613.33) (0.3) (150) (613.33) (0.1) (32) (73722.26) (XNUMX) (XNUMX) (XNUMX) (XNUMX) = XNUMX kg / h

הערכים שהתקבלו מצביעים על כך כי הכור 2 ידרוש 73722.26 ק"ג / שעה של מי חמצן Cumene ו Cumene וחמצן לייצר 15566.63kg / h של פנול בשיעור ההמרה של 90%.

כדי לבצע באופן מלא את המאזן חומר ואנרגיה במערכת (hysys) יש צורך לצייר את חדרי ההמרה ואת הזרמים קלט פלט שלהם.

השוואה של תוצאות ASPEN פלוס ותוצאות חישוב היד

מהנתונים המופיעים בדו"ח ASPEN פלוס ניתן להסיק כי חישוב היד נותן אינדיקציה ברורה של החומר שיש להשתמש בו. הסימולציה מספקת תנאי אידיאלי לפרויקט.

תשומות ותפוקה צפויות

המטרה העיקרית של תהליך התכנון היא לנתח את העלות ואת יסודות הייצור של 100000 מטרי של חומצה carbolic בשנה. מתוך ספרים כימיים, המשקל המולקולרי של Cumene הוא 120.20 g mol-1 ויש לה צפיפות של 862 ק"ג / m3. בעוד בנזין יש צפיפות של 876 ק"ג / m3 משקל מולקולרי של 78.11 g / mol. לבסוף Propylene יש צפיפות של 1.81kg / m3 ומשקל מולקולרי של 42.08g / mol. באופן פנולי יש צפיפות של 1070kg / m3 בעוד המסה הטוחנת שלה היא 94.11g / mol [9]. לשים את הצפיפות ואת ההמונים טוחנת בראש, את דרישות הקלט הבאות הולכים להיעשות: 255050 טון מטרי של Cumene, 728545 טון של פרופילן ו 392490 טון של בנזן כדי לפברק. ערכים אלה נאמדים לחמישה טון מטרי.

ניתוח עלויות כלכליות

בהערכת החלופות, אנו מבצעים את ניתוח הרווחיות בהתבסס על מספר הקריטריונים הכלכליים, כלומר תקופת ההחזר, ניתוח תזרים המזומנים ושיעור התשואה הפנימי. אנו מיישמים את עלות ההפעלה השנתית המקבילה בניתוח

ניתוח רווחיות

EAOC = - (ערך המוצר - עלות העדכון - עלויות תפעול אחרות - קצבת עלות הון)

כאשר הערך של EAOC הוא שלילי, הוא מציין רווחיות. העלות של Cadene nad בנזין התקבל מכתב שיווק כימי. עלות ההון לקצבה (עלות שנתית) היא עלות קבועה חד פעמית הכרוכה בעיקר בבניית המפעל. זה מוגדר כ

עלות הון לקצבה = FCI (i (1 + i) n/ (1 + i) n-1)

איפה

FCI היא העלות המותקנת של כל הציוד;

אני הריבית, i = 0.15;

n הוא מפעל החיים למטרות חשבונאות, n = 10.

דיון ברווחיות

עבור יישומים תעשייתיים, התוכנית יכולה להיות בקירוב לצרוך $ 25 מיליון בעלויות קבועות בתוספת $ 127.6 מיליון דולר בשנה בהוצאות הון ישיר [7]. העלויות הסטטיות יצברו באמצעות רכישת ציוד כגון; דוודים, מראש תנור, כור, תנור, coolers, refluxes, מדחס, condensers, עמודות ו condadumums [7]. עיקר עלויות ההון הישירות ינבעו מרכישת חומרי גלם. אשר יכול להיות צפוי לעלות $ 1.37, $ 1.12, $ 1.20 ו 3.30 לכל ק"ג בהתאמה עבור Cumene, פרופילן, בנזין, DIPB את החומרים הבסיסיים צפויים לגרום להוצאה שנתית של $ 133419932 $ 45552468, $ 79919133, ו $ 12521737 במילה מילולית כמפורט להלן.

חומר גולמי עלות לק"ג ($) עלות שנתית ($)
Cumene 1.37 133419932
פרופילן 1.12 45552468
בנזין 1.20 79919133
DIPB 3.30 12521737

יעדי הפקה

קרקע ומכונות

תיאור מדידה / כמות עלות
אזור מכוסה מ"ר. Ft. 500
שטח חשוף מ"ר. Ft. 500
איזור כולל מ"ר. Ft. 1000
השכרה הנחות 2000
כורה 1 34255.03
מערבלים 1 34255.03
מכונות הפרדה 1 34255.03

עלות משוערת לנפש

סך כל העלות החוזרת לשנה 26951.26
פחת על מכונות וציוד 372.34
ריבית על סך ההשקעות @ 10% 595.74
סה"כ 27919.34
מכירות
פריט כמות ערך ($)
פנול 100,000 34255.03
סה"כ 34255.03

רווחי

רווח גולמי שנתי 6335.69
אחוז הרווח ממכירות הנחה
עלות קבועה שנתית 8668.01
מכירה שנתית 34255.03
עלות משתנה שנתית 18283.25
נקודת איזון הנחה

בעיות בטיחות וסכנה

בריאות ובטיחות

הצורך בניהול בטיחות הוא הכרחי על ידי נוכחות של חומרים דליקים ורעילים. התהליך צריך לשקול שליטה על איכות התהליך וסטייות בתוך התהליכים.

תהליך תיעוד בטיחות

בנזן

חומר כימי זה הוא מאוד מסוכן כאשר בשאיפה. זה גם מגרה את העור ואת העיניים. כאשר נשפך כמות גדולה יש למנוע ממנו לבוא במגע עם חום או מקור ההצתה. ציוד הגנה צריך להיות משוחק כמו משקפי מגן, מעילים מעבדה, וכפפות. זה נחשב גם להיות מסרטן.

מי חמצן

יש לו אפקט גירוי בעור. זה גם קורוזיב לעור ולעיניים במקרה של מגע. זה יכול גם לגרום לרקמות ולנזק בדרכי הנשימה. יכול לגרום לבעירה ולספק חמצן כדי לקיים שריפות. ציוד הגנה אישית כלומר כפפות, מגן פנים, מגפיים, respirator אדי חליפה מלאה צריך להיות משוחק.

פנול

זה מסוכן במקרה של מגע או שאיפה. זה מרגיז הן את העור ואת העין. חשיפה יכולה גם להוביל לריאות, לכליות ולמערכת העצבים המרכזית. הגנה אישית צריכה לכלול סינר סינתטי, אדי, משקפי מגן, כפפות ומכניסי אבק.

מגבלות דליקות

בנזן יש גבול דליקות של 1.2 אחוזים ל 11.5 אחוזים לפי נפח בחמצן. בנזן להיות נוכח אדי שפכים דורש מנגנון בקרה כדי למנוע שריפות. הזנת גז טבעי מבוקרת

ניתוח חספוס

תהליך הייצור פנול הוא exothermic ולכן יש הפרשה עבור מערכת הקירור. הפרעה במערכת הקירור מגדילה את הטמפרטורה של הכורים. זה שינויים בטמפרטורה עלולה לגרום לתגובה בורח שיכול בסופו של דבר להתלהב כלי. נקודות העניין שצוינו הן קו המים הקירור, קו הזנת המונומר, כלי הכור והמנוע המעורר. מהניתוח של Hazop אנו יכולים לקבל את השינויים הבאים:

  • מבוא של מערכת ניטור טמפרטורה גבוהה להתריע מפעילי
  • התקנה של מד מים וקירור עבור אינדיקציה מיידית לאובדן מי קירור.
  • הפרשה לכיבוי בטמפרטורה גבוהה, אשר ייסגר את המערכת במקרה של הכיבוי יתר על המידה.
  • התקנה של שסתום בדיקה כדי למנוע את זרימת המים הקרים.

ניתן להציג את דוח Hazop כך:

נושאים סביבתיים

כמה אלמנטים הייצור חייב להיחשב כדי להפוך את המפעל לסביבה ידידותית. הבהקה צריך להיות כלול כדי למנוע תרכובות אורגניות משוחרר לאוויר. כל שפכי הגז הנוצרים משולבים, מטוהרים ועוברים דרך ההתלקחות לסינון תרכובות אורגניות. מתאן נכלל כמזון מבוקר כדי להפחית את דליקות המערכת.

תהליכים כימיים המעורבים בייצור של פנול יש מספר השפעות על הסביבה. השפעות אלה על הסביבה הן בשל סוגים שונים של פסולת שנוצר במהלך כל התהליך. פסולת זו היא

  • אצטופנון
  • מים חומציים

פסולת זו נוצרת בשלבים השונים של התהליך ויש לה השפעות שונות על הסביבה. Acetophenone הוא תוצר לוואי מרכזי של המערכת כולה.

מים חומציים משתחררים מן התהליכים המתרחשים בחדר ההפרדה. פסולת זו נוצרת כאשר PH של מים הוא הוריד עקב הפקדת משקעים. המים משבשים את המערכת האקולוגית ואת זרימת הזנה משמעותית המוביל למוות של דגי מים מתוקים צמח התלויים בתנאים PH.

מאפייני המים החומציים כוללים:

תכונות גשמיות נתונים
נוסחה כימית H2O
מצב פיזי בטמפרטורת החדר נוזל
רֵיחַ -
מראה חיצוני נוזל חסר צבע
נקודת רתיחה 100 ° C
נקודת המסה 0 ° C
צפיפות יחסית 1g / cm3
מסה מולארית X
מְסִיסוּת אין סופי
צמיגות 8.90 x 10-4 Pa.s
pH 3.0

מתנאים סביבתיים אלה ניכר כי המפעל זקוק למים רבים לצורך תהליך המיחזור, ומכאן שמומלץ ליד מקור מים. מיקום זה נתמך גם בכך שהובלה לשוק בינלאומי תתבצע בקלות על ידי נתיבי מים. שפכים משמשים להבטיח פעולה עשירה בדלק ולאפשר התלקחות.

פריסת הקרקע של המפעל

הפריסה מתוכננת כך על מנת לאפשר כניסה של חומר ולהשאיר את המוצר בצורה נוחה. המפעל ממוקם במרכז הפריסה כדי להפוך אותו נגיש מכל חלקי הקמפוס.

הפניות

[1] מידע ncfb, "פנול" הספרייה הלאומית האמריקנית לרפואה, רוקוויל פייק.

[2] ג. ברד, "FT-NIR ניתוח של תהליך ההלם לייצור של פנול ו אצטון," תרמית פישר מדעי inc, מדיסון, 2008.

[3] a. coker, "פנול, אצטון, קמן" nexant, 2012.

[4] ל 'פלגריני, ס' בונומי וג 'ביארדי, "סימולציה דינמית של פרק ההתמצאות במתקן פנול לבדיקת בטיחות" המחלקה לכימיה, חומרים והנדסה כימית Politecnico של מילאנו, מילאנו, 2001.

[5] מ 'Ceasar, "PEP תהליך מודול באמצעות זאוליט CATALYST," 1999.

[6] WH ארגון, "קומיין" ארגון הבריאות העולמי, ניו יורק, 1999.

[7] ה. קנדה, "פנול" סביבה קנדה, אוטאווה, 2000.

[8] ה. ברובה, "הייצור של פנול אוקסידס על ידי פטריות רוטב לבן בתרבות נוזלי שקוע," אוניברסיטת מקגיל, 2003.

[9] וולפגנג שמידט "סימולציה של תהליכים - כלי יעיל ומסוגל בטכנולוגיה סביבתית" chemstations Deutschland GmbH.

[10] NIRLIPT MAHAPATRA "עיצוב וסימולציה של הצמח הצמח באמצעות אספן

בנוסף"המכון הלאומי לטכנולוגיה

קבצים מצורפים:
שלחתיאורגודל הקובץ
הורד קובץ זה (production_of_phenol.pdf)הפקת פנולהפקת פנול880 kB

עוד דוגמאות כתיבה

הצעה מיוחדת!
השתמש קופון: UREKA15 כדי לקבל הנחה של 15.0%.

כל ההזמנות החדשות ב:

כתיבה, שכתוב ועריכה

הזמן עכשיו