CC BY
97
УДК 66.095.253
А.Р. Гараев, Р. Р. Мусин
БИФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ КАТАЛИЗАТОР ПРОЦЕССА АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ПРОПИЛЕНОМ
Ключевые слова: бензол, пропилен, изопропилбензол, алкилирование, катализатор.
Рассмотрен способ получения изопропилбензола алкилированием бензола пропиленом в присутствии высокоэффективного бифункционального твердого катализатора. Осуществлен рассчет материального баланса установки после реконструкции в программеЛзрепИузуз, а так же разработана P&ID— схема технологического узла алкилирования.Приведен экономический эффект выбранного катализатора.
Keywords: benzene, propylene,isopropylbenzene, alkilation, catalyst.
Method of obtaining isopropylbenzene is considered by alkylation of benzene with propylene in the presence of highly bifunctional solid catalyst.Realized calculation of material balance setting after reconstruction in Aspen Hysyspro-gramm, as well as developed P&ID-flow diagram of alkylation process. Shown economic effect of the selected catalyst.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
В современном мире ежегодно наблюдается рост мощностей нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствсвыпуском продуктов улучшенного качества, что требует внедрения высокоэффективных катализаторов, в том числе на основе цео-литов.Цеолиты, обладающие регулярной и стабильной кристаллической структурой, являются универсальными каталитическими системами, ускоряющими более 100 типов реакций [1].
В данном исследовании предложено усовершенствование действующего узла алкилирования бензола пропиленом:
1. Замена безводного хлорида алюминия на це-олитный катализатор;
2. Упрощение технологической схемы процесса производства изопропилбензола;
3. Минимизация вредных выбросов в окружающую среду в ходе процесса.
Анализ литературных данных свидетельствует, что в качестве кислотных компонентов бифункциональных каталитических систем могут быть цеолиты марок MFI, BEA, MOR и FAU (Y), которые зарекомендовали себя, как наиболее эффективные катализаторы алкилирования бензола пропиленом. Они обладают высокой бренстедовской кислотностью, что более предпочтительно для процессов алкилирования по сравнению с процессами конденсации, идущими на льюисовских кислотных центрах.
В работе предложен катализатор BEA, обеспечивающий селективность по кумолу 96% при 170 °С и давлении 1 Мпа [2].
Осуществлен расчет процесса в программе As-penHysys, расчет материального баланса действующей установки и установки после реконструкции.
Разработана P&ID-схема технологического узла производства изопропилбензола в программе AutoCAD, широко применяемая при проектировании химических производств. (рис.1,2) [3.4].
Пропан-пропиленовая фракция, с концентрацией пропилена не менее 90 % поступает в цех под давлением до 14 кгс/см2. Проходя через испарители Т-191,2, пропан-пропиленовая фракция испаряется и при температуре до 100°С и давлении до 6 кгс/см2 поступает в буфер РВ-20, а затем - в алкилатор Р-10 в газовом состоянии. Алкилирование бензола пропиленом осуществляется в полом цилиндрическом изотермическом аппарате колонного типа Р-10 при температуре до 140°С и давлении до 4 кгс/см2. Поток разделяется на 2 части: первый поток вводят совместно с осушенным бензолом изколоныК-3; второй вводят в середину алкилатора. Таким образом происходит практически полное поглощение пропилена. Испарение пропан-пропиленовой фракции в испарителях Т-1912 происходит за счет тепла пара Р = 6 кгс/см2.
Рис. 1 - Р&ГО-схема процесса производства ИПБ (узел алкилирования бензола пропиленом)
Рис. 2 - Б&ГО-схема схема процесса производства ИПБ (узел получения изопропилбензола)
При алкилировании бензола пропиленом в алкилаторе Р-10 образуется реакционная масса, состоящая из бензола, изопропилбензола, этилбензола, бутилбензола, толуола,
полиалкилбензолов и смолы ПАБ. В результате использования цеолитного катализатора, происходит изомеризация изопропилбензола в н-пропилбензол и полимеризация пропилена, что является недостатком процессов с участием цеолитных катализаторов.
Реакционная масса, содержащая не менее 22% изопропилбензола, непрерывно отбирается из нижней части алкилатора и направляется в
пластинчатый холодильник Т-16ь где охлаждается промышленной водой и поступает в переалкилатор Р-17 изотермического типа.
С верха переалкилатора уходит поток сдувка (остаточные абгазы), а в кубе колонны ИПБ поступает в трубное пространство холодильникаТ-162, охлаждаемого промышленной водой. Затем реакционная масса поступает для отстаивания в сборник РВ-18 и насосом Н-21 откачивается в отделение ректификации для выделения кумола.
Результаты расчета материального баланса установки после реконструкции свидетельствуют об увеличении выхода ИПБ с сохранением первоначальной производительности по сырью на 2,7 %.
Таким образом, замена катализатора трихлорида алюминия на цеолит марки ВЕА приведет к упрощению аппаратурного оформления процесса, за счет исключения узла подготовки катализатора и его регенерации. Улучшится экологическая обстановка, из-за отсутствия образования кислых стоков на производстве.
Литература
1. И. С. Елисеева, Становление и развитие производства синтетических цеолитов.- Новосибирск: Наука, 2003.-23с.
2. О. В. Шуткина, Автореф. дисс. канд. хим. наук, Московский гос. ун-т, Москва, 2014.24с.
3. К. Н. Дряхлова, Ф.Р. Гариева, Вестник технолог. унта, 6, 283 (2014)
4. А.А Евстифеев, Ф.Р. Гариева, Вестник технолог. унта, 9, 252-253 (2014)
© А. Р. Гараев - студент-магистр гр. 414-МП1 каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ; Р. Р. Мусин - доц. каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, [email protected].
© A. R. Garaev - rank, position: 2 year master student of Faculty of oil and petrochemical, KNRTU; R. R. Musin - rank, position: associate professor of Faculty of oil and petrochemical, KNRTU, [email protected]..
