Модернизация процесса окисления изопропилбензола в гидропероксид изопропилбензола в производстве фенола и ацетона Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 66.094.3-926.214

А. Ю. Уточкин, Р. Р. Рахматуллин МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА В ГИДРОПЕРОКСИД ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА В ПРОИЗВОДСТВЕ ФЕНОЛА И АЦЕТОНА

Ключевые слова: изопропилбензол, гидропероксид изопропилбензола, катализатор, реактор.

В работе предлагается модернизация узла окисления изопропилбензола, которая заключается в использовании катализатора - II-этилгексаноата кобальта в процессе окисления, а также в замене параллельных колонн окисления на каскад реакторов. Приведена схема в программе AspenHysys и смоделирована технологическая схема с использованием программы Autocad с описанием технологической схемы процесса.

Keywords: isopropylbenzene, isopropylbenzene hydroperoxide, catalyst, reactor.

The paper proposes upgrading oxidation of isopropylbenzene node associated with the introduction of a process catalyst - Il-ethylhexanoate, cobalt, as well replacement of existing reactors. The scheme of the program Aspen and modeled flowsheet using Autocad program describing the process flowsheet.

Процесс окисления изопропилбензола применяют в нефтехимической промышленности с целью получения гидроперекиси изопропилбензола (ГПИПБ), который впоследствии разлагается на целевые продукты: фенол и ацетон.

Все промышленные процессы окисления кумола кислородом воздуха проводят гетерофазно (система жидкость - газ), при разных давлениях (1,17 атм) и температурах (85-130 °С), в реакторах барботажного типа, причём на практике применяются как секционированные аппараты, так и каскад пустотелых реакторов [1].

Среди огромного числа публикаций, относящихся к окислению кумола и носящих как сугубо научный, так и практический характер, можно выделить два направления, которые ориентированы на усовершенствование показателей промышленного производства ГПИПБ. Одно из направлений - сугубо химическое - заключается в применении гомогенных катализаторов, способных повысить селективность процесса, соответственно понизив время пребывания в реакторе, увеличив при этом скорость процесса окисления. Второе направление - физическое, в котором вопрос селективности пытаются решить с помощью улучшения массопередачи [2].

Для модернизации за аналог была взята установка окисления на предприятии « ОАО Казаньоргсинтез». В действующей технологической схеме были проведены следующие изменения:

- введение в поток окислительной шихты гомогенного катализатора- II- этилгексаноата кобальта;

- замена 6 колонн окислительного типа, работающих параллельно на 3 ветки каскада реакторов, в каждой из которых по 2 последовательно работающих реактора.

В ходе выполнения работы была разработана технологическая P&ID схема в программе Autocad, проведены технологические расчеты в программе AspenHysys.

Проведён расчет материального баланса действующей установки по аналогу и проектируемой установки после модернизации (рис. 1). Анализ полученных данных свидетельствует о

повышении содержания ГПИПБ в реакционной массе окисления на 1,7 % после модернизации.

Рис. 1 - Расчет материального баланса в программе AspenHysys

Разработана P&ID-схема технологического блока в программе Autocad, широко используемая при проектировании химических и нефтехимических производств [3,4] (рис. 2,3). В данную схему включены технологические потоки, схема автоматизации, аннотации всего оборудования и его маркировки.

Рис. 2 - Р&ГО-схема окисления изопропилбензола

Технологический процесс состоит из следующих стадий:

- окисление изопропилбензола кислородом воздуха;

- нейтрализация и очистка абгазов окисления;

- ректификация - дистилляция реакционной массы окисления с выделением технического ГПИПБ;

- нейтрализация возвратного ИПБ.

массы окисления

Окислительная шихта, состоящая из свежего и возвратного ИПБ, смешивается в потоке с гомогенным катализатором, подогревается в теплообменнике Т-005 и поступает на питание в верхнюю секцию колонны окисления Р-008-1. Снизу в колонну подаётся предварительно очищенный технологический воздух. К каждой секции колонны также подведён змеевик, в который подводят умягчённую воду для снятия тепла экзотермической реакции. Кубовый продукт поступает в последующую колонну Р-008-2 для укрепления реакционной массы, а абгазы поступают в циклон Ц-011 на нейтрализацию. Снизу колонны Р-008-2 укреплённая реакционная масса окисления идёт на стадию ректификации и дистилляции (К-014 и К-

018). Ректификационная колонна К-014 работает под вакуумом (6,65кПа). Дистиллят К-014 смешивается с конденсатом с циклона Ц-011 и поступает на стадию нейтрализации возвратного ИПБ в К-026, где подвергается отстаиванию и возвращению на стадию окисления. Кубовый продукт К-014, с содержанием ГПИПБ до 80% масс., поступает на стадию дистилляции в К-018. Колонна дистилляции К-018 также работает под вакуумом и кубовый продукт колонны представляет собой технический ГПИПБ, с содержанием ГПИПБ порядка 93% масс. Дистиллят К-018 повторно идёт на стадию ректификации в К-014.Тенический ГПИПБ в дальнейшем перекачивается на узел разложения ГПИПБ на фенол и ацетон.

Таким образом, введение в процесс катализатора 11-этилгексаноата кобальта и замена колонн окисления приводит:

- к повышению содержания ГПИПБ в реакционной массе окисления на 1,7 % по сравнению с аналогом;

- к снижению себестоимости продукции на 8,82%.

Литература

1. И.Г. Разяпов, Интенсификация окисления изопропилбензола в присутствии катализатора на основе кобальта: дис. ...канд. тех. наук:05.17.04/ Разяпов Ильяс Габдуллович, 32-33 (2010)

2. В.М. Закошанский, Фенол и ацетон: Анализ технологий, кинетики и механизма основных реакций. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2009., 301-303 (2007)

3.А.А.Евстифеев, Ф.Р.Гариева, Вестник Казан. технолог. ун-та, 9, 252-253 (2014) 4.К.Н.Дряхлова, Ф.Р.Гариева, Вестник Казан. технолог. ун-та, 6, 283 (2014)

©А. Ю. Уточкин - магистр гр. 413-МП1 каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ; Р. Р. Рахматуллин - доцент каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, romanova_rg_mail.ru.

© A. U. Utochkin - master's-student group 413 - MP1 of department technology of basic organic and petrochemical synthesis KNRTU; R. R. Rahmatullin - docent of department technology of basic organic and petrochemical synthesis KNRTU, romanova_rg_mail.ru.