Анализ и синтез реакторно-ректификационного процесса в производстве этилбензола

• Автор: Буи Нгок Фа
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Каталитический процесс алкилирования бензола этиленом.

1.1.1. Ал кэширование бензола этиленом на основе хлористого алюминия А1СЬ.

1.1.2. Алкилирование бензола этиленом на основе трехфтористого бора ВРз.

1.1.3. Алкилирование бензола этиленом на цеолитсодержащих катализаторах.

1.2. Массопередача в многокомпонентных смесях

1.3. Математическое моделирование каталитических процессов.

1.3.1. Процесс массо и теплопередачи в реакторе

1.3.2. Математические модели каталитических реакторов.

1.4. Стратегия синтеза оптимальных схем разделения.
1.4.1. Основные этапы проектирования схем разделения
1.4.2. Методы синтеза схем разделения.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ РЕАКЦИИ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ЭТИЛЕНОМ НА ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕМ КАТАЛИЗАТОРЕ
2.1. Математическое описание кинетики химической реакции алкилирования бензола этиленом.
2.2. Оценка констант кинетической модели и проверка их адекватности.
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ЭТИЛЕНОМ НА ЗЕРНЕ КАТАЛИЗАТОРА
3.1. Факторы эффективности химической реакций.
3.2. Математическая модель на зерне катализатора
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННОКАТАЛИТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ЭТИЛЕНОМ.
4.1. Двухфазная модель адиабатического реактора.
4.2. Квазигомогенная модель реактора
4.3. Оценка макрокинетических параметров модели реактора
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СХЕМ РАЗДЕЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕ
НИЕМ МОДИФИКАЦИИ МЕТОДА ВЕТВЕЙ И ГРАНИЦ.
5.1. Синтез оптимальных схем ректификационных установок
5.1.1. Алгоритм эвристического синтеза технологических схем разделения.
5.1.2. Оценочные функции.
5.1.3. Процедуры поискав информационноструктурных ме тодах синтеза
5.1.4. Генерация вариантов схем разделения.
5.1.5. Метод независимых концентраций.
5.1.6. Расчет теплообменных аппаратов
5.2. Анализ и синтез процесса разделения в производстве этилбензола
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это и жидкие кислоты H2SO4, Н3РО4, безводный HF, различные комплексов трехфтористого бора BF3. H3PO4, BF3. H,2BF3. H4P2O7, гетерополикислоты вольфрамовые и молибденовые, ионообменные смолы, природные алюмосиликаты, синтетические алюмосиликаты, аморфные алюмосиликаты. H2S при температурах до 0 °С, кислоты, нанесенные на носитель - фосфорная кислота на кизельгуре или силикате (рабочая температура 0-0 °С), алюмосиликаты (аморфные или кристаллические — рабочая температура 0-0 °С). Таблица 1. I 7,. II 8,. Два типа активных центров необходимы для катализаторов с целью эффективного проведения реакций алкилирования - это Бренстодовские протонные центры и Льюисовские центры, являющие акцепторами для электронных пар. Следует отметить при этом, что введение в бензольное ядро первого заместителя увеличивает реакционноспособность этилбензола в отношении реакции последующего алкилирования бензольного ядра. Иначе скорость необратимой реакции 6 существенно больше скорости обратимой реакции 4. Поэтому состав продуктов реакции алкилирования бензола этиленом определяется для жидких кислот только соотношением скоростей этих реакций. Среди катализаторов алкилирования в промышленности важное значение имеют апротонные кислоты также как А1С1з, АШгз, ВРз, ТЮз, ТЮЦ. Они обычно проявляют свою активность в среде веществ промоторов, которые образуют с ними вещества кислого характера. Приготовление катализаторного комплекса. Он готовится обычно в аппаратах с мешалками, в который добавляется А1С1з, осушенный бензол и ал-килбензольная фракция катализата. Массовое отношение бензола : алкилбензо-ла поддерживается в пределах (2*5): 1. Содержание алкилзамещенных бензолов во многом определяет равновесный состав: А1С1з - %(масс. СбНб - % (масс. Проведение реакции алкилирования. В качестве каталитического реактора используются насадочный аппарат с - регулярной насадкой. Катализатор-ный комплекс подается в верхнюю часть каталитического реактора. Снизу поступает этилен и пары бензола. Температура в реакционной зоне 0-0 °С. Мольное отношение бензол . Состав катализатора: бензол %(масс. Расходный коэффициент по бензолу - 0,8, по этилену - 0,, съем этилбензола с единицы объема - 0,2 т/(м3. Обработка продуктов реакции. Подготовка кислого алкилата к стадии ректификации осуществляется в три этапа. На первом стадии алкилат обрабатывают водой для разложения содержащегося в нем катализаторного комплекса. На второй стадии катализат нейтрализуют щелочью. При этом на Нонн этилбензола образуется - м3 сточных вод. Для очистки сточных вод проводят ее отпарку от органических примесей. Затем к ней добавляют известковое молоко. Коагулированный осадок выводят из системы. Осветленную воду направляет на биологическую очистку. Разделение продуктов реакции Разделение алкилата осуществляется на трехколонной ректификационной установке. Первая колонна предназначена для отгонки бензола. Она работает при атмосферном давлении и имеет тарелок. Во второй колонне осуществляется концентрирование этилбензола. Вторая колонна имеет тарелок. Третья колонна служит для очистки ди- и триэтил-бензола от смола. Она работает при вакуумном давлении мм. При синтезе этилбензола образуются примеси изопропилбензола, которые должны периодически выводиться из системы. В рециркуляционном бензоле также накапливаются примеси толуола, ксилолов, н-пропилбензола. Они также выводятся из системы ректификацией. Для достижении этой цели в ректификационный комплекс добавляется дополнительная колонна ректификации. Активным промотором при алкилировании является гамма-оксид алюминия (у-А0з). Нанесение ВИз на у-АЬОз осуществляется перед началом процесса алкилирования непосредственно в реакторе. При алкилировании бензола этиленом на ВРз. А0з процесс проводится при температуре 0-0 °С, давлении 0,6 МПа, объемной скорости подачи сырья 1,5 ч'1, мольном отношении бензол : этилен равном пяти. При подобных условиях проведения процесса конверсия этилена составляет %. Общий выход алкилбензолов - %, в расчете на этилен, при этом выход этилбензола - %, диэтил бензола - %, триэтилбензола - 1%(масс.