5 Строительно-монтажные работы От.ед.?102 0,182 0,158 0,042

6 Суммарные затраты От.ед.?102 0,261 0,226 0,060

7 Окупаемость капиталовложений Лет 1,5 1,15 0,4

Примечание: А. "Классическая" схема абсорбционной очистки; Б. Конденсационный метод очистки; В. Предлагаемая схема абсорбционной очистки.

разработанную регулярную модифицированную пакетную гофрированную насадку. Регенерацию насыщенного абсорбента проводят при совмещении процессов тепло- и массопереноса в одном аппарате, с теплообменником, встроенным в барботажный слой ступени контакта. Разработано технологическое и аппаратурное оформление абсорбционного процесса очистки газовых выбросов от органических растворителей.

Подробно разработан процесс выделения третичных амиленов из смесей углеводородов С5 муравьиной кислотой. Принципиальная технологическая схема приведена на рис. 7.

Рис. 7. Принципиальная технологическая схема процесса выделения третичных амиленов из углеводородных С5-фракций муравьиной кислотой

С5-фракция (I) через теплообменник Т-1 поступает в нижнюю часть колонны К-1. В верхнюю часть колонны противотоком подается муравьиная кислота. Не поглощенные кислотой углеводороды (IV) поступают на гетероазеотропную очистку от растворенной муравьиной кислоты в колонну К-2 и далее на нейтрализацию и отмывку в Б-1. Насыщенный экстрагент из нижней части колонны К-1 через теплообменник Т-2 поступает в колонну К-3 на дегазацию физически растворенных углеводородов, которые возвращаются в колонну К-1. Жидкость из нижней части колонны К-3 через подогреватель Т-6 поступает в куб колонны десорбции третичных амиленов К-4. В колонне К-4 происходит десорбция третичных амиленов за счет разложения трет-амилформиата и трет-амилового спирта. С верха колонны К-4 отбираются третичные амилены (V), содержащие унесенную муравьиную кислоту, и поступают на гетероазеотропную очистку в колонну К-5. Далее третичные амилены нейтрализуются и отмываются в Б-2. Часть муравьиной кислоты (около 7 %) из куба колонны К-4 направляется на выделение димерной фракции в колонну К-6. С верха колонны К-6 отбирается гетероазеотроп димеров и муравьиной кислоты, который расслаивается в отстойнике С-3. Нижний слой - кислота возвращается в колонну. Верхний слой – димерная фракция (VI) – нейтрализуется и поступает на склад. Из куба колонны К-6 часть муравьиной кислоты (приблизительно 3 % от всей циркулирующей кислоты) поступает на регенерацию в колонну К-7. В колонне К-7 происходит ректификация муравьиной кислоты от смол (VII). Муравьиная кислота из колонн К-2, К-4, К-5, К-6 и К-7 поступает в емкость Е-1, куда подается также свежая кислота (II) и ингибитор термополимеризации (III).

Проведенными коррозионными испытаниями ряда материалов показано, что для осуществления процесса можно использовать стали Х18Н10Т , 0,8Х22М6Т при температуре 120  оС и 10Х14Г14Н4Т, 0,8Х18Г8Н1Т при температурах от 70 до 100 оС [коррозионные испытания проведены на Стерлитамакском заводе СК, концентрация кислоты 93 % масс., скорость коррозии 0,0014 – 0,0082 мм/год (весьма стойкие)].

1. Реализован принцип рационального использования природных ресурсов путем создания циклической технологической схемы очистки газовых выбросов от органических растворителей, позволяющих вернуть уловленные вещества в технологический процесс. Исследования по подбору селективного абсорбента показали, что высококипящий органический абсорбент (топливо дизельное А – 0,2(0,4) ГОСТ 305–82, модифицированное бутилбензолом) является наиболее рациональным для извлечения органических веществ из газовой смеси. Он обладает достаточной поглотительной способностью по улавливаемым компонентам, практически не поглощает пары воды и выделение поглощенных компонентов из насыщенного абсорбента, то есть его регенерация, не вызывает особых затруднений.

2. Экспериментально установлено, что использование концевых эффектов барботажа является эффективным способом интенсификации массообменных характеристик абсорбционных систем. Экспериментальные исследования жидкофазной массоотдачи в барботажном слое, секционированном по высоте пакетом ситчатых тарелок и в слое модифицированной пакетной гофрированной насадки, состоящем из отдельных пакетов, показали, что объемный коэффициент массоотдачи (массопередачи) может быть существенно увеличен (до 5 раз) по сравнению с обычным барботажным слоем.Получены коэффициенты критериальных уравнений для расчета коэффициента жидкофазной массоотдачи и гидравлического сопротивления барботажного слоя, секционированного по высоте ситчатыми тарелками и в слое модифицированной пакетной гофрированной насадки. Разработана математическая модель для расчета основных геометрических характеристик модифицированной пакетной гофрированной насадки.

3. Предложена и проверена схема регенерации насыщенного высококипящего органического абсорбента при совмещении процессов тепло- и массопереноса в одном аппарате, в результате чего расход тепла на процесс регенерации снижается на порядок. Экспериментально доказана высокая эффективность теплообменника, встроенного в барботажный слой ступени контакта.

4. Получены зависимости для расчета основных гидродинамических и тепло- и массообменных характеристик ступени контакта фаз регенератора, позволяющие упростить инженерные расчеты данного процесса. Разработана математическая модель расчета тарельчатого регенератора и ее алгоритм. На основе промышленных экспериментальных данных разработан инженерный метод расчета прямоточных распылительных десорберов.

5. Изучено влияние на процесс выделения третичных амиленов из углеводородных смесей водными растворами муравьиной кислоты различных факторов: температуры, мольного соотношения реагентов, времени контакта, концентрации муравьиной кислоты, а также добавок фосфорной кислоты и ингибиторов полимеризации третичных амиленов. Выделены и идентифицированы продукты реакции.

6. Исследована кинетика реакций взаимодействия третичных амиленов с безводной и водной муравьиной кислотой. Рассчитаны константы скоростей реакций. Изучено влияние кислотности среды на скорость химических реакций. Приведен предположительный механизм реакций. Исследована кинетика реакций, протекающих на стадии термической десорбции третичных амиленов. Предложены аналитический и графический методы расчета высоты реакторов, исходя из данных кинетики реакций и фазовых равновесий, и принципиальная технологическая схема процесса выделения третичных амиленов из углеводородов С5-фракций муравьиной кислотой. Предварительная технико-экономическая оценка процесса выделения третичных амиленов из С5-фракции бензина каталитического крекинга показала, что данный процесс позволяет получить наиболее дешевые изоамилены, используемые для синтеза изопрена.

7. Предложены циклическая абсорбционно-десорбционная технологическая схема очистки газовых выбросов от органических растворителей. Проведен сравнительный экономический анализ различных способов очистки газовых выбросов, в результате которого выявлено, что с точки зрения окупаемости капиталовложений циклическая схема очистки газовых выбросов от органических растворителей с использованием специально подобранных высококипящих органических абсорбентов, не поглощающих воду, наиболее эффективна. Разработка циклических технологических схем выделения органических веществ из природного сырья и очистка от органических растворителей технологических и вентиляционных газов позволяет решать проблемы создания малоотходных процессов.

8. Основные научно-практические результаты работы были частично внедрены и переданы для использования при очистке газовых выбросов от органических веществ и разделения смесей органических веществ на Стерлитамакский завод СК, Новоярославский НПЗ, вагонное депо Ярославского отделения Северной железной дороги – филиала ОАО «РЖД», ОАО НИИ «Техуглерод», внедрены на предприятиях «Брянскэнерго», «Ярэнерго», «Дагэнерго», НИПИМ – НХИМТЕХ (г. Тула), ЗАО «Солид Системс» (Тульская обл.), ОАО «Тулагипрохим» (г. Тула), ООО «Полихим проект», г. Тула.

9. Экономический эффект от внедренных в производство разработок составляет 412796 рублей (по ценам 1981–1989 гг.) и ожидаемый экономический эффект от внедрения около 21 млн. рублей в современных ценах.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. А.с. № 810656 СССР. Способ разделения смесей олефиновых углеводородов С5 / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович, В.И. Пономаренко, Б.Л. Ирхин; опубл. 07.03.81, Бюл. № 9. Приоритет 05.03.1979.

2. А.с. 1510863 СССР. Термический деаэратор / А.И. Чуфаровский, В.С. Галустов, А.А. Махнин и др. Опубл. 1989, Бюл. №36. Приоритет 25.01.1988.

3. Патент № 53583 Российская Федерация. Устройство для тепло и массообмена / А.А. Махнин, Н.И. Володин, Я.В. Чистяков; опубл. 25.11.05, Бюл. № 15. Приоритет 25.11.2005.

4. Махнин, А.А. Ресурсосберегающие технологии выделения органических веществ из газовых смесей : Монография / А.А. Махнин, А.В. Краснослободцев; под общ. ред. Н.И. Володина. – Ярославль : Изд-во ЯГТУ, 2006. – 166 с.

5. Струнникова, Г.А. Взаимодействие изобутилена с муравьиной кислотой / Г.А. Струнникова, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович, В.И. Пономаренко, Б.Л. Ирхин, А.А. Махнин, Б.Ф. Уставщиков // Химия и химическая технология, Ярославль, 1977. - Т. 22, вып. 2. – С. 103-105.

6. Махнин, А.А. Взаимодействие ?-изоамилена с муравьиной кислотой / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович, В.И. Пономаренко // Основной орган. синтез и нефтехимия : межвуз. сб. науч. тр. – Ярославль, 1977. – Вып. 7. – С. 35-38.

7. Махнин, А.А. Равновесие жидкость – жидкость в системе изопентан – третичноамилформиат – муравьиная кислота / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович // Основной орган. синтез и нефтехимия : межвуз. сб. науч. тр. – Ярославль, 1977. – Вып. 8. - С. 100-103.

8. Аронович, Х.А. К определению высоты экстракционно-реакционных и абсорбционно-реакционных аппаратов / Х.А. Аронович, А.А. Махнин, С.Г. Морозова, Б.Л. Ирхин, В.И. Пономаренко // Журн. прикладной химии. – 1977. –Т. L, вып. 12. - С. 2710-2715.

9. Махнин, А.А. Кинетика гидролиза трет-амилформиата / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович, В.И. Пономаренко // Депонированные рукописи / ВИНИТИ – 1978. - № 4. – С. 145.

10. Махнин, А.А. Кинетика реакций взаимодействия третичных амиленов с муравьиной кислотой. / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович, В.И. Пономаренко // Депонированные рукописи / ВИНИТИ. – 1978 - № 4. – С. 145.

11. Махнин, А.А. Приспособление для отбора проб из гетерогенной системы // Рационализаторские предложения и изобретения, внедренные в хим. пром. : Реф. науч.-техн. сб. / НИИТЭХИМ. – 1978. – Вып.4.

12. Махнин, А.А. Кинетика разложения третичноамилформиата. Совместное разложение третичноамилформиата третичного амилового спирта / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович // Основной орган. синтез и нефтехимия межвуз. сб. науч. тр. – Ярославль, 1978. – Вып. 10. - С. 38-42.

13. Махнин, А.А. Кинетика дегидратации третичного амилового спирта / А.А. Махнин. А.Ф. Фролов. Х.А. Аронович // Основной органический синтез и нефтехимия : межвуз. сб. науч. тр. – Ярославль, 1978. – Вып. 9, 1978. – С. 32–36.

14. Махнин, А.А. Выделение третичных амиленов из пентан-амиленовых фракций водными растворами муравьиной кислоты / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович, В.И. Пономаренко // Химия и технология топлив и масел. – 1979. - №3. - С. 34-35.

15. Махнин, А.А. Распределение изобутилена в системе цехов получения бутадиена двухстадийным дегидрированием бутана / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович, В.И. Пономаренко // Депонированные рукописи / ВИНИТИ. – 1979. - № 8.

16. Махнин, А.А. Влияние отдельных факторов на взаимодействие третичных амиленов с муравьиной кислотой / А.А. Махнин, А.Ф. Фролов, Х.А. Аронович. // Депонированные рукописи / ВИНИТИ. – 1979. - №9

17. Махнин, А.А. Кинетика реакций, протекающих в системе 2-метилбутен-2 – водная муравьиная кислота / А.А. Махнин, А.Ф.Фролов, Х.А. Аронович // Кинетика и катализ. – 1981. – Т. 22, вып. 2. - С. 344-348.

18. Махнин, А.А. Выделение и идентификация побочных продуктов процесса извлечения третичных амиленов муравьиной кислотой / А.А. Махнин, Х.А. Аронович // Депонированные научные работы / ВИНИТИ. – 1985. - № 5

19. Махнин, А.А. Опыт разработки и промышленного внедрения прямоточных распылительных аппаратов для десорбции СО2 и О2 / А.А. Махнин, В.С. Галустов. Е.Л. Белороссов. И.Э. Феддер // Всесоюз. совещание по проблеме «Абсорбция газов». Ч.1. – Таллинн, 1987. – С.221-222.

20. Галустов, В.С. Использование прямоточных распылительных декарбонизаторов в системах водоподготовки / В.С. Галустов. Е.Л. Белороссов. А.А. Махнин // Водоподготовка и водный режим на тепловых станциях : Семинар. Москва. 11 апреля 1988 г. – М., 1988. – С. 83-85.

21. Галустов, В.С. Расчет и опытно-промышленная эксплуатация прямоточных распылительных десорберов диоксида углерода / В.С. Галустов. А.А. Махнин. Е.Л. Белороссов // Современные машины и аппараты химических производств «Химтехника-88» : Тез. докл. Всесоюз. конф. 19-22 сентября 1988 г. Ч. 2. – Чимкент, 1988. – С. 143-144.