Специальные технологические схемы газификации и аппаратурное оформление. Результаты поиска по \"аппаратурное оформление\". Основы химических производств учеб. пособие

Основной аппарат технологической схемы – окислительная колонна. Она представляет собой цилиндр с расширенной верхней частью, играющей роль брызгоуловителя, высотой 12 метров и диаметром 1 метр. Колонна изготовлена из алюминия или хромоникелевой стали, мало подверженных коррозии в уксуснокислой среде. Внутри колонна имеет полки, между которыми расположены змеевековые холодильники для отвода реакционного тепла и несколько труб для подачи кислорода.

Глава 9. Производство этилбензола.

Области применения этилбензола: используется в производстве стирола, важного сырья для получения ряда полимеров, полистерола, применяемого в автомобилестроении, электро-радиотехнической промышленности, при изготовлении бытовых товаров и упаковок, при производстве ионообменных смол- катализаторов процесса получения кислородсодержащих добавок при производстве реформулированных бензинов и т.д.

В промышленности этилбензол получают взаимодействием бензола с этиленом:

C 6 H 6 + C 2 H 4 = C 6 H 5 C 2 H 5 (9.1.)

Одновременно с основной протекает ряд побочных реакций. Наибольшее значение имеют реакции последовательного алкилирования:

C 6 H 5 C 2 H 5 + C 2 H 4 = C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 (9.2.)

C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 + C 2 H 4 = C 6 H 3 (C 2 H 5) 3 (9.3.)

C 6 H 3 (C 2 H 5) 3 + C 2 H 4 = C 6 H 2 (C 2 H 5) 4 (9.4.)

Для подавления побочных реакций (2-4) процесс проводят в избытке бензола (мольное отношение этилен:бензол = 0,4:1), при температуре около 100 0 С и давлении – 0,15 МПа.

Для ускорения основной реакции (1) процесс проводят в присутствии селективного катализатора. В качестве катализатора используют комплексное соединение AlCl 3 и HCl с ароматическими углеводородами, который находится в жидкой фазе.

Процесс гетерогенно-каталитический, лимитирующая стадия:

диффузия этилена через пограничную пленку каталитического комплекса хлорида алюминия. Реакция алкилирования идет очень быстро.

При выбранных условиях конверсия этилена составляет 98-100%, основная реакция (1) –необратима, экзотермична.

Для увеличения степени использования сырья организован рецикл по бензолу.

Катализатор на основе хлорида алюминия способствует протеканию реакции переалкилирования диэтилбензола:

C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 + C 6 H 6 = 2C 6 H 5 C 2 H 5 (9.5.)

Поэтому небольшие количества диэтилбензола возвращают в реактор-алкилатор на переалкилирование.

Реакция переалкилирования способствует практически полному превращению этилена и бензола в этилбензол.

На процессы алкилирования и переалкилирования оказывают влияния следующие главные факторы: концентрация катализатора (хлористый алюминий), промотора (соляная кислота), температура, время контактирования, мольное соотношение этилена и бензола, давление.

Технологическая схема производства этилбензола.

Рис 9.1. Технологическая схема производства этилбензола с использованием катализатора на основе AlCl 3 .

1,3,15-17 - ректификационные колонны, 2- флорентийский сосуд, 4-реактор приготовления катализатора, 6- конденсатор, 7- сепаратор жидкость-жидкость, 8,9,11,13- скрубберы, 10,12- насосы, 14- подогреватель, 18- вакуум-приемник, 19- холодильник полиалкилбензолов, I – этилен, II – бензол, III- диэтилбензолы, IV- раствор щелочи, V- этилбензол, VI- полиалкилбензолы, VII- к вакуумной линии, VIII- вода, IX- газы на факел, X- этилхлорид и хлорид алюминия, XI- сточные воды.

В двухколонном агрегате гетероазеотропной ректификации, состоящем из ректификационной колонны 1, отгонной колонны 3 и флорентийского сосуда 2, происходит осушка исходного бензола. Из куба колонны 1 выводится обезвоженный бензол, часть которого поступает в аппарат 4 для приготовления катализаторного раствора, а остальная часть в качестве реагента,- в реактор 5. В колонну 1 поступает как свежий, так и рециркулирующий бензол. Верхние паровые потоки колонн 1 и 3 представляют гетероазеотропные смеси бензола и воды. После конденсации в конденсаторе и расслаивания во флорентийском сосуде 2 верхний слой – обводненный бензол, поступает в колонну 1, а нижний слой-вода, содержащяя бензол, направляется в колонну 3.

Каталитический комплекс готовится в аппарате с мешалкой 4, в который подают бензол, а также хлорид алюминия, этиленхлорид и полиалкилбензолы. Реактор заполняют катализаторным раствором, а затем в ходе процесса для подпитки подают катализаторный раствор, так как он частично выводится из реактора для регенерации, а также с реакционной водой.

Реактором алкилирования служит колонный аппарат 5, отвод тепла реакции в котором осуществляется за счет подачи охлажденного сырья и испарения бензола. Катализаторный раствор, осушенный бензол и этилен подают в нижнюю часть реактора 5. После барботажа из реактора выводят непрореагировавшую парогазовую смесь и направляют ее в конденсатор 6, где прежде всего конденсируется бензол, испарившейся в реакторе. Конденсат возвращают в реактор, а несконденсированные газы, содержащие значительные количества бензола и HCl поступают в нижнюю часть скруббера 8, орошаемого полиалкилбензолами для улавливания бензола. Раствор бензола в полиалкилбензолах направляют в реактор, а несконденсированные газы поступают в скруббер 9, орошаемый водой для улавливания соляной кислоты. Разбавленную соляную кислоту направляют на нейтрализацию, а газы – на утилизацию тепла.

Катализаторный раствор вместе с продуктами алкилирования поступает в отстойник 7, нижний слой которого (катализаторный раствор) возвращается в реактор, верхний слой (продукты алкилирования) с помощью насоса 10 направляется в нижнюю часть скруббера 11. Скрубберы 11 и 13 предназначены для отмывки хлороводорода и хлорида алюминия, растворенных в алкилате. Скруббер 11 орошается раствором щелочи, который перекачивается насосом 12. Для подпитки в рециркуляционный поток щелочи подают свежую щелочь в количестве, необходимом для нейтрализации HCl. Далее алкилат поступает в нижнюю часть скруббера 13, орошаемого водой, которая вымывает щелочь из алкилата. Водный раствор щелочи направляют на нейтрализацию, а алкилат через подогреватель 14 – на ректификацию в колонну 15. В ректификационной колонне 15 в дистиллят выделяется гетероазеотроп бензола с водой. Бензол направляется в колонну 1 для обезвоживания, а кубовый остаток – на дальнейшее разделение в ректификационную колонну 16 для выделения в качестве дистиллята этилбензола. Кубовый продукт колонны 16 направляют в ректификационную колонну 11 полиалкилбензолов на две фракции. Верхний продукт направляют в аппарат 4 и реактор 5, а нижний продукт выводят из системы в качестве целевого продукта.

Аппаратурное оформление процесса.

Процесс алкилирования бензола этиленом в присутствии катализатора на основе AlCl 3 является жидкофазным и протекает с выделением теплоты. Для проведения процесса можно предложить три типа реактора.Наиболее простым является трубчатый аппарат (рис.9.2.), в нижней части которого размещена мощная мешалка, предназначенная для эмульгирования катализаторного раствора и реагентов. Такой тип аппарата часто используется для организации периодического процесса.

Рис.9.2. Трубчатый реактор.

Реагенты: бензол и этилен, а также катализаторный раствор подают в нижнюю часть реактора. Эмульсия поднимается вверх по трубам, охлаждаясь за счет воды, подаваемой в межтрубное пространство. Продукты синтеза (алкилаты), непрореагировавший бензол и этилен, а также катализаторный раствор выводятся из верхней части реактора и поступают в сепаратор. В сепараторе происходит отделение катализаторного раствора от остальных продуктов (алкилата). Катализаторный раствор возвращается в реактор, а алкилаты направляются на разделение.

Для обеспечения непрерывности процесса применяют каскад из 2-4 трубчатых реакторов.

Рис. 9.3. Каскад из двух реакторов.

Катализаторный раствор подают в оба реактора, реагенты – в верхнюю часть первого реактора. Оба реактора представляют пустотелые аппараты с мешалками. Тепло отводится с помощью воды, подаваемой в “рубашки”. Реакционная масса из верхней части первого реактора поступает в сепаратор, из которого нижний (катализаторный) слой возвращается в реактор, а верхний – поступает в следующий реактор. Из верхней части второго реактора реакционная масса также поступает в сепаратор. Нижний (катализаторный) слой из сепаратора поступает в реактор, а верхний слой (алкилаты) направляются на разделение.

Непрерывное алкилирование бензола этиленом можно проводить в барботажных колоннах.

Рис.9.4. Реактор колонного типа.

Внутренняя поверхность колонн защищена кислотоупорными плитками. Верхняя часть колонн заполнена кольцами Рашига, остальная часть- катализаторным раствором. Бензол и этилен подают в нижнюю часть колонны. Газообразный этилен, барботируя через колонну, интенсивно перемешивает реакционную массу. Конверсия реагентов зависит от высоты катализаторного слоя. Частично тепло отводится через “рубашку”, разделенную на секции, а остальная часть тепла – за счет нагрева реагентов и испарения избыточного количества бензола. Пары бензола вместе с другими газами поступают в конденсатор, в котором конденсируется главным образом бензол. Конденсат возвращают в реактор, а несконденсированные вещества выводят из системы для утилизации. В этом случае можно установить автотермический режим, варьируя давление и количество отходящих газов.

Процесс целесообразно проводит при давлении 0,15-0,20 МПа и незначительном количестве отходящих газов. В этом случае температура не превышает 100 0 С и уменьшается смолообразование.

Катализаторный раствор вместе с продуктами алкилирования и непрореагировавшим бензолом выводят из верхней части колонны (перед насадкой) и направляют в сепаратор. Нижний (катализаторный) слой возвращают в колонну, а верхний (алкилатный) слой направляют на разделение.

Технологическая схема - это фиксированные тем или иным способом последовательность и перечень технологических операций, которые надо выполнить, чтобы превратить исходное сырье в готовый продукт. Цель составления схемы заключается в наглядном представлении последовательности технологического процесса производства.

Простейшей схемой является векторная . В ней изображают каждую операцию простыми геометрическими фигурками с соответствующими разъяснительными надписями и стрелками, однако не отражают аппараты, в которых осуществляется процесс, транспортные средства, не указывают использование воды, пара, хладагентов, отходов производства.

Наиболее целесообразным является изображение аппаратурно-техноло-гической схемы , в которой рисунками воспроизводятся в основных чертах контуры той машины, на которой будет выполняться та или иная операция.

Вычерчивают аппаратурно-технологическую схему, начиная с приемки сырья и заканчивая хранением готовой продукции, строго соблюдая поточность процесса.

Схема чертится слева направо либо сверху вниз, что определяется направлением технологического производственного потока. В производственном здании завода расположение оборудования не всегда отвечает данному требованию. Ввиду этого при составлении технологической схемы необходимо отвлечься от взаиморасположения аппаратуры в здании предприятия и на листе располагать оборудование по ходу производственного потока.

Оборудование вычерчивается на технологической схеме в виде контура, напоминающего изображаемый объект, в произвольно выбранном масштабе, однако с соблюдением относительных размеров (пропорциональности), с указанием основных конструктивных особенностей (рубашками, змеевиками, мешалками и т.п.).

Вычерчивается только то количество единиц одноименной аппаратуры (например, бродильных аппаратов), которое необходимо для полного представления последовательности технологических процессов (чаще всего изображают одну единицу оборудования независимо от того, сколько фактически получилось при расчете).

Изображение машин и аппаратов следует размещать с интервалами, необходимыми для подвода и отвода различных коммуникаций.

Основной продуктовый поток, начиная с сырья, показывается на протяжении всей схемы сплошной утолщенной линией. Он подводится и отводится в те точки, которые предусмотрены конструкцией оборудования. На входе и выходе стрелками в виде равносторонних треугольников обозначается направление движения продукта. Коммуникации не должны пересекать изображение оборудования.

При большой протяженности продуктовой коммуникации ее можно прервать и на одном конце прерванной линии написать, что и к какой позиции по схеме должно быть отведено, а на другом конце разрыва - что и от какой позиции подведено. Например: «сусло от поз. 25, дрожжи к поз. 70».

Кроме основной продуктовой коммуникации, на схеме изображают подводы воды, пара, диоксида углерода, хладагента и пр., расходуемые на технологические нужды.

На коммуникациях, показывающих ввод сырья в производство, отвод готовой продукции, отходов, делаются надписи, указывающие, откуда поступает сырье и куда удаляется тот или иной продукт или отход. Например: «хмель из склада», «дробина на реализацию».

1.
Современное состояние нефтехимического синтеза. Главные продукты и технологии
Разработка других видов горючего и новых направлений в области переработки природного газа и других источников углерода. Технологии синтеза диметилового эфира из биомассы и синтез-газа. Особенности нестандартных процессов получения горючего.
контрольная работа , добавлена 04.09.2010

2.
Чистка конвертированного газа от монооксида углерода
Описание конверсионного метода получения водорода как его восстановления из водяного пара окисью углерода, содержащейся в продуктах газификации горючего. Анализ технологической схемы процесса, черта отходов и применяемых хим реакторов.
курсовая работа , добавлена 22.10.2011

3.
Сравнительный анализ: способы получения синтез-газа
Методы получения синтез-газа, газификация каменного угля. Новые инженерные решения в газификации угля. Конверсия метана в синтез-газ. Синтез Фишера-Тропша. Аппаратурно-техническое оформление процесса. Продукты, получаемые на базе синтез-газа.
дипломная работа , добавлена 04.01.2009

4.
Водород — горючее грядущего
Исследование физических и хим параметров водорода, способов его получения и внедрения. Черта топливного водородно-кислородного элемента Бэкона, хранения энергии планирования нагрузки. Анализ состава галлактического горючего, особенной роли платины.
курсовая работа , добавлена 11.10.2011

5.
Синтез метанола
Синтез метанола из оксида углерода и водорода. Технологические характеристики метанола (метиловый спирт). Применение метанола и перспективы развития производства. Сырьевые источники получения метанола: чистка синтез-газа, синтез, ректификация метанола-сырца.
контрольная работа , добавлена 30.03.2008

6.
Водород как другой источник горючего
Особенности производства и методы хранения водорода, способы его доставки водорода. Электролизные генераторы водорода для производства, достоинства их использования. Состав электролизного блока HySTAT-A. Водород как неопасная кандидатура бензину.
презентация , добавлена 29.09.2012

7.
Хим переработка углеводородного сырья
Роль углеводородов как хим сырья. Получение начального сырья и главные нефтехимические производства. Черта товаров нефтехимии. Структура нефтехимического и газоперерабатывающего комплекса Рф. Инновационное развитие отрасли.
курсовая работа , добавлена 24.06.2011

8.
Стадия чистки конвертированного газа от диоксида углерода
Физико-химические базы процесса производства аммиака, особенности его технологии, главные этапы и предназначение, объемы на современном шаге. Черта начального сырья. Анализ и оценка технологии чистки конвертированного газа от диоксида углерода.
курсовая работа , добавлена 23.02.2012

9.
Попутные нефтяные газы
Суть понятия «нефтяные газы». Соответствующая особенность состава попутных нефтяных газов. Нахождение нефти и газа. Особенности получения газа. Газовый бензин, пропан-бутовая фракция, сухой газ. Применение газов нефтяных попутных. Пути утилизации ПНГ.
презентация , добавлена 18.05.2011

10.
Развитие хим технологии на базе синтез-газа
Исследование способности внедрения синтез–газа в виде альтернативного нефти сырья, его роль в современной хим технологии. Получение метанола, суммарная реакция образования. Продукты синтеза Фишера–Тропша. Механизм гидроформилирования олефинов.
реферат , добавлена 27.02.2014

Другие работы, подобные Современные технологии газификации

Расположено на http://www.allbest.ru/

1. Состояние исследовательских работ в области производства горючего и энергии из углеводородного сырья
Главные источники горючего и энергии в современном мире — природные углеводородные газы, водянистые нефти и твердые органические вещества, к которым относятся нефтебитумы, сланцы и каменные угли . Источником сырья для получения моторных топлив и товаров основного органического синтеза в протяжении всего прошедшего века была и до сего времени остается нефть. Но, в текущее время положение начинает изменяться. Темпы роста разведанных припасов нефти уже не успевают за ее потреблением. Цены на сырую нефть выросли c 1999 г. по 2008 г. в 8 раз. Сокращение припасов нефти, в принципе, может в течение многих десятилетий компенсироваться за счет разработки других нужных ископаемых. В длительной перспективе уголь, припасов которого при сегодняшних темпах употребления хватит более чем на 1000 лет, может занять доминирующую позицию в мировой энергетике на базе новых технологических решений. По экспертным оценкам, в 2015 г. толика нефти на мировом энергетическом рынке сократится до 36-38%, в то время как толика газа вырастет до 24-26%, угля до 25-27%, на долю гидро- и атомной энергетики придется по 5-6%. Объем добычи угля к 2015 году в Рф составит 335 млн.т/г. .
Развитие нефтеперерабатывающей индустрии в мире в текущее время обосновано ростом спроса на моторные горючего, продукты нефтехимии и понижением употребления продукции нефтепереработки в энергетическом и промышленном секторах экономики . В США и Западной Европе фактически весь объем серьезных вложений применен для строительства новых вторичных процессов по облагораживанию и улучшению свойства промежных товаров первичной переработки нефти, улучшающих экологические свойства продукции действующих заводов.
Основная задачка нефтяной отрасли Рф, с учетом соотношения цен на сырую нефть, котельные и моторные горючего, глобальных тенденций употребления нефтепродуктов, также заключается в увеличении глубины переработки. Но, мировые тенденции в нефтегазовом комплексе — повышение глубины и эффективности переработки углеводородного сырья, увеличение свойства нефтепродуктов, развитие нефтехимии в целом — на Россию не распространяются, а ведь конкретно технический уровень развития нефтепереработки и газохимии, получения синтетических топлив и углеводородного сырья для хим и нефтехимической индустрии, в стратегическом плане определяет соответствие добывающего и хим комплексов, в целом.
На современном шаге для реализации программки развития производственной базы нефтехимии большой энтузиазм представляют технологии, основанные на использовании новых поколений каталитических систем. Сначала технологии, обеспечивающие создание как компонент высокооктановых бензинов, в т.ч. синтетического водянистого горючего, так и базисного сырья для нефтехимии (олефинов, ароматичных углеводородов, сырья для получения технического углерода). К таким технологиям относятся процессы глубочайшего каталитического крекинга, комплексы по производству ароматичных углеводородов, в том числе из сжиженных углеводородных газов, каталитический пиролиз, получения синтетического водянистого горючего. Эти процессы делают сырьевую базу для развития и увеличивают эффективность базисных процессов основного органического синтеза. .
В рамках решения трудности вовлечения в переработку разных видов углеводородного сырья, улучшения свойства топлив, повышенное внимание уделяется производству других топлив. Теоретические нюансы и определенные технологические решения по производству горючего и энергии из разных видов органического сырья тщательно рассмотрены в ряде узнаваемых монографий, обзоров и статей ближайшего времени, что свидетельствует об актуальности и неизменном интересе к этой дилемме .
Выделяют три группы других моторных топлив : синтетические (искусственные) водянистые горючего, получаемые из нетрадиционного органического сырья и близкие по эксплуатационным свойствам к нефтяным топливам; консистенции нефтяных топлив с кислородсодержащими соединениями (спирты, эфиры, водно-топливные эмульсии), которые по эксплуатационным свойствам близки к обычным нефтяным топливам; горючего ненефтяного происхождения, отличающиеся по своим свойствам от обычных (спирты, сжатый природный газ, сжиженные газы).
Перед современной российскей нефтехимией, в особенности животрепещущей является неувязка производства экологически незапятнанных моторных топлив (к примеру, заслуги умеренного содержания ароматичных углеводородов в бензинах — в границах 25-35 %, так как выпускаемые в текущее время продукты содержат до 43 % ароматичных углеводородов, в том числе 3-5% бензола, серу).
Другие моторные горючего по видам систематизируют последующим образом: газомоторные горючего (сжиженный природный газ, сжатый природный газ, сжиженные нефтяные газы — пропан, бутан); спирты и бензоспиртовые консистенции (метиловый, этиловый, изобутиловый и др. спирты и их консистенции с автобензином в разных пропорциях); эфиры (метилтретбутиловый эфир, метилтретамиловый эфир, этилтретбутиловый эфир, диизопропиловый эфир, также диметиловый эфир); синтетические водянистые горючего, получаемые из природного газа и угля; биотоплива (биоэтанол, биодизель), получаемые из возобновляемых видов сырья; водород и топливные элементы, работающие на водороде.
Обширное распространение в мире получили газомоторные горючего, в особенности сжиженный пропан и бутан, сжиженный природный газ, сжатый природный газ . В качестве нестандартных источников углеродсодержащего сырья могут употребляться попутные газы нефтедобычи и метансодержащие выбросы угольных шахт, при наличии каталитических технологий. Особенный энтузиазм представляет возможность получения на базе газа подземной газификации угля метана, как заменителя природного газа.
Посреди разных спиртов и их консистенций наибольшее распространение получили метанол и этанол. Значимым недочетом этого вида горючего остается его высочайшая цена — зависимо от технологии получения спиртовые горючего в 1,8 — 3,7 раза дороже нефтяных. С энергетической точки зрения главное достоинство спиртов заключается в их высочайшей детонационной стойкости, — основными недочетами являются пониженная теплота сгорания, высочайшая теплота испарения и низкое давление насыщенных паров, этанол по эксплуатационным чертам лучше метанола. Метанол используют для получения синтетических водянистых топлив, в качестве высокооктановой добавки к горючему либо как сырье для производства антидетонационной добавки — метилтретбутилового эфира.
Распространение получили также оксигенатные горючего — консистенции автобензина с разными эфирами. Более всераспространенный метилтретбутиловый эфир — ядовитое вещество, и в ряде государств заместо метилтретбутилового употребляется этилтретбутиловый эфир. Особенное место занимает диметиловый эфир, получаемый из природного газа или вместе с метанолом, или из метанола, и являющийся прекрасным дизельным топливом. Большой энтузиазм к этому горючему проявляется в странах Азии, сначала в Китае, где его употребляют в качестве бытового баллонного газа, взамен дизельного горючего и как горючее для электрических станций. Главным сырьем для его производства в Китае является уголь .
Растет объем исследовательских работ по производству биотоплив из разных видов возобновляемого сырья, сначала биоэтанола и биодизеля (согласно эталону США, за биодизельное горючее принимаются малоалкиловые эфиры жирных кислот из растительного либо животного сырья ). Эти продукты удачно выполняются США, странами ЕС, Бразилией и др. . Специалисты считают, что только экономически оправданные биотоплива второго поколения, основанные на непродовольственных видах сырья, более сложных процессах перевоплощения, могут диверсифицировать энергетический портфель мира. Перспективы производства и использования биотоплив в Рф вызывают суровые сомнения.
По оценке энергетических и эксплуатационных черт других моторных топлив, более применимыми видами топлив являются синтетические водянистые горючего (СЖТ), диметиловый эфир, оксигенаты, добавляемые к обычным нефтяным, моторным топливам. Эти виды горючего имеют полностью применимые энерго и эксплуатационные характеристики, их применение фактически вполне вписывается в существующую инфраструктуру топливопотребления, не просит дополнительных вложений в эту инфраструктуру. Маленьких конфигураций востребует внедрение диметилового эфира .
Более многообещающими для внедрения в движках внутреннего сгорания признаны продукты ожижения углей, горючие газы и водянистые продукты их переработки, спирты, растительные масла, также водород как более энергоемкий и экологически незапятнанный носитель энергии .
При использовании газообразного горючего и спиртов понижаются выбросы углеводородов, СО и оксидов азота, а водород в качестве горючего избавляет опасность образования СО и углеводородов, но в купе с повышением эмиссии NO2 . Не считая того, при использовании спиртовых топлив, в 2-4 раза увеличивается содержание альдегидов в выбросах .
Рассматриваются варианты производства альтернативного горючего, основанного на больших разработках преобразования и хранения энергии при помощи водородного энергоэлемента с внедрением ядерных энергоисточников . Наикрупнейшими потребителями (до 90 % общего объема производства) являются хим (до 80 % от общего объема употребления) и нефтеперерабатывающая индустрия. Работы по использованию высокотемпературных реакторов для водородной энергетики развернуты в технологически продвинутых странах — США, Южной Корее, Стране восходящего солнца, Франции, ЮАР, Китае. Развитие подобных технологий в Рф позволит сохранить фаворитные позиции в мире в области атомной энергетики.
Стратегии большинства государств по получению качественных синтетических водянистых топлив из угля и природных газов нацелены на развитие так именуемых технологий CtL (Coal to Liquids) и GtL (Gas to Liquids). Эти технологии представляют собой совокупа хим производств по превращению угля и природного газа в высшие углеводороды, горючего и хим продукты (получение синтез-газа из метана, конверсия синтез-газа в высшие углеводороды по способу Фишера — Тропша, разделение и конечная переработка товаров) .
Технологии обеспечивают возможность перерабатывать синтез газ в широкий диапазон товаров — от этилена и альфа-олефинов до жестких парафинов, в большей степени линейного строения. Непредельные углеводороды представлены приемущественно альфа-олефинами, с наименьшим содержанием ароматичных веществ. Но имеется возможность разнообразить фракционный состав в достаточно широких границах. Главным параметром тут является температура синтеза .
Как отмечают спецы ООО “ВНИИГАЗ” , известные технологии не имеют принципных различий в построении технологической цепочки. На первой стадии получают синтез — газ, 2-ая стадия — синтез Фишера-Тропша и 3-я — ректификация и следующий гидрокрекинг (либо гидроизомеризация) томных фракций углеводородов. Наикрупнейшие нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие компании — ExxonMobil, Shell, ConocoPhyllips, Chevron, Marathon, Statol, Syntroleum и другие — имеют такие проекты на различных стадиях реализации, от опытнейших установок до действующих компаний. В мире фактически не осталось ни одной большой нефтегазовой компании, включая ОАО «Газпром», не располагающей своей технологией по производству топлив из газа, при всем этом все компании стремятся войти в число участников вероятного проекта сотворения завода СЖТ и не лицензируют свои разработки . Обычно, в этой группе рассматриваются и сопутствующие технологии конверсии метанола в бензин (methanol to gasoline, MtG), метанола в олефины (methanol to olefins, MtO), олефинов в бензин (olefins to gasoline and distillates, MtGD), также получения диметилового эфира (DME) и генерация энергии, в том числе из метанола .
Понятно, что технологии перевоплощения метана в синтез-газ основаны на реакциях паровой конверсии метана и парциальном окислении. Соотношение CO:H2 в синтез-газе находится в зависимости от способа его получения, варьируется для паровой и углекислотной конверсии. В реакции синтеза углеводородов, зависимо от катализатора, соотношение СО:Н2=1:1,5 и выше. Препядствия теплопередачи решаются в процессах автотермической конверсии природного газа. Фаворитом в разработке автотермических процессов получения синтез-газа является компания Haldor Topsoe , спроектировавшая установки для проектов GtL в ЮАР, Катаре и Нигерии.
Специалисты довольно оптимистично оценивают способности развития промышленности СЖТ. Непременно, продукция установок, работающих по реакции Фишера — Тропша, позволит, в смысле конкуренции с нефтяными дизельными топливами решать не глобальные, а отдельные региональные трудности обеспечения тс. Четче выслеживается возможность компаундирования СЖТ и установок GtL (фактически не содержащих серы и имеющих низкое содержание ароматичных соединений) с классической продукцией нефтеперерабатывающих заводов для получения топлив, отвечающих требованиям экологической безопасности.
В Рф разработаны технологии производства СЖТ из природного газа . В работе описана малостадийная разработка производства СЖТ на установках низкого давления, которая отличается наименьшим числом стадий, низким давлением процесса, возможностью использовать газовое сырье низконапорных и забалансовых месторождений. Процесс обладает гибким регулированием мощности, возможностью кратного масштабирования, определенные его экономические характеристики.
Как источнику сырья для производства СЖТ и ценных хим товаров, в текущее время усилился энтузиазм к углю. Исследования по получению различных товаров из углей интенсивно ведутся в странах, располагающих значительными угольными припасами либо ожидается рост спроса на энергию. Но ограничены сведения о технологии всеохватывающего использования угля для производства синтетического ЖМТ и электроэнергии, позволяющей гибко реагировать на потребности рынка в той либо другой продукции, в том числе, рассчитанной на разные марки углей.
Исследования в области производства синтетического моторного горючего и его промышленного освоения проводятся различными странами, к примеру, США, Германией, Южной Африкой, Японией, Великобританией, Нидерландами, Италией, Францией, Норвегией, и др.
Китай, занимающий по припасам угля третье место в мире (после США и Рф), является мировым фаворитом по его добыче (выше 2 миллиардов. т), потреблению (34 %) и созданию промышленных CtL — заводов. В топливно-энергетическом комплексе потребляется около 60 % всего добываемого угля. Намечено строительство ряда разных CtL — компаний, сначала в угледобывающих северных провинциях. Промышленные фабрики планируется выстроить в 2010 — 2011 гг., всего в Китае объявлено о 30 разных CtL — проектах, реализация которых позволит к 2020 г. довести долю СЖТ до 10 % от общего употребления нефтепродуктов, что превосходит среднемировые темпы развития отрасли.
Для решения технических задач при переработке угля, как сырья в процессе получения синтетических водянистых топлив, рассматриваются технологии с внедрением энергии плазмы . Эффективность внедрения технологии достигается при высочайшей концентрации энергии, высочайшей температуре и хим активности плазмы. В сопоставлении с классическими технологиями получения (выход СЖТ 120-140 кг/т угля), выход СЖТ составит около 161 кг/т угля. Вместе с высочайшей удельной производительностью, процесс характеризуется простотой, гибкостью и компактностью оборудования, но, по полностью понятным причинам, не может быть обширно нужен российскей экономикой.
Исследования по дилемме получения синтетического горючего из углей осуществляются и в Рф. В Рф в 70-80-х годах прошедшего столетия выполнялись насыщенные исследования, бывалые и проектно-конструкторские разработки по созданию конкурентоспособного с переработкой нефти производства моторных топлив и хим товаров из бурых и каменных углей, в главном открытой добычи, больших в мире месторождений Канско-Ачинского, Кузнецкого и др. угольных бассейнов.
Элемент GtL и CtL технологий — cинтез углеводородов из СО и Н2 по способу Фишера-Тропша представляет собой сложную систему хим реакций, протекающих поочередно и параллельно в присутствии катализатора . Уравнения реакций синтеза углеводородов в общем виде представлены ниже.
Для синтеза алканов:
nCO + (2n+1)H2 = CnH2n+2 + nH2O
2nCO + (n +1)H2 = CnH2n+2 + nCO2
3nCO + (n +1)H2 = CnH2n+2 +(2n+1)CO2
nCO2 + 3nH2 = CnH2n+2 + 2nH2O
Для синтеза алкенов:
nCO + 2nH2 = CnH2n + nH2O
2nCO + nH2 = CnH2n + nCO2
3nCO + nH2O = CnH2n + 2nCO2
nCO2 + 3nH2 = CnH2n + 2nH2O
Для спиртов и альдегидов:
nCO + 2nH2 = CnH2n+1ОН + (n — 1)H2O
(2n — 1)CO + (n+1)H2 = CnH2n+1ОН + (n — 1)CO2
3nCO + (n+1)H2O = CnH2n+1ОН + 2nCO2
(n+1)CO + (2n+1)H2 = CnH2n+1СНО + nH2O
(2n+1)CO + (n+1)H2 = CnH2n+1СНО + nCO2
В маленьких количествах могут создаваться кетоны, карбоновые кислоты и эфиры. Осложнением процесса синтеза является образование углерода по реакции Будуара.
Продукты синтеза Фишера-Тропша имеют огромное практическое значение как углехимическое сырье, в особенности в связи с тем, что они содержат много олефинов. Состав конечных товаров можно регулировать конфигурацией критерий воплощения синтеза: температуры, давления, состава обскурантистской консистенции, катализатора, времени контактирования, технологического дизайна процесса. Наибольший выход углеводородов в синтезе при соотношении СО:Н2 = 1:2, рассчитанный на основании суммы стехиометрических уравнений, равен 208,5 г/м3.
Для оптимизации синтеза нужно учесть сложную стехиометрию, термодинамику, кинетику хим взаимодействия с учетом параметров катализаторов, гидродинамическую обстановку в реакторе, процессы массо — и термообмена. Потому выбор хороших технологических критерий проведения синтеза углеводородов представляет собой непростую задачку, сложность которой заключается в необходимости обладания точными познаниями о закономерностях воздействия технологических характеристик на состав продукта и друг на друга. Решением этой задачки является идентификация процесса при помощи математического моделирования — составления уравнений, описывающих закономерности кинетики процесса, гидродинамической обстановки в реакторе, массо- и теплопереноса.
Для воплощения синтеза создано огромное число конструкций реакторов, предложено огромное число вариантов организации технологических схем, в том числе циркуляционных. В ЮАР с 1983 г. действует завода Сасол с суммарной производительностью около 33 млн. т в год по углю либо 4,5 млн. т в год по моторным топливам. В базу технологии положена газификация угля по способу Лурги под давлением с следующим синтезом углеводородов по способу Фишера-Тропша. Из 3-х методов синтеза Фишера-Тропша (процесс во взвешенном слое пылеобразного катализатора по методу компании Келлог, высокопроизводительный синтез на стационарном металлическом катализаторе по методу Рурхеми-Лурги и жидкофазный синтез по методу Rheinpreuben-Koppers) только 1-ый и отчасти 2-ой, исходя из опыта работы промышленного предприятия в г. Сасолбурге (ЮАР), относительно благоприятны для получения значимых количеств моторных топлив .
Один из вариантов оценок положительных и негативных параметров реакторов синтеза углеводородов представлен в работе . Обобщения создателей приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 — Реакторы для синтеза Фишера — Тропша

Выбор технологических схем производства является одной из основных задач при проектировании промышленных предприятий, так как именно технологическая схема позволяет определить последовательность операций, их длительность и режим, а так же определяют место подачи вспомогательных компонентов, специй и тары, позволяет при достаточно полной загрузке оборудования обеспечивать сокращение длительности технологического цикла, увеличить выход изделий и снизить потери на отдельных стадиях обработке, исключить ухудшение качества сырья в процессе обработке. При этом следует учитывать современные направления в технологии изготовления отдельных групп изделий и внедрение нового прогрессивного оборудования.

Технологическая схема производства - это последовательный перечень всех операций и процессов обработки сырья, начиная с момента его приема и заканчивая выпуском готовой продукции, с указанием принятых решений обработки (длительность операций или процесса, температура, степени измельчения и т.д.)

На проектируемом предприятии, в соответствии с заданием, выпускаются цельномышечные и реструктурированные изделия, колбаса жареная и полуфабрикат мясокостный.

Сырье может поступать на производство в охлажденном и замороженном состоянии. Предпочтительнее использовать охлажденное мясо, так как оно обладает более высокими функционально-технологическими свойствами. При использовании замороженного мяса, его необходимо предварительно разморозить. С этой целью на предприятии предусмотрены камеры размораживания. Размораживание сырья проводят ускоренным способом, паровоздушной смесью, что позволяет снизить потери массы, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить потери мясного сока и, как следствие, водорастворимых белков, витаминов, азотистых экстрактивных веществ, минеральных компонентов, а также сократить продолжительность процесса.

Для перемещения туш из камер размораживания и накопления в сырьевое отделение используются подвесные пути, что позволяет облегчить транспортировку сырья. Подвесной путь также используется на операциях зачистки и разделки, что также позволят облегчить труд рабочих, а также снизить обсемененность сырья, и, следовательно, улучшить качество готовых изделий.

Вместо площадки для разделки туш в сырьевом отделении предусмотрено размещение подвесного пути параллельно столам для выделения анатомических частей. Это позволит сократить время и усилия на транспортирование сырья рабочим, выполняющим разделку.

Посол деликатесной продукции производят инъецированием рассола внутрь продукта на многоигольчатом шприце PSM 12-4.5 I. Шприцевание рассола позволяет сократить время посола, улучшить микробиологическое состояние, получить сочный продукт. А использование данного инъектора обусловлено высокой скоростью шприцевания, а также равномерностью распределения рассола внутри продукта за счет большого количества игл, кроме того на инъекторе PSM 12-4.5 I, возможно шприцевание рассолов с повышенной вязкостью.

Затем нашприцованное сырье подвергают массированию. Процесс массирования является разновидностью интенсивного перемешивания и основан на трении кусков мяса друг о друга и о внутренние стенки аппарата.

Операция массирования позволяет сократить время посола, способствует более полному распределению посолочных ингредиентов внутри продукта, и, следовательно, улучшаются функционально-технологические свойства сырья, а значит и качество готового продукта.

Для реализации процесса массирования, на проектируемом предприятии предусмотрено оборудование: VM–750, MK–600, УВМ–400, которое позволяет вести процесс массирования в среде вакуума, с глубиной до 80%, а это увеличивает положительный эффект процесса, применение пульсирующего вакуума, вызывает дополнительное сокращение/расслабление мышечных волокон.

Ветчины представляют собой реструктурированный продукт. Сырье предварительно измельчают в виде шрота (16-25 мм) на волчке ЩФМЗ–ФВ–120, при механическом измельчении происходит частичное разрушение клеточных структур мышечных волокон, что способствует дальнейшему увеличению межмолекулярного взаимодействия мышечных белков и посолочных ингредиентов.

Затем сырье обрабатывают в массажере Eller Vacomat–750 с добавлением рассола и дальнейшим массированием. Изготавливаемые ветчины – продукт с повышенным выходом. Это возможно благодаря входящим в составрассольного препарата соевого белка, позволяющих повысить водосвязывающие, гелеобразующие и адгезионные способности. Соевый белок также позволяет улучшить нежность, сочность, текстуру, консистенцию, цвет и стабильность свойств изделий при хранении.

Массирование мелких кусочков позволяет сократить процесс массирования и созревания, а также дает возможность использование обрезков и остатков от крупных кусков сырья. Для того чтобы во время массирования не образовывалась пена, используется вакуумный массажер, который также оказывает положительное влияние на цвет, консистенцию.

Фарш полукопченых (жареных) колбас с посолом готовят в фаршемешалке SAP IMP 301 , с малой мощностью и энергопотреблением, что способствует снижению энергозатрат.

Для формовки батонов колбасы жареной, ветчин «Онежской», «В оболочке» и Ореха «Особенного», используют Универсальный вакуумный шприц (полуавтомат) V–159 Ideal. Применение вакуума в процессе формовки позволяет предотвратить дополнительную аэрацию сырья, обеспечить необходимую плотность набивки, что обусловливает высокие органолептические показатели готового продукта, исчезает вероятность окисления жира и повышается стойкость продукта при хранении.

Формовку ветчин осуществляют в искусственную оболочку «Амифлекс», что позволяет избежать появление недоваренных или переваренных батонов. Благодаря равномерности калибра, высокая эластичность дает возможность получить батон с гладкой поверхностью, отсутствием потерь при термообработке и хранении; прекрасный товарный вид (отсутствует морщинистости) готовой продукции на протяжении всего – срока годности; возможность нанесения типографическим способом маркировки, клипсования, широкий выбор по цветовой гамме.

Применение клипсаторов КОРУНД-КЛИП 1-2,5 и ICH "TECHNOCLIPPER" дает возможность увеличить производительность труда снизить долю ручного труда, возможность дозирования по длине, обеспечение требуемой плотности набивки батонов.

Термическая обработка ветчин и деликатесной продукции производится в универсальных термокамерах ЭлСи ЭТОМ, снабженных дымогенераторами. Преимущество данного оборудования в том, что камера может работать в широком диапазоне температур (до 180 0 С), позволяя производить термообработку практически для любых изделий. Также камеры оснащены программным управлением, набором стандартных программ обработки и возможностью их корректировки.

Для нарезки кости и полуфабрикатов, получаемых от разделки, применяется ленточная пила ПМ–ФПЛ–460, она имеет небольшую установленную мощность, что позволяет снизить затраты электроэнергии.

Все оборудование в технологических схемах современное, позволяет во много раз сократить время технологического процесса, за счет функциональности, повысить качество продукции и улучшить производительность.