ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы технологии совместного получения стирола и пропиленоксида из "Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза" В последнее время начали применять так называемые кольцевые реакторы (рис. 8.1,в). В этих аппаратах имеется два-три слоя катализатора, в которые подается смесь этилбензола и водяного пара. В первый слой подают весь этилбензол и часть водяного пара, а в последующие слои подают только дополнительное количество водяного пара для поддержания необходимой температуры. В таких аппаратах при сохранении высокой селективности (89—90%) удается достигать высоких конверсий этилбензола (60-75 %) при относительно низком расходе пара и капитальных затратах. [c.304] Рассмотрим один из вариантов части технологической схемы, включающей три подсистемы подготовка сырья, процесс дегидрирования, конденсация продуктов дегидрирования (рис. 8.2). В данном случае применяется двухступенчатый адиабатический реактор. В верхней части реактора 5 смешиваются перегретые этилбензол (до 550 С) и водяной пар (до 630 °С). Парогазовая смесь поступает в верхний катализаторный слой. В результате эндотермической реакции дегидрирования этилбензола температура продуктов реакции снижается до 585 °С. Эти продукты проходят встроенный теплообменник-перегреватель 4, в котором нагреваются до 630 С за счет перегретого пара. Далее они поступают во вторую ступень (второй катализаторный слой). Продукты поступают в котел-утилизатор 7, в котором за счет тепла продуктов дегидрирования этилбензола из водного конденсата получается водяной пар. Этот пар перегревается в пароперегревателе 6 и поступает в теплообменник-перегреватель 4. [c.304] Исходный этилбензол смешивается с возвратным этилбензолом, поступающим из подсистемы разделения, и направляется в теплообменник, который обогревается конденсатом, поступающим из пенного аппарата 8. [c.305] Далее этот конденсат направляется на очистку от углеводородов и катализаторной пыли. Этилбензол с температурой 80 °С поступает в испаритель 2, где происходит испарение за счет водяного пара. Основная часть водяного пара поступает в межтрубное пространство, а около 10 % непосредственно предварительно смешивается с этилбензолом. В испарителе 2 этилбензол не только испаряется, но и перегревается до температуры 210°С. Перегретая парогазовая смесь поступает в перегреватель 3, в котором перегревается до температуры 550 °С за счет водяного пара, поступающего из теплообменника 4, при этом пар охлаждается с 590 °С до 385 °С и поступает для перегрева в пароперегревательную печь 6. [c.305] Технологическая схема ректификации представлена на рис. 8.3. В ректификационной колонне 1 отделяется основное количество этилбензола вместе с бензолом и толуолом. Далее в ректификационной колонне 2 отделяются бензол и толуол от этилбензола. В колонне 3 в качестве дистиллята отгоняется весь этилбензол и часть стирола. Эта фракция возврашается как питание в колонну 1. Таким образом, колонны 1—3 работают как трехколонный комплекс. Окончательная очистка стирола от смол осуществляется в колонне 4 (часто для этого используют дистилляционный куб). [c.306] Все колонны, в которых присутствует стирол, работают при глубоком вакууме, чтобы температура в кубе не превышала 100°С. [c.306] Рассмотрим некоторые особенности приведенной технологической схемы разделения. В такой схеме производства обычно используется вариант, в котором на первом этапе осуществляется второе заданное разделение. А именно, в первой колонне отгоняются вместе с этилбензолом бензол и толуол, а затем от этилбензола отгоняются легколетучие компоненты. С точки зрения затрат энергии этот вариант менее выгоден. Вместе с тем, учитывая реакционную способность стирола (высокая активность и способность к термополимеризации), этот вариант является более предпочтительным. Тем более, если принять во внимание не-больщое содержание бензола и толуола в реакционной смеси. [c.307] Учитывая высокую реакционную способность стирола, для разделения пары этилбензол-стирол обычно используется двойная ректификация , позволяющая снизить гидравлическое сопротивление ректификационных колонн, а следовательно, и температуру в кубах, которая должна быть не выше 100 °С (при необходимом вакууме). Именно при этой температуре начинается термополимеризация стирола. В общем случае любая двойная ректификация является неприемлемой как в энергетическом отнощении, так и по капитальным затратам. Использование такого варианта является вынужденной мерой. [c.307] Во втором варианте в колонне 1 отгоняется чистый этилбензол. В кубе этой колонны остается такое количество этилбензола, которое позволяет при допустимом вакууме поддерживать температуру не более 100 °С. В колонне 2 в качестве дистиллята отгоняется оставшийся этилбензол вместе со стиролом, количество которого определяется соотношением этилбензола и стирола в исходной смеси первой колонны. В случае разделения этилбензола и стирола предпочтение может быть отдано первому варианту двойной ректификации , в котором в колонне 2 подвергается нагреванию только часть стирола, тогда как во втором варианте весь стирол подвергается нагреванию в кубах обеих колонн, а это даже при вакууме приводит к его потерям за счет термополимеризации. Правда большая разница в энергозатратах может окупить потери стирола, но для этого требуется более детальное сравнение. Для решения задачи разделения пары этилбензол - стирол может быть предложен вариант с одной колонной, заполненной насадкой с малым гидравлическим сопротивлением. В этом случае, учитывая большие потоки флегмы, будут разные количества потоков жидкости и пара по высоте колонны. Следовательно, для устойчивой работы насадочной колонны необходимы разные диаметры верхней и нижней частей колонны (рис. 8.5). Такая колонна позволяет разделить эту пару компонентов при температуре в кубе колонны не выше 100 °С. [c.308] Снижение энергозатрат на процесс дегидрирования может достигаться не только за счет эффективного теплообмена между входящими и выходящими потоками (см. рис. 8.2.), но и за счет использования вместо водяного пара (энергоноситель и разбавитель) инертного газа. В этом случае тепло должно подводиться между слоями катализатора с помощью встроенных теплообменников. Замена пара на инертный газ (азот, СО,) позволяет избежать многократного испарения и конденсации воды, обладающей высокой скрытой теплотой испарения. В этом случае также снизятся и затраты на очистку водного конденсата, загрязненного ароматическими соединениями, и в целом уменьшится суммарное потребление воды производством. [c.311] Важной составляющей частью технологии выступает подсистема разделения. В данном случае, как отмечено ранее, существенным фактором, влияющим на суммарные показатели технологии, являются режимы ректификационного разделения. Они должны обеспечивать условия, при которых отсутствует термополимеризация стирола. Энергетически наиболее целесообразно применять вместо двойной ректификации одну насадочную колонну с низким гидравлическим сопротивлением, либо схему из комплексов гетероазеотропной ректификации. [c.311] Наконец, гетерогенно-каталитический характер процесса позволяет достаточно просто создавать аппараты и технологические линии большой единичной мощности. [c.311] Конечно же, целесообразно совместное получение нескольких целевых продуктов, чем их получение с помош ью самостоятельных процессов (см. гл. 2). Кроме того, такой способ получения продуктов не только экономически, но и экологически более чистый, так как в нем образуется меньше побочных продуктов, на вьщеление которых тратится энергия и сырье. [c.312] Технология совместного получения стирола и пропиленоксида состоит из следующих стадий получение гидропероксида этилбензола, выделение пщропероксида этилбензола, эпоксидирование пропилена и разделение продуктов эпоксидирования, дегидратация метилфенилкарбинола и выделение стирола, гидрирование аце-тофенона в метилфенилкарбинол. Таким образом, это производство является многостадийным. [c.312] В основе технологии получения гидропероксида этилбензола лежит реакция жнцкофазного окисления этилбензола молекулярным кислородом. Окисление этилбензола до гидропероксида протекает труднее, чем окисление изопропилбензола. [c.312] В результате окисления этилбензола наряду с гидропероксидом (на него расходуется более 98 % этилбензола) образуются метилфенилкарбинол и ацетофенон. Кроме того, в продуктах окисления обнаружены бензальдегид, бензойная и муравьиная кислоты, пероксид водорода, 2,3-дифенилбутан. [c.312] Результаты исследования кинетики реакции окисления этилбензола показывают, что скорости образования метилфенилкарбинола и ацетофенона по реакциям (3), (6) и (4), (7) равны между собой. Это свидетельствует о том, что скорости образования кето-на и спирта через пероксидные радикалы одинаковы. Однако при накоплении в системе определенного количества метилфенилкарбинола скорость реакции (5) превышает суммарную скорость реакций (4) и (7), а метилфенилкарбинол становится основным источником образования ацетофенона. [c.313] Что касается условий проведения этого процесса, то необходимо отметить, что окисление этилбензола при температурах 100—120 °С (применяемых при окислении изопропилбензола) протекает с очень низкой скоростью [0,05—0,07 моль/(л-час)]. Увеличить скорость окисления этилбензола при высокой селективности образования гидропероксида можно лишь за счет повышения температуры и с использованием катализаторов. В частности, при температуре 140—160 °С скорость накопления гидропероксида достигает 1 моль/(л час) при селективности 82-91 %. [c.313] Часть 2. Технология крупнотоннажных произволств. .. [c.314] Вернуться к основной статье