| شبیه سازی و بررسی اقتصادی واحد توليد بوتادین با استفاده از نرم افزار HYSYS | |
| تعداد صفحات | ۷۶ |
| نوع فایل | Word |
| حجم فایل | ۲٫۶۴ Mb |
شبیه سازی و بررسی اقتصادی واحد توليد بوتادین با استفاده از نرم افزار HYSYS
در این قسمت پروژه با موضوع شبیه سازی و بررسی اقتصادی واحد توليد بوتادین با استفاده از نرم افزار HYSYS به صورت فایل فشرده شامل فایل word، HYSYS برای دانلود ارائه شده است. این پروژه با Aspen hysys 2006 انجام شده است.
قسمتی از متن پروژه را در زیر نشان داده شده است.
چکیده
در این پروژه محاسبات اقتصادی مربوط به امکان سنجی تولید بوتادین مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا خواصی از بوتادین وکاربرد این ماده در لاستیک سازی روش های پلیمریزه کردن آن و همچنین اصلاح خواص قیر با استفاده از پلیمر بوتادین استایرن به طور مختصر توضیح داده شده است. در بخش سوم ۴ روش تولید بوتادین، یعنی کراکینگ، تولید از اتانول ، تولید از بوتن و در آخر با استفاده از نرمال بوتان که روش مورد استفاده در PFD مورد استفاده بوده است شرح داده شده است.
در بخش چهارم طراحی تمامی دستگاه های مورد استفاده بر اساس مشخصات جریان ها و همچنین به کمک اطلاعات به دست آمده از نمونه شبیه سازی شده در نرم افزار ASPEN انجام شده و پارامتر های لازم برای تعیین قیمت دستگاه ها به دست آمده است.
در بخش پنجم قیمت دستگاه ها بر اساس پارامتر های محاسبه شده در بخش ۴ و با استفاده از نمودار های کتاب پیترز تعیین شده است. محاسبات هزینه های سرمایه گذری (TCI) و هزینه های تولید (TPC) نیز انجام شده است که البته این یک طراحی مقدماتی است ولازم است قبل از راه اندازی ، طراحی نهایی انجان گیرد و قیمت ها و سود آوری بر اساس آن انجام گیرد.
در بخش ششم میزان سود خالص و ناخالص و در آمد و همچنین تناژ سربه سری محصول مورد نظر به دست آمده است. در ادامه در یک بازه زمانی ده ساله میزان هزینه های ثابت و متغیر ، استهلاک ،سود و در آمد ها محاسبه شده. در پایان این بخش ۵ روش سود آوری طرح در دو حالت با توجه به اثرات زمانی پول بررسی شده که همه روش ها سود آوری طرح را تایید می کنند.
فهرستی از مطالب این پروژه در زیر آمده است:
تاریخچه و خواص فیزیکی کاربردها و روش های تولید
نام ماده: بوتادين ۱و۳(۱,۳-Butadiene)
نام تجاری: بوتادين۱و۳(۱,۳-Butadiene)
سایر اسامی: بوتادين, استايرن رزين , وينيل اتيلن
تاریخچه: در سال ۱۸۶۳ دانشمند فرانسوي موفق به توليد اين ماده از پيروليز اميل الكل شد.
موارد مصرف: ماده اوليه PBR , SBR
خواص فیزیکی و شیمیایی:
Molecular formula:C4H6
Molar mass= 54.09 g mol-1
Appearance Colourless gas or refrigerated liquid
Density= 0.64 g/cm3 at -6 °C,
liquid Melting point= -108.9 °C, 164 K, -164 °F
Boiling point =-4.4 °C, 269 K, 24 °F
Solubility in water 735 ppm
واکنشهای شیمیایی:
- CH3CH2OH –> CH2=CH-CH=CH2 + 2 H2O + H2o
- CH3CH2OH + CH3CHO –> CH2=CH-CH=CH2 + 2 H2O
اطلاعات ایمنی: ماده سمی و خورنده که بوييدن آن :باعث سردرد ،خفگي، كاهش فشار خون مي شود. سر وكار داشتن با اين ماده در مدت زمان طولاني احتمال بروز سرطان، جهش زایی و اختلالات ژنتیکی (بر اساس مطالعات انجام شده بر روي موجودات آزمايشگاهي) را ايجاد ميكند. بوتادی‌ان یک ترکیب آلی است. که فرمول مولکلولی آن C4H6 می باشد. یک سری از خواص فیزیکی و شیمیایی این ماده در جدول (۱) موجود می باشد.
این یک ماده مهم در صنایع شیمیایی است که به عنوان مونومر در لاستیک مصنوعی به کار می رود. وقتی کلمه بوتادین استفاده می شود بیشتر مواقع منظور ۱-۳ بوتادین است. کلمه بوتادین همچنین می تواند به ۱-۲بوتادین که یک دی ان انباشته است نیز نسبت داده شود. به هر حال تولید این آلن بسیار سخت و اهمیت صنعتی دارد.
بخش عمده بوتادی ان بعنوان محصول جانبی از کراکینگ نفت (با بخار) در تولید اتیلن بدست می‌آید. هیدروژن زدایی از بوتان یا بوتن نیز روش دیگری است که در صورت کمی تولید بصورت عملیات یک مرحله‌ای یا دو مرحله‌ای انجام می‌گیرد.
برای مثال، برای تولیدلاستیک مصنوعی(بوتادی ان homopoiymer)، استایرن-بوتادی ان –پلاستیک یا نیتریل پلاستیک)یابرای تولیدپلاستیک سختی ناپذیر (thermoplastic) سه بسپار terpolymer)) اکریلونیتریل-بوتادی ان-استایران همسپار (copolymer). بوتادی ان همچنین به sulfoane، Chloroprene و ۱-۴hexamethylenediamine (با ۱-۴دی کلروبوتان و((adiaponitrile تبدیل می شود.دیمرکردن بوتادی ان نیزبه وینیل کلوهگزان اجازه ی تولید می دهدکه می تواندباهیدروژن زدایی استایرن را تولید کند.
بوتادی ان می تواندباکراکینگ حرارتی(بخار-کراکینگ)اشباع شده با هیدروکربن ها تولیدشود،که دراین حالت نفتا معمولا به عنوان ماده ی خام استفاده می شود. ازبخار کرکینگ نفتا،یک مخلوط هیدروکربنی شامل متان، اتان، استیلن، پروپان، پروپن، پروپین، بوتن، بوتادین، بوتین، methylullene و هیدروکربن های بالاتر بدست می آید. یک اشکال تولید بوتادین در فرآیند کراکینگ تولید محصولات جانبی نامطلوب زیاد است.
در سال ۱۸۶۳ یک شیمیدان فرانسوی توانست یک هیدروکربن ناشناخته را از آتشکافت (تجزیه در اثر حرارت) آمیل الکل جدا کند.در سال ۱۶۶۶ این هیدروکربن بعداز آنکه Henry Edward Armstrong آن را از بین محصولات آتشکافت نفتی جدا کرد ، بوتادین نام گرفت. در سال ۱۹۱۰ شیمیدان روسی به نام Sergei Lebedev بوتادین را پلیمر سازی کند.ویک ماده با خواص مشابه لاستیک بدست آورد این پلیمر بسیار نرم تر از آن بود که بتواند جای لاستیک طبیعی مثلا در تایر ماشین را بگیرد.
صنعت بوتادین از سال های اول جنگ جهانی نشات می گیرد بسیاری از ملت های داخل جنگ دریافتند که در طول جنگ دست آنها از مزارع تولید لاستیک سخت کنترل امپراطوری بریتانیا می تواند به راحتی کوتاه شود و بنابراین سعی کردند وابستگی خود را به لاستیک طبیعی از بین ببرند.
در سال ۱۹۲۹ Eduard Tschunker & Walter Bock که در حال کارکردن بر روی IG Farben در کشور آلمان بودند توانستند پلیمر دو تایی از استایرن و بوتادین تولید کنند و آن را در تایر اتومبیل استفاده کنند.
با بوتادین تولید شده از الکل گندم در جماهیر شوروی و آمریکا و از استیلن نشات گرفته از ذغال در آلمان ، تولید آن به سرعت جهانی شد.
روش های مختلف تولید
استخراج از هیدرو کربن های C4
در ایالات متحده ی آمریکا، اروپای غربی و ژاپن، بوتا دی ان به عنوان یک محصول جانبی از فرآیند بخار کراکینگ برای تولید اتیلن و اولوفین ها بدست می آید. وقتی خوراک با بخار مخلوط و حرارت داده می شود تا به دمای بسیار بالا (حدودأ c̊۹۰۰) برسد، هیدروکربن های چربی هیدروژن آزاد می کنند و یک مخلوط پیچیده ی غیر اشباع حاوی بوتادی ان را تولید می کنند.
خوراک هیدروکربنی سبک معمولأ بیشتر اتیلن می دهد و خوراک هیدروکربن های سنگین معمولأ اولوفین های سنگین تر مثل بوتادی ان و هیدروکربن های آروماتیک را می دهد. بوتادی ان توسط یک حلال قطبی اپروتیک از مخلوط خوراک استخراج و توسط تقطیر از حلال جدا می شود.
تولید از اتانول
در قسمت دیگر جهان از جمله اروپای شرقی، چین و هند، بوتادی ان از اتانول بدست می آید. تولید بوتادی ان از اتانول نسبت به فرآیند کراکینگ دبی کمتری دارد و هزینه ی کمتری می طلبد در نتیجه به کارخانه ی کوچکتری نیاز است. دو فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد.
در یک فرآیند تک مرحله توسعه یافته توسط Sergei Lebedev اتانول به بوتادی ان، هیدروژن و آب در شرایط دمای c̊ ۴۵۰-۴۰۰ بر روی یک سطح اکسید فلزی کاتالیستی تبدیل می شود.
۲CH_3 CH_2 OH→CH_2=CH-CH=CH_2+2H_2 O+H_2
در حالت دیگر، فرآیند توسعه یافته توسط Ivan Ostromislensky، اتانول به استالدهید اکسید می شود. که با اتانول اضافه بر روی کاتالیزور تانتالوم منخلخل با سیلیس در ۳۵۰-۳۲۵ درجه سانتیگراد واکنش و بوتادی ان را محصول می دهد.
CH_3 CH_2 OH+〖CH〗_۳ CHO→CH_2=CH-CH=CH_2+2H_2 O
تولید از بوتن
۱-۳بوتادی ان همچنین می تواند از هیدروژن زدایی کاتالیستی نرمال بوتن نیز بدست آید. این روش نیز توسط برنامه ی لاستیک مصنوعی ایالات متحده (USSRP) در جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار گرفت و بسیار اقتصادی تر از تولید از اتانول بود. اما در حال حاضر دیگر از این روش استفاده نمی شود.
از هیدروژن زدایی نرمال بوتان
بوتادی ان همچنین می تواند از هیدروژن زدایی کاتالیستی نرمال بوتان نیز تولید شود. اولین کارخانه ی تجاری پس از جنگ با تولید ۶۵۰۰۰۰ تن در سال در ۱۹۵۷ در هاستون تگزاس شروع به کار کرد.
فرآیند تولید بوتادی ان از نرمال بوتان شامل موارد زیر است:
آماده کردن یک جریان خوراک گاز نرمال بوتان.
۲-هیدروژن زدایی غیر اکسیژنه در جریان خوراک گاز در حضور کاتالیست در اولین ناحیه ی هیدروژن زدایی برای تشکیل اولین جریان گازی واسطه ی شامل نرمال بوتان، ۱بوتن، بوتادی ان و هیدروژن.
۳- هیدروژن زدایی اکسیژنه در اولین جریان گازی واسطه در حضور گاز اکسیژن دار حاوی حداقل ۷۵ درصد حجمی اکسیژن در دومین ناحیه ی هیدروژن زدایی برای تشکیل دومین جریان واسطه ی گازی شامل نرمال بوتان، بوتادی ان، هیدروژن، کربن دی اکسید و بخار.
۴- فشرده سازی و خنک کردن دومین جریان واسطه گازی برای تشکیل اولین جریان چگالیده شده حاوی آب و سومین جریان واسطه گازی شامل نرمال بوتان، بوتادی ان، هیدروژن، کربن دی اکسید و بخار.
۵- فشرده و خنک کردن سومین جریان واسطه گازی برای تشکیل دومین جریان چگالیده شده شامل نرمال بوتان، بوتادی ان و آب و چهارمین جریان واسطه ی گازی حاوی نرمال بوتان، بوتادی ان، هیدروژن و کربن دی اکسید.
۶- خنک کردن چهارمین جریان واسطه گازی برای تشکیل سومین جریان چگالیده شده حاوی نرمال بوتان و بوتادی ان و یک جریان off gas (محصولات جانبی حاصل از فرآیند) شامل کربن دی اکسید و هیدروژن.
۷- زدایش آب از دومین جریان چگالیده شده و ترکیب دومین جریان چگالیده شده و سومین جریان چگالیده شده برای تشکیل جریان هیدروکربن C4 شامل نرمال بوتان و بوتادی ان.
۸- جداسازی جریان هیدروکربن C4 برای تشکیل جریان بازگشتی شامل نرمال بوتان و جریان محصول، شامل بوتادی ان که حداقل یک نسبی از جریان بازگشتی به اولین ناحیه ی هیدروژن زدایی داده می شود.
فهرست مطالب
چکیده
بخش دوم: مقدمه
تاریخچه و خواص فیزیکی کاربردها و روش های تولید
روش های مختلف تولید
استخراج از هیدرو کربن های C4
تولید از اتانول
تولید از بوتن
از هیدروژن زدایی نرمال بوتان
کاربرد لاستیک‌های پلی استایرن- بوتادین
پلیمریزاسیون
اصلاح خواص قیر با استفاده از پلیمر بوتادین- استایرن
بزرگ‌ترین واحد بوتادین خاورمیانه در عسلویه
بخش سوم : طراحی
روش انتخابی
اطلاعات طراحی
بخش چهارم:برآورد اقتصادی و محاسبات هزینه ها
بخش پنجم : سود آوری
پیوست الف cost index
پیوست ب ) اطلاعات جریانها در شبیه سازی با نرم افزار ASPEN
پیوست ج) مراحل اجرای نرم افزار Hysys تولید بوتادین
مراجع
| شبیه سازی و بررسی اقتصادی واحد توليد بوتادین با استفاده از نرم افزار HYSYS | |
| تعداد صفحات | ۷۶ |
| نوع فایل | Word |
| حجم فایل | ۲٫۶۴ Mb |