Изопропилбензол
Выбор и обоснования метода производства изопропилбензола
Расчеты по производству изопропилбензола от 1000р
Изопропилбензол можно получит несколькими способами, существует периодическое и непрерывное производство.
Периодический процесс проводят в реакторе с мешалкой и охлаждающей рубашкой , а иногда со змеевиком. В реактор загружают бензол и хлорид алюминия или каталитический комплекс, после чего при перемешивании добавляют жидкий олефин или хлоропроизводное, поддерживая заданную температуру.
Периодический процесс используется тогда, когда не высокая скорость реакции и малая производительность. Периодический процесс имеет ряд недостатков:
- потеря времени на загрузку и разгрузку;
- потеря на нагрев и охлаждение;
- автоматически более сложный, чем непрерывный процесс;
- дорогой.
Переход к непрерывному процессу осуществляется двумя основными способами.
При первом из них используют трубчатый реактор, в нижней части которого имеется мощная мешалка, эмульсирующая реакционную массу. Исходные реагенты и отстоявшийся в сеператоре каталитический комплекс поступают в нижнюю часть реактора, а образующаяся эмульсия поднимается вверх по трубам и охлаждается водой, проходящей в межтрубном пространстве. В сепараторе углеводорыдный слой отделяют от каталитического комплекса и затем направляют на переработку. Время пребывания смеси в аппарате должно обеспечивать завершение реакции.
Другой способ непрерывного проведения процесса состоит в применении каскада из двух-четырёх реакторов с мешалкой. В первый аппарат подают исходные реагенты, а реакционная масса через боковой перелив перетекает в следующий реактор, проходя предварительно сепаратор, в нём каталитический комплекс отделяется и возвращается обратно в реактор.
Устройство каскада обусловлено тем, что в единичном реакторе смешения трудно избежать потерь алкилирующего агента с готовым продуктом. Время пребывания реакционной массы в каскаде при температуре реакции 40-60 ?С составляет около 50 минут, причём оно определяется условиями отвода тепла и желанием приблизиться к равновесию, благоприятному для получения моноалкилированных соединений.
Данный способ сложен в аппаратном оформлении, необходимо большое количество колонн.
Самым простым, удобным и технико-экономический выгодным способом производства ИПБ является алкилирование бензола пропиленом в барбатажной колонне – пустотелый аппарат, внутренняя поверхность которого защищена от коррозии кислостойкими плитами.
Достоинства данного способа:
- нет потери времени на загрузку, выгрузку, нагрев, охлаждение;
- не используется мешалка;
- оптимальные “мягкие” условия проведения реакции ( температура 130 ?С, давление 4 атм. );
- выход изопропилбензола составляет 97%.
Описание технологической схемы
1. Азеотропная осушка бензола
Азеотропная осушка бензола осуществляется в ректификационной колонне № 2, имеющей 25 тарелок с капсюльными колпачками.
Режим работы колонны:
Давление верха - атмосферное
Давление куба - не выше 0,5 кгс/см2
Температура верха - не ниже 70°С
Температура куба - не выше 100°С
На азеотропную осушку поступает бензольная шихта, состоящая из:
а) бензола сырого;
б) бензола, отогнанного с верха колонны № 2;
в) бензола, отогнанного из реакционной массы на колонне № 121,2;
г) полиалкилбензольной фракции после абсорберов № 95 и № 82;
д) бензола, отогнанного с верха колонны депропанизации № 76.
Бензольная шихта предварительно отделяется от воды путем расслаивания в отстойнике №17 цеха 0401, подогревается в теплообменнике № 8 за счет тепла осушенного бензола из куба колонны № 2 и поступает на питание колонны № 2 на верхнюю тарелку.
Обогрев куба колонны производится паром Р = 6 кгс/см2 через выносной кипятильник № 3.
Пары с верха колонны № 2 поступают в конденсатор № 4, охлаждаемый промышленной водой. Не сконденсировавшаяся в аппарате № 4 часть паров поступает в конденсатор № 5, также охлаждаемый промышленной водой.
Конденсат из конденсатора № 4 охлаждается промышленной водой в холодильнике №10 и совместно с конденсатом из аппарата № 5 поступает в отстойник № 17 цеха 0401.
Несконденсировавшиеся отдувки поступают в в конденсатор № 154.
Осушенный бензол с куба колонны № 2 охлаждается в теплообменнике № 8 бензольной шихтой, поступающей на питание колонны, и насосом № 9 откачивается непосредственно в отделение алкилирования.
Примечание: 1. Предусмотрена возможность циркуляции кубовой жидкости на питание колонны № 2 до получения осушенного бензола.
2. Предусмотрена возможность подачи возвратного бензола на питание колонны № 2 непосредственно с колонн № 121,2. * Изм. № 1.
Узел азеотропной осушки бензола оснащен предупредительно-аварийной сигнализацией, срабатывающей при снижении расхода питания на колонну ниже 6,2 т/час и снижении температуры верха колонны ниже 70°С. Регулируется с помощью регулирующих клапанов расход питания и подача пара на колонну. Допускается ручное регулирование процессом.
2. Алкилирование бензола олефинами
Алкилирование бензола пропиленом осуществляется в алкилаторе № 7 (полый цилиндрический аппарат колонного типа) при температуре до 130°С и давлении до 4 кгс/см2.
В гребёнку алкилатора, расположенную в нижней части алкилатора, подаются:
а) осушенный бензол с куба колонны № 2;
б) свежий катализаторный комплекс;
в) возвратный катализаторный комплекс с отстойника № 17;
г) фракция полиалкилбензолов, насыщенных бензолом, из сборника №36.
Пропан-пропиленовая фракция из цеха № 109?110, с концентрацией пропилена не менее 90 % поступает в цех под давлением до 14 кгс/см2. Проходя через испарители № 11,2, пропан-пропиленовая фракция испаряется и при температуре до 100°С и давлении до 6 кгс/см2 поступает в буфер № 2, а затем в алкилатор – в нижнюю часть. Подогрев и испарение пропан-пропиленовой фракции в испарителях № 11,2 происходит за счет тепла:
- в № 11– осушенного бензола подаваемого на алкилирование из куба колонны №2 корпуса 0409;
- в № 12 – пара Р = 6 кгс/см2.
Реакция алкилирования экзотермична – выделяющееся тепло снимается испаряющимся бензолом, который в смеси с пропаном из верхней части алкилатора направляется в конденсатор, охлаждаемый захоложенными полиалкилбензолами и за счёт тепла возвратного катализаторного комплекса подаваемого в алкилатор из отстойника №17.
Примечание: Циркуляция захоложенных полиалкилбензолов осуществляется следующим образом: после конденсатора № 8 полиалкилбензолы проходят холодильник № 10б, где охлаждаются промышленной водой или антифризом, после чего поступают в емкость № 29, откуда насосом № 30 подаются на охлаждение аппарата № 8.
Первоначальное заполнение емкости №29 осуществляется полиалкилбензолами из емкости 36 корпуса № 0409.
Из конденсатора № 8 бензол сливается в большой отсек отстойника №17.
Пропановая фракция после конденсатора № 8, содержащая некоторое количество паров бензола, направляется на абсорбцию в аппараты № 35 или № 52.
При алкилировании бензола пропиленом в присутствии треххлористого алюминия в алкилаторе № 7 образуется реакционная масса, состоящая из бензола, изопропилбензола, этилбензола, бутилбензола, полиалкилбензолов и смолы ПАБ.
Реакционная масса, содержащая не менее 22 % изопропилбензола, непрерывно отбирается из верхней части алкилатора и направляется в холодильник №16, где охлаждается промышленной водой и поступает в промежуточный сборник № 14.
После сборника № 14 давление реакционной массы дросселируется до до 0,2 кгс/см2 клапаном, установленным на линии реакционной массы, в холодильник № 16а, с поправкой по уровню в сборнике № 14.
Выделенный при дросселировании пропан с парами бензола из аппаратов № 171,2 поступает на абсорбцию в аппараты № 35 или № 52. Из холодильника № 16а, охлаждаемого промышленной водой, реакционная масса поступает в отстойник №17 для отстоя от унесенного катализаторного комплекса.
Отстоявшийся катализаторный комплекс из отстойников № 17 насосами №18 возвращается в алкилатор, а реакционная масса насосами № 19 подается на узел разложения катализаторного комплекса.
Расход осушенной бензольной шихты и пропан-пропиленовой фракции в алкилатор поддерживается и регулируется автоматически.
Примечание: 1. Для улавливания капельной жидкости в случае выброса с ППК систем алкилирования установлен сепаратор № 7а, где происходит разделение газа от жидкости. Газ выходит через воздушку сепаратора № 7а на факел, а жидкость по мере накопления сливается в колодец К-2, откуда насосом № 62 откачивается на узел разложения. Уровень жидкости контролируется по мерному стеклу. * Изм. № 1
2. Имеется возможность работы узла алкилирования без теплообменника № 16а.
Катализатор процесса - треххлористый алюминий – подается в алкилатор в виде растворенного в бензоле и полиалкилбензолах комплекса.
Для освобождения аппарата № 7 предназначена аварийная емкость № 11. Реакционная масса из емкости № 11 насосами № 6 возвращается в алкилатор № 7.
Приготовление катализаторного комплекса проводится периодически в аппаратах номер №3. В работе постоянно находится два аппарата №3: в одном производится приготовление катализаторного комплекса, из другого готовый комплекс подается в алкилаторы. Третий аппарат находится в резерве.
В аппарат № 3 для приготовления катализаторного комплекса подается до 0,7 м3 полиалкилбензолов и 3,5 м3 бензола в отношении 1: 5. Затем включается перемешивающее устройство, заливается 50?70 л хлористого этила, и через бункер в приготовленную смесь при работающей мешалке загружается хлористый алюминий в количестве 150?350 кг. Подъем и перемещение барабанов с хлористым алюминием производится электрическим тельфером.
После загрузки хлористого алюминия производится перемешивание в течение не менее 2-х часов.
Готовый к употреблению комплекс не должен содержать нерастворенных частиц хлористого алюминия.
Примечание: допускается использование воды для получения хлористого водорода – инициатора процесса алкилирования – в количестве 2 % от веса загружаемого в аппарат № 3 хлористого алюминия. Залив воды производится в два приема, до и после загрузки в равных объемах.
По окончании процесса растворения катализаторный комплекс из аппарата № 3 насосами № 6 подается в алкилаторы № 7. Контроль за дозировкой комплекса в алкилаторы осуществляется по мерному стеклу на аппарате № 3.
Барабаны с хлористым алюминием подаются в бункерное отделение из цехового склада с помощью электрического тельфера.
Выделяющийся через неплотности люков из бункеров мешалок хлористый водород забирается вытяжной вентсистемой № 24 и направляется на скруббер № 50, на нейтрализацию слабощелочной водой, которая циркулируется насосом № 12 через сборник № 51. Нейтрализованные отдувки выбрасываются в атмосферу.
Узел алкилирования бензола пропиленом оснащен предупредительно-аварийной, световой и звуковой сигнализацией, срабатывающей:
1. При повышении уровня в аппаратах № 14 и № 17 выше 80 %.
2. При снижении подачи сырья в алкилатор ниже заданного значения.
3. При завышении давления в аппаратах № 2 и № 7.
4. При завышении температуры верха алкилатора № 7.
Система алкилирования снабжена блокировкой по температуре верха. При завышении температуры верха алкилатора более 130°С:
1. Срабатывает блокировка и закрывается регулирующий клапан поз. 830а на линии пропилена в аппарат № 2.
2. Через 3 минуты закрывается клапан поз. 801а на расходе пропилена в аппарат № 7.
На узле алкилирования регулируется с помощью регулирующих клапанов:
1. Подача бензола и пропилена в алкилатор;
2. Давление в буфере № 2 и конденсаторе № 8;
3. Уровень в сборнике № 14 и отстойнике № 17. *Изм № 1.
Допускается ручное регулирование процесса.
Скачать диплом Выбор и обоснования метода производства изопропилбензола(35.73 Кб) скачиваний692 раз(а)