CC BY
105
УДК 66.095.253
С. О. Карпачев, Ф. Р. Гариева ТЕХНИЧЕСКОЕ ПЕРЕВООРУЖЕНИЕ УЗЛА АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ПРОПИЛЕНОМ
Ключевые слова: изопропилбензол, цеолит, технологическая схема.
В работе предлагается реконструкция узла бензола пропиленом, связанная с заменой комплекса Густавсона на цеолитсодержащий катализатор. Приведены расчеты в программе Aspen Hysys и смоделирована технологическая схема с использованием программы Autocad. с описанием технологической схемы процесса.
Keywords: isopropylbenzene, the zeolite, flow diagram.
Proposed a reconstruction of benzene alkylation unit with propylene associated with the replacement of Gustafson complex with zeolite catalyst. Calculations carried out with the Aspen Hysis software are given, process flow diagram is modeled in AutoCAD software, with the description ofprocess flow diagram.
В настоящее время известны три основных способа получения изопропилбензола, имеющие промышленное значение:
1. Алкилирование бензола пропиленом в присутствия безводного хлористого алюминия (алкилирование по Фриделю - Крафтсу).
2. Алкилирование бензола пропиленом в паровой фазе с применением фосфорнокислого катализатора.
3.Алкилирование бензола пропиленом на цеолитных катализаторах.
Наиболее перспективным является проведение процесса алкилирования с участием цеолитов.
Цеолиты обладают уникальными свойствами. Они способны ускорять ряд реакций, в числе которых реакции алкилирования. Преимуществом цеолитных катализаторов является их высокая устойчивость к воздействию серы, воды, нафтенов, бензола и возможность регенерации [1]. Данные катализаторы не требуют введения в зону реакции хлорорганических соединений для поддержания кислотной функции, что исключает необходимость щелочной промывки продуктов и образования сточных вод.
Для реконструкции узла алкилирования бензола пропиленом были проведены следующие изменения в действующей технологической схеме:
- замена комплекса Густавсона на цеолитсодержащий катализатор;
- разделение потока пропилена при его подаче в алкилатор на 2 потока с целью практически полного поглощения пропилена [2];
- исключение ранее задействованных в технологической схеме блоков приготовления катализаторного комплекса, его разложения и нейтрализации абгазов.
В ходе выполнения работы была разработана технологическая P&ID схема в программе Autocad, проведены технологические расчеты в программе Aspen Hysys.
Был осуществлен расчет материального баланса действующей установки и установки после реконструкции (рис. 1). Анализ полученных данных свидетельствует об увеличении выхода целевого продукта (изопропилбензола) на 2,65 % после реконструкции.
Рис. 1 - Расчет материального баланса получения кумола на цеолитном катализаторе
Разработана Р&Ш-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.
Технологический процесс состоит из следующих стадий:
1. Азеотропная осушка бензола
2. Алкилирование бензола пропиленом
3. Улавливание бензола из абгазов
Рис. 2 - Р&ГО-схема синтеза изопропилбензола
Рис. 3 - Продолжение P&ID-схема синтеза изопропилбензола (переаклилирование)
Пропан-пропиленовая фракция (ППФ) с концентрацией пропилена не менее 90 % поступает в испарители поз.1-1,1-2, где она испаряется и поступает в буфер поз. 2-1, а затем в алкилатор 4 в жидком состоянии. Далее поток разделяется на 2 части: первый поток вводят совместно с осушенным бензолом из азеотропной колонны; второй вводят в середину алкилатора. Таким образом происходит практически полное поглощение пропилена.
Выделяющееся тепло снимается испаряющимся бензолом, который в смеси с пропаном из верхней части алкилатора направляется в конденсатор, охлаждаемый полиалкилбензолами.
При алкилировании бензола пропиленом в алкилаторе поз.4 образуется реакционная масса,
состоящая из бензола, изопропилбензола, этилбензола, бутилбензола, толуола,
полиалкилбензолов и смолы ПАБ.
Реакционная масса, содержащая не менее 22% изопропилбензола, непрерывно отбирается из нижней части алкилатора и направляется в пластинчатый холодильник поз. 8-1, где охлаждается промышленной водой и поступает в переалкилатор поз.9 изотермический. Катализатор при этом не дезактивируется, так как не контактирует с пропиленом.
С верха переалкилатора уходят абгазы, а кубовая реакционная поступает в трубное пространство холодильника 10-2, охлаждаемого промышленной водой. Затем реакционная масса поступает для отстаивания в сборник поз. 11 и насосом поз.12 откачивается в отделение ректификации для выделения кумола.
Таким образом, замена комплекса Густавсона на цеолитный катализатор приводит к:
- улучшению экономических показателей производства в связи с отсутствием кислотных и щелочных стоков;
- увеличению выхода изопропилбензола на
2,65%.
Литература
1. В.В. Плотников, О.Г.Петрова, Л.В. Плотникова, Вестник Казан. технолог. ун-та, 9, 175 (2010)
2. А.А. Гайле, В.Е. Сомов, О.М. Варшавский, Ароматические углеводороды: выделение, применение, рынок. Химиздат. СПб, 2000. 544с.
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)
© С. О. Карпачев - студент-магистр гр. 413-МП1 каф. Технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ; Ф. Р. Гариева - профессор каф. Технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, garievafr@mail.ru.
© S. O. Karpachev - master's - student group 413 - MP1 cafes. Technology of basic organic and petrochemical synthesis KNRTU; F. R. Garieva - professor of department technology of basic organic and petrochemical synthesis KNRTU, garievafr@mail.ru.
