Файл: 161.pdf

Методические рекомендации по выполнению расчета

При составлении структурной блок–схемы потоков ста-

дию очистки бензола от сернистых соединений следует исклю-

чить. Структурная блок–схема может быть сведена к четырём блокам: смешение, гидрирование, конденсация и сепарация, .

ректификация. Непрореагировавший водород (после конден-

сации и сепарации) возвращают на стадию гидрирования.

По блоку – смешение – составляют уравнение по водоро-

ду

По блоку – гидрирование – составляют два уравнения:

уравнение, учитывающее заданное соотношение между посту-

пившими в реактор водородом и бензолом, и уравнение, опре-

деляющее количество прореагировавшего водорода.

По блоку – ректификация – составляют три уравнения –

«базисное» по циклогексану, по метилциклопентану и непро-

реагировавшему бензолу.

Рекомендуемая литература

Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988. – 592 с. Черный И.Р. Производство мономеров и сырья для нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1973. – 264 с.

63

www.mitht.ru/e-library

Задание 19. Производство изопропилбензола.

Изопропилбензол (кумол) является сырьем для получения фенола, ацетона и мономеров, используемых в производстве синтетического каучука. В промышленности изопропилбензол

(С6Н5–СН(СН3)2) получают методом алкилирования бензола.

Основная реакция получения изопропилбензола описывается

Одновременно с основной реакцией (1) протекает ряд по-

бочных реакций последовательного алкилирования, приводя-

щих к образованию полиалкилбензолов (ПАБ):

С6Н5СН(СН3)2 + СН3–СН=СН2 = С6Н4[СН(СН3)2]2, (2)

С6Н4[СН(СН3)2]2 + СН3–СН=СН2 = С6Н3[СН(СН3)2]3. (3)

Кроме указанных выше реакций имеют место процессы образования этилбензола и бутилбензолов. Это возможно за счёт присутсвующих в пропан-пропиленовой фракции этилена и бутиленов. Реакция алкилирования бензола (1) обратима. Из термодинамических соображений её целесообразно проводить при низкой температуре, повышенном давлении и избытке пропилена.

Процесс проводят в присутствии катализатора – ком-

плексного соединения AlCl3 и HCl с ароматическими углево-

дородами. Катализаторный комплекс содержит, %: AlCl3 – 11,

64

www.mitht.ru/e-library

C6H6 – 55, C3H7Cl – 7, ПАБ – 27 и находится в жидкой фазе.

Процесс алкилирования на данном катализаторе характеризу-

ется высокой селективностью и интенсивностью, а также срав-

нительно простым технологическим оформлением. Кроме того,

присутствие хлорида алюминия позволяет катализировать как реакции алкилирования, так и реакции переалкилирования, в

результате которых из полиалкилбензолов и бензола образуют-

ся низшие алкилбензолы.

Технологический процесс производства изопропилбензо-

ла состоит из следующих стадий: 1- подготовка исходного сы-

рья (смешение свежего и циркулирующего бензола, осушка и очистка от примесей); 2- приготовление катализаторного ком-

плекса; 3- алкилирование бензола пропиленом; 4- подготовка алкилата к ректификации (отмывка от катализаторного ком-

плекса; 5- ректификация алкилата и получение целевого про-

дукта.

Процесс проводят при следующих условиях: давление –

0,1–0,5 МПа; температура процесса 70–90оС.

Для подавления реакций последовательного алкилирова-

ния и полимеризации пропилена берут избыток бензола: мо-

лярное отношение бензола к пропилену 2,5:1.

В этих условиях основная реакция (1) необратима. Сте-

пень превращения бензола – 40%. Конверсия пропилена – 98%.

На образование целевого продукта расходуется до 80% конвер-

тированного бензола.

65

www.mitht.ru/e-library

Исходные данные для расчета

Методические рекомендации по выполнению расчета

Структурную блок–схему рекомендуется представить в виде трёх блоков: 1– смешение свежего и циркулирующего бен-

зола; 2– алкилирование; 3– ректификация (разделение продук-

тов синтеза с выделением целевого продукта). При расчете ма-

териального баланса не учитывать: поток катализаторного комплекса и воду, поступающую на промывку алкилата.

Принять конверсию пропилена и этилена – 100%.

Балансовые уравнения составляются по каждому блоку.

66

www.mitht.ru/e-library

По блоку смешения – составляют уравнение по бензолу; по блоку алкилирования – по бензолу и пропилену; по блоку рек-

тификации – «базисное» уравнение по изопропилбензолу,

циркулирующему бензолу и тетраизопропилбензолу.

При расчете вариантов 3 или 4 уравнения по этилбензолу и тетраизопропилбензолу составляют, используя данные о ко-

личестве киломолей пропилена и этилена, поступающих на ал-

килирование.

Рекомендуемая литература.

Основы технологии нефтехимического синтеза. / Под ред. Динцеса А.И. и Потоловского Л.А. – М.: Гостоптехиздат, 1960. – 852 с. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988. – 592 с. Новые процессы органического синтеза. / Под ред. Черных С.П. – М.: Химия, 1989. – 400 с. Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Высш. шк., 2003. – 536 с.

Соколов Р.С. Химическая технология: Учебн. пособие для студ. высш. учеб. заведений в 2-х т. Т. 2. – М.: Гуманит. изд. центр. ВЛАДОС, 2000. – 448 с.

67

www.mitht.ru/e-library

Задание. 20. Производство этилена

Этилен один из наиболее крупнотоннажных химических продуктов. В промышленности основного органического и нефтехимического синтеза с использованием этилена реализу-

ют процессы получения полиэтилена, этилового спирта, оксида этилена, стирола (через этилбензол), дихлорэтана и ряда дру-

гих хлорпроизводных.

Основным промышленным методом получения этилена является пиролиз (высокотемпературное разложение) углево-

дородного сырья в трубчатых печах в присутствии водяного пара. Наиболее широко в качестве сырья используют низкоок-

тановые бензиновые фракции, получаемые при первичной пе-

реработке нефти и выкипающие в широком интервале темпе-

ратур (40–170 С).

В качестве товарных продуктов, кроме этилена, при пи-

ролизе выделяют пропилен, фракцию углеводородов С4, арены,

а также ряд других побочных продуктов, газообразных и жид-

ких фракций, используемых как вторичное сырье. Одной из та-

ких фракций является этановая фракция, содержащая 94–95% (объемн.) основного продукта, которая используется в пироли-

зе для получения этилена.

Условия пиролиза бензиновой и этановой фракций раз-

личны, поэтому превращение этих двух видов сырья осущест-

вляют порознь (в двух печах).

68

www.mitht.ru/e-library

Условия проведения процесса пиролиза бензиновой и этановой фракций приведены в таблице (см. ниже).

После охлаждения (закалки в закалочно-испарительных аппаратах) продукты пиролиза бензина и этановой фракции объединяются в один поток.

Процесс получения этилена включает следующие после-

довательные стадии: пиролиз, подготовка полученных продук-

тов (охлаждение до 40 С, удаление тяжелой смолы – выкипает выше 190–200 С и водного конденсата), компримирование и осушка, разделение продуктов.

Из блока разделения выводят следующие материальные потоки: пироконденсат (выкипает ниже 190–200 С), тяжёлую смолу, фракцию углеводородов С4, пропан, пропилен, этан

(превращается не полностью и возвращается на пиролиз), эти-

лен и водород-метановую фракцию.

69

www.mitht.ru/e-library