Научная статья на тему 'Энергосбережение при концентрировании гидропероксида изопропилбензола в производстве фенола и ацетона'

Энергосбережение при концентрировании гидропероксида изопропилбензола в производстве фенола и ацетона Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
194
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОЛОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ / СЕПАРАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ / ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ / THE COLUMNED EQUIPMENT / SEPARATING EQUIPMENT / HEAT MASS EXCHANGE PROCESSES

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Башаров Марат Миннахматович, Тараскин Михаил Михайлович

Рассмотрим энергосберегающий способ концентрирования гидропероксида изопропилбензола (ГПИПБ), используемого в производстве фенола и ацетона кумольным методом. Предложены два варианта модернизации технологической схемы с установкой высокоэффективных сепараторов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ENERGY SAVINGS AT CONCENTRATING HYDROPEROXIDE IZOPROPYLBENZENA IN PHENOL AND ACETONE MANUFACTURE

The article considers power saving way of concentrating hydroperoxide izopropylbenzena (GPIPB), used in manufacturing phenol and acetone by cumene. Two variants of the technological modernization scheme with the installation of highly effective separators are offered.

Текст научной работы на тему «Энергосбережение при концентрировании гидропероксида изопропилбензола в производстве фенола и ацетона»

Башаров М.М., Тараскин М.М.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ КОНЦЕНТРИРОВАНИИ ГИДРОПЕРОКСИДА ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА В ПРОИЗВОДСТВЕ ФЕНОЛА И АЦЕТОНА

Рассмотрим энергосберегающий способ концентрирования гидропероксида изопропилбензола (ГПИПБ), используемого в производстве фенола и ацетона кумольным методом. Предложены два варианта модернизации технологической схемы с установкой высокоэффективных сепараторов. Ключевые слова: колонное оборудование, сепарационное оборудование, тепло- массообменные процессы.

Энерго- и ресурсосбережение особо значимо и актуально в многотоннажном промышленном производстве нефтехимического комплекса. Энергосберегающие мероприятия можно подразделить на модернизацию технологических схем, модернизацию аппаратов и оптимизацию режимов работы установок. Очевидно, что сочетание всех этих способов наиболее эффективно и позволяет снизить энергозатраты на 20-50% [1-4].

В статье рассмотрена технологическая схема концентрирования гидропероксида изопропилбензола ГПИПБ в производстве фенола и ацетона на ОАО «Казаньоргсинтез». Как показали исследования одной из главных причин повышенного рецикла гидропероксида является его капельный унос при повышенном пенообразовании в присутствии значительного количества легко- и тяжелокипящих кислородосодержащих соединений, а также наличие азеотропов ряда продуктов с водой.

В многотоннажном промышленном производстве подобные пенооб-разования и унос могут быть снижены значительном увеличением диаметров ректификационных колонн, то есть снижением скорости потоков, установкой эффективных отбойных устройств, а также увеличением количества ректификационных тарелок, в том числе высоты колонн, что, естественно, требует больших капитальных затрат. Целью данной работы является увеличение производительности системы ректификации по ГПИПБ с получением более концентрированного конечного продукта, снижение потерь углеводорода и энергетических затрат.

По предлагаемому способу [5] снижение рецикла ГПИПБ с дистиллятом колонн на окисление и ректификацию достигают путем сепарации

оксидата перед ректификацией, что позволяет снизить потери ГПИПБ при их рециркуляцию на окисление и ректификацию и, соответственно, понизить энергозатраты. Способ осуществляют по следующей технологической схеме: поступающий на концентрацию оксидат с содержанием гидропероксида 20-28 мас.%, температурой 93°С, давлением 5 атм. подают в газосепаратор, из которого образующуюся газовую фазу в количестве 25 мас.% от общего количества подают в верхнюю часть первой по ходу колонны, а жидкую фазу направляют на питание этой колонны, где в качестве дистиллята отбирают изопропилбензол, возвращаемый на стадию окисления ИНЬ. В кубовой части колонны создается вакуум на уровне 35 мм рт. ст. В качестве кубовой жидкости получают фракцию, содержащую 70-80% гидропероксида ИПБ, которую подают на вторую ректификационную колонну, работающую под вакуумом 2-7 мм рт. ст. Со второй колонны в качестве дистиллята отбирают возвратную изопропилбензольную фракцию и направляют вновь на узел концентрирования, а кубовую жидкость - сконцентрированный до 91 -92% гидропероксид ИПБ - подают на производство фенола и ацетона.

При этом предлагаются два варианта работы узла концентрирования:

1 вариант: сепарацию оксидата проводят только перед первой ректификационной колонной с отбором газовой фазы в количестве 25 мас.% от поступившего оксидата и направлением ее под первую тарелку сверху или же непосредственно в конденсаторы после ректификационной колонны, а жидкую фазу подают в качестве питания этой колонны;

2 вариант: сепарацию проводят как перед первой, так и перед второй ректификационными колоннами с отбором газовой фазы в количестве 1921 мас.% от поступившего оксидата.

По 1 варианту способа оксидат, полученный в результате окисления ИПБ, подают на установку концентрирования по линии 1 и по линии 2 на разделение в сепаратор 3 (рис. 1). В качестве сепаратора предложено использовать комбинированный насадочно-вихревой аппарат с эффективностью разделения жидкой и газовой фаз не менее 98-99% [б].

Газовая фаза из сепаратора 3 по линии 4 поступает под верхнюю тарелку (или же в конденсаторы) первой по ходу колонны 5, работающей под вакуумом 30-35 мм рт. ст., дистиллят этой колонны по линии б поступает в конденсаторы 7 и 8, а затем в емкость 9 и по линии 10 возвращается на узел окисления изопропилбензола.

Рис.1. Модернизация технологической схемы с одним сепаратором (обозначения в тексте)

Жидкую фазу из емкости 3 по линии 11 подогревают в теплообменнике 12 за счет тепла отходящей по линии 22 из второй по ходу колонны 17 кубовой жидкости, затем дополнительно нагревают (а при необходимости охлаждают) в теплообменнике 14 и по линии 15 направляют в нижнюю часть колонны 5. Кубовую часть этой колонны по линии 16 подают в колонну 17, работающую под вакуумом 2-7 мм рт. ст. Дистиллят этой колонны, пройдя теплообменники 18 и 19, собирают в емкость 20, откуда направляют по линии 21 снова на концентрирование. Кубовая жидкость этой колонны - концентрированный гидропероксид ИНЬ - по линии 22 поступает в теплообменник 12, где отдает свое тепло подаваемому на концентрирование оксидату и по линии 23 направляется в производства фенола и ацетона.

Но второму варианту (рис. 2.) кубовую жидкость колонны 5, отбираемую по линии 16, подают в сепаратор 17 с отбором газовой фазы по линии 18 в верхнюю часть колонны 19 с последующей подачей по линии 23 возвратной фракции ИНЬ также на концентрирование, а кубовую часть - концентрированный гидропероксид - по линии 24, а затем - в производство фенола и ацетона.

24

І4--------------------------------------------------------------

Рис. 2. Модернизация технологической схемы с двумя сепаратороми (обозначения в тексте)

Подвод дополнительного тепла или хладагента в колонны осуществляется подачей пара или воды в кипятильник 24 и 25 по первому, 27 и 28 по второму вариантам модернизации. Сравнение основных показателей существующего и предлагаемого способов приведено в таблице 1.

Таблица 1. Показатели существующего и предлагаемого способов модернизации

Показатели Существующий способ Предлагаемые способы

1 вариант 2 вариант

Одноступенчатое разделение Двухступенчатое разделение

Нагрузка по оксидату, кг/ч 57700 57700 57700

Выработка ГПИПБ (на 100%), кг/ч при ее концентрации оксидате

20 мас % 9046 10033 10101

28 мас.% 13069 14275 14408

Расход водяного пара, т/т ГПИПБ 9,6 8,7 7,5

Концентрация ГПИПБ в готовой гидроперекиси мас.% 89,0-89,9 91,6-91,9 91,0-92,1

Выполнены расчеты при двух режимах концентрирования: с подачей на ректификацию оксидата с концентрацией гидропероксида изопропил-бензола на уровне 20% мас. (то есть полученному в «мягких» условиях окисления с минимальным выходом побочных продуктов) и с концентрацией гидропероксида изопропилбензола на уровне 28 мас.% (то есть с

большей производительностью, но с более высоким выходом побочных продуктов).

Таким образом, как одно, так и двухступенчатое разделение оксида-та на жидкую и газовую фазы позволит увеличить производительность установки по концентрированию гидропероксида кумола на 10-12%, поднять концентрацию ГПИПБ товарного продукта на 2 абс.% и снизить расход греющего водяного пара на 0.9-1.1 т/т гидропероксида.

Источники

1. Саркисов П.Д. Проблемы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии // Химическая промышленность. 2008. №11. С. 14-17.

2. Лейтес И.Л. Об экономии энергетических ресурсов в химической и нефтехимической технологии // Химическая промышленность. 2009. №31. С. 3-7.

3. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Минеев Н.Г. Основы расчета и модернизация тепло- массообменных установок в нефтехимии. Казань: КГЭУ, 2010.

4. Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Разделение гетерогенных систем насадочных аппаратах. Казань: КГЭУ, 2006.

5. Патент на изобретение № 234864 от 25.06.2007 В.В. Коваленко, В.Н. Кудряшов, М.М. Башаров и др. Способ концентрирования гидропероксида изопропилбензола (производство фенола). Опубликовано 10.03.2009.

6. Решение о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2011125495/05 (037613) от 21.06.2011 «Сепаратор осушки газов от капельной влаги». Лаптев А.Г., Башаров М.М., Тараскин М.М., Исхаков А.Р.

Зарегистрирована 02.03.2012.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.