Окись этилена - Зимаков П.В.
Скачать (прямая ссылка):
Расходные показатели процесса. При производстве окиси этилена, кроме этилена, воздуха и катализатора, расходуются пар, электроэнергия, охлаждающая вода, а иногда и рассол.
Расход рассола в основном определяется условиями абсорбции окиси этилена и ее ректификации. Если абсорбция окиси этилена водой проводится при сравнительно высоком давлении (больше 5 am), а ректификация окиси этилена — при давлении выше атмосферного (2—3 am), рассол практически не требуется. В производстве окиси этилена потребляется обессоленная вода для получения водяного пара за счет использования теплоты реакции и для абсорбции окиси этилена, азот для продувки аппаратов и трубопроводов и для создания азотной «подушки» в хранили-
2X1
ідах окиси этилена и в цистернах, в которых она транспортируется.
Расход этилена определяется селективностью процесса окисления этилена в окись этилена, изменяющейся в зависимости от свойств применяемого катализатора, срока его службы и условий процесса. Ниже приводятся данные о расходе этилена в зависимости от селективности применяемого катализатора:
Селективность, % от теоретической ........... 55 60 65 70 75
Расход этилена, кг на 1 т окиси этилена.......... 1160 1060 980 910 850
Фактический расходный коэффициент должен быть выше рассчитанного теоретически из-за механических и технологических потерь исходного этилена и получаемой окиси этилена. По имеющимся данным, в промышленных условиях селективность процесса колеблется в пределах 60—70%, а расход этилена составляет 940—1100 кг на 1 т получаемой окиси этилена. Наиболее низкие расходные коэффициенты этилена достигнуты в процессах фирм Shell Development289 — 940 кг и Scientific Design30 — меньше 1000 кг на 1 т окиси этилена.
На расход этилена существенно влияют условия процесса абсорбции — десорбции окиси этилена. При увеличении времени пребывания водных растворов окиси этилена при повышенных температурах и давлениях существенно увеличивается количество окиси этилена, гидратируемой в этиленгликоль, что повышает расход этилена на синтез окиси этилена.
Следует отметить, что увеличение степени гидратации окиси этилена в процессе ее выделения в некоторых случаях становится выгодным, например тогда, когда из окиси этилена получают этиленгликоль, который предназначается для производства антифриза.
Расход воздуха в значительной степени зависит от селективности катализатора: на окисление этилена в двуокись углерода тратится в 6 раз больше кислорода, чем на окисление в окись этилена. При повышении селективности этилена, например, на 10% теоретический расход кислорода на 1 т получаемой окиси этилена снижается почти на 30%. Фактический расход воздуха бывает выше расчетного — для более полного использования этилена, который значительно дороже воздуха или чистого кислорода. Расход кислорода в процессе фирмы Shell Development составляет 1,3 т (910 лг3) на 1 т окиси этилена288.
Расход катализатора на Im окиси этилена определяется сроком его службы и производительностью, т. е. количеством окиси этилена в граммах, которое получается за 1 ч с 1 л или 1 кг катализатора.
Срок службы катализатора зависит от содержания серебра в катализаторе, от чистоты применяемых этилена и воздуха: чем меньше в них содержится вредных примесей, тем больше срок службы. Продолжительность работы катализатора очень сильно меняется также в зависимости от условий его эксплуатации. Неритмичная работа, колебания нагрузки и в особенности частые остановки процесса снижают активность катализатора и продолжительность его работы и тем повышают расход катализатора на 1 т получаемой окиси этилена. Принято считать, что срок службы катализатора должен быть не менее одного года.
Как видно из данных табл. 38 (стр. 222), производительность различных катализаторов окисления этилена изменяется в очень широких пределах: от 25 до 300 г/л-ч. Однако в промышленных условиях, когда приходится считаться с возможностью отвода тепла реакции через трубки реактора, производительность катализатора при работе на этилено-воздушных смесях обычно составляет 60—100 г с 1 л катализатора в час.
Если принять для расчета среднюю производительность 80 г/л-ч, то с 1 л катализатора в течение года (8000 часов работы) можно получить
8000-80
—jTjQQ— = 640 кг окиси этилена
Следовательно, расходный коэффициент катализатора составит:
1-1000
g^g = 1,56 л на 1 т окиси этилена
При увеличении продолжительности работы катализатора свыше года его расход будет снижаться и, например, при сроке 5 лет составит 1,56 : 5 ^ 0,31 л/т окиси этилена. В литературе289 указывается, что в результате усовершенствования катализатора и создания благоприятных условий продолжительность работы катализатора достигла 8 лет, а расход его составил 0,23 кг на 1 т окиси этилена.
Расход электроэнергии зависит от условий проведения процесса получения окиси этилена: давления, концентрации этилена и кислорода в поступающей в контактный аппарат газовой смеси, ее объемной скорости, сопротивления слоя катализатора и всей системы в целом, степени конверсии за один проход. При производстве окиси этилена расход энергии составляет 1000— 2000 квт-ч на 1 т окиси этилена. Расход электроэнергии зависит также от степени рекуперации энергии, давления отработанных газов, тепла газов, в том числе тепла, которое можно использовать при сжигании остаточного количества этилена, содержащегося в газах после абсорбера второй ступени.
