166209 (624958), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

б - оборотный бензол;

в - олефин;

г -смесь бензола и олефина;

д - неконденсирующиеся газы;

в - жидкий алкилат;

ж - моноалкилбензол;

з - диалкилбензолы;

и - кубовый остаток.

Технологическая схема алкилирования бензола на твердом гетерогенном катализаторе, например цеолите, довольно несложна (рис. 2) [4, 5]. По этой схеме непрореагировавшие бензол и диэтилбензол возвращаются на алкилирование, а кубовый остаток может служить топливом и вместе с отходящими газами обеспечивает потребности установки в топливе (на 60%). В процессе отсутствуют отходы, катализатор не вызывает коррозии и не загрязняет окружающей среды.

Однако, пока что во всем мире наиболее широко в качестве катализаторов применяют комплексные соединения хлорида алюминия с ароматическими углеводородами, несмотря на такие их существенные недостатки, как необходимость осушки сырья, образование хлористого водорода и хлорида натрия при промывке и нейтрализации алкилата, коррозия аппаратуры и необходимость очистки сточных вод. Использование в большей мере хлорида алюминия вызвано и тем, что он является катализатором не только алкилирования, но и диспропорционирования, что снижает выход неизбежно образующихся при алкилировании ди- и полиалкилпроизводных. На практике используют жидкий катализаторный комплекс – хлорид алюминия в диэтилбензоле или в полиалкилбензольных фракциях, получаемых при алкилировании. Действие хлорида алюминия усиливается сокатализаторами, в качестве которых используют хлороводород или небольшие количества воды. Однако, чтобы избежать разложения катализатора, бензол тщательно сушат перед подачей на алкилирование.

Принципиальная схема процесса с использование катализаторных комплексов приведена на рисунке 3.

Рис. 3. Принципиальная схема получения этилбензола при использовании катализаторного комплекса.

1 – колонна обезвоживания,

2 - сепаратор,

3 - реактор;

4 – газосепаратор,

5 - сепаратор для отделения катализаторного комплекса;

6 - блок приготовления свежего катализаторного комплекса;

7 - система промывки алкилата;

8, 9,10 - ректификационные агрегаты;

а - исходный бензол;

б - азеотропная смесь вода + бензол;

в - вода;

г - обезвоженный бензол;

д -газы;

е - циркулирующий катализаторный комплекс;

ж - этилен;

з - хлорид алюминия;

и - свежий катализаторный комплекс;

к - оборотный бензол;

л - этилбензол;

м - диэтилбензол;

н - кубовый остаток;

о - вода на промывку;

п - сточные воды.

При получении этилбензола алкилирование ведут с избытком бензола (200 – 300% от стехиометрического), чтобы уменьшить образование ди- и полиалкилбензолов. И все же содержание последних оказывается значительным. Диалкилпроизводные подвергаются переалкилированию в реакторе алкилирования. Но можно непосредственно использовать их в качестве товарных продуктов.

В процессе алкилирования бензола с хлоридом алюминия циркулируют значительные объемы жидкого катализаторного комплекса. Причем в реакционной массе две жидкие фазы: катализаторный комплекс и смесь бензола и алкилбензолов. В результате возможность подъема температуры процесса ограничена, так как при температурах выше 130 °С комплекс дезактивируется и разрушается (3, 6).

Более интересно гомогенное алкилирование в присутствии хлорида алюминия. В этом случае количество катализатора определяется его растворимостью в бензоле, а давление процесса подирается таким, чтобы олефин находился в жидкой фазе.

Реактор работает в адиабатическом режиме, и на выходе из него температура достигает 200 °С. При этом резко уменьшился выход побочных продуктов, а выход этилбензола стал близок к количественному.

По такой технологии работает установка мощностью 760 тыс. т/год. Ее особенностью является высокий выход продуктов алкилирования (99%) и более низкие удельные затраты хлорида алюминия (в два раза) по сравнению с обычным процессом. В схеме отсутствует рецикл катализатора. Последний выделяется при нейтрализации в виде гидроксида алюминия и используется на установках очистки сточных вод в качестве осадителя. Большая единичная мощность установки в сочетании с высокой температурой в реакторе создает благоприятные условия для утилизации тепла реакции, в результате 90% потребности в тепловой энергии установка покрывает за счет использования названного тепла.

Рассмотрим технологическую схему получения стирола.

Ряс. 2. Принципиальная схеме получения стирола:

1 – контактный аппарат;

2 – теплообменник;

3 – подогреватель;

4 – холодильник;

5 – газосепаратор;

6 сепаратор воды;

7 – смеситель;

8, 9, 10 – ректификационные агрегаты;

а – бензол;

б –. водяной пер;

в – водородсодержащие газы;

г – вода;

д – ингибитор;

е – оборотный бензол;

ж – «печное масло»;

л – стирол-сырец;

ы – товарный стирол;

к – кубовый остаток.

Этилбензольная шихта подогревается в теплообменнике до 70-95 за счет теплоты химически загрязненного конденсата и подается в испаритель вместе с небольшим количеством водяного пара. Из испарителя пары шихты с температурой 160 поступают в перегреватель, где перегреваются до 500-550 за счет теплоты перегретого водяного пара, выходящего из межступенчатого подогревателя реактора. Из перегревателя пары шихты направляются на дегидрирование в реактор. Теплота, необходимая для реакции, подводиться с водяным паром, перегретым в печи до 700-750 .

Пароэтилбензольная смесь на входе в реактор имеет температуру 560-630 . За счет эндотермической реакции после первого реактора температура контактного газа снижается до 570 . Контактный газ из реактора поступает в межступенчатый подогреватель, где подогревается до 580-630 , и затем направляется во второй реактор. Контактный газ из реактора с температурой 570 поступает в котел-утилизатор. Охлажденный до 180-200 контактный газ из котла-утилизатора направляется в пенный аппарат, где происходит дальнейшее охлаждение контактного газа и отмывка его от механических примесей.

Охлажденный контактный газ поступает на конденсацию. Конденсация осуществляется последовательно в нескольких конденсаторах. Полученные конденсаты стекают в отстойную емкость, где происходит расслаивание на водный и углеводородные слои. Верхний углеводородный слой, называемый печным маслом, самотеком поступает в сборник, где заправляется ингибитором гидрохиноном, и направляется на ректификацию. Нижний водный слой – химически загрязненный конденсат – собирается в емкость и насосом подается на отмывку контактного газа в пенный аппарат, откуда конденсат после охлаждения в теплообменнике направляется на очистку от механических примесей. Несконденсировавшийся газ после конденсаторов компримируется и поступает в линию топливного газа.

Основным процессом получения стирола в промышленности остается каталитическое дегидрирование. Увеличению равновесного выхода стирола благо­приятствует повышение температуры и понижение давления. По­этому дегидрирование ведут при температуре около 600°С, ис­пользуя разрежение или подачу острого пара. Выход стирола за проход составляет 25–35%. Катализатором служат смеси окси­дов железа и хрома, продотированные, например, карбонатом ка­лия. Ректификация стирола-сырца проводится в вакууме при до­бавлении ингибиторов полимеризации. Принципиальная схема процесса представлена на рис. 2. Сравнительно небольшая разни­ца температур кипения стирола и этилбензола требует примене­ния высокоэффективных ректификационных колонн.

Лучшие современные предприятия по производству стирола характеризуются следующими расходными показателями на 1 т стирола:

Этилен, т .... 0,307

Бензол, т 0,820

Пар (Р=О,53 МПа) . .1,70

Электроэнергия, кВт-ч 65

Топливо, ГДж . . .6,35

Перспективным методом производства стирола является окис­лительное дегидрирование этилбензола диоксидом серы – необра­тимый процесс, малочувствительный к примесям, содержащимся в этилбензоле, и позволяющий получить стирол с высоким выхо­дом. Перспективен и процесс сопряженного окислительного дегидрирования, по которому получают стирол и оксид пропилена [ 4, с. 206 –207]. По этой технологии сооружен ряд крупных производств, в частности в Нидерландах.

Очистка и идентификация полученного вещества.

В промышленности для выделения о-хлорстирола из смеси изомеров (п-хлорстирол) используют ректификационные колонны (рис. 2) с большим числом тарелок: 300 – 450.

Рис. 2.

На рисунке приведена схема очистки и выделения о-хлорстирола из смеси изомеров.

1, 2, 3 – ректификационные колонны,

а) сырье на разделение.

б) головная фракция,

в) о-хлорстирол.

г) другие продукты.

Ректификацию проводят на трех последовательно расположенных колоннах с числом тарелок в каждой 130 – 150. Капитальные затраты по сравнению с работой на одной колонне аналогичной суммарной эффективности безусловно выше, но эксплуатационные расходы ниже.

Кратность орошения при выделении о-хлорстирола составляет 60 – 100, отбор от потенциала находится на уровне 70 – 90%.

Полученный о-хлорстирол можно идентифицировать по продуктам сгорания, среди которых должен находится хлороводород, а также по реакциям присущим стиролу, то есть окислению, присоединению водорода и галогенов в боковую цепь.

Техника безопасности при получении и хранении о-хлорстирола.

При получении о-хлорстирола используют многие органические вещества, многие из которых сильно токсичны (бензол) или огнеопасны, например, метан, этилен. Также используются высокие давления и температуры в химических реакторах. Поэтому надо соблюдать все необходимые по меры безопасности, рабочие должны пройти необходимый инструктаж и иметь необходимые допуски к работе с высокими давлениями и токсичными и легкогорючими веществами.

О-хлорстирол является органическим веществом и производным бензола. Поэтому он, как и другие органические вещества горюч. При горении выделяют раздражающие или токсичные пары (или газы). Поэтому важно не допускать открытого огня и искр. Тушить горящий о-хлорстирол можно порошком, разбрызгиванием воды, пеной, двуокисью углерода.

При температуре выше 58°C могут образоваться взрывоопасныe смеси состоящие из паров о-хлорстирола и воздуха.

В случае пожара надо сохранять бочки с веществом охлажденными, обливая их водой или пенными растворами.

При температурах выше 58° C применять закрытую систему вентиляции, защищенное от взрыва электрооборудование.

О-хлорстирол является умеренно токсичным, поэтому при работе с ним надо соблюдать осторожность, не допускать попадания капель вещества на незащищенные участки кожи. Следует также соблюдать осторожность и не допускать вдыхания паров вещества.

Характеристики

Список файлов курсовой работы