РЕКТИФИКАЦИЯ АЛКИЛАТОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ЭТИЛБЕНЗОЛА-РЕКТИФИКАТА

RECTIFICATION OF ALKYLATES WITH OBTAINING ETHYLBENZENE-RECTIFICATE

Roman Filippov

Master's student, Department of Automation and Process Control Systems,

Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В данной статье будет рассмотрен технологический режим работы ректификационных колонн для получения этилбензола и процесс ректификации в технологии алкилирования бензола этиленом.

ABSTRACT

This article will consider the technological mode of operation of distillation columns for the production of ethylbenzene and the rectification process in the technology of benzene alkylation with ethylene.

Ключевые слова: этилбензол, производство этилбензола, ректификация алкилатов.

Keywords: ethylbenzene, production of ethylbenzene, distillation of alkylates.

Синтез этилбензола (ЭБ), одного из важнейших нефтехимических продуктов с большим объемом производства, приобретает все большее значение, поскольку цеолитные катализаторы нашли промышленное применение. Высокие темпы роста производства ЭБ обусловлены растущим спросом на продукцию, полученную из него. Более 90% этилена используется для производства стирола, одного из важнейших химических веществ, примерно 65% которого используется для производства полистирола. Другая часть используется для производства сополимеров акрилонитрилбутадиенстирола и стиролакрилонитрила, ненасыщенных полиэфиров и стиролбутадиенового каучука [1].

Большая доля мирового спроса на бензол определяется производством ЭБ. Суммарные мировые мощности по производству ЭБ быстро растут и составляют около 29 млн тонн в год. Ежегодный рост рынка ЭБ достигает 4–5 %, а мировой спрос на ЭБ в 2011 г. прогнозируется на уровне 35,5 млн т [2]. Объем производства ЭБ/стирола в России составил 186/162, 580/516 и 805/700 тыс. т в 1997, 2004 и 2009 гг. соответственно. Производителями ЭБ/стирола в России являются ОАО «Нижнекамскнефтехим» (345000/300000 т/год), ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» (230000/200000 т/год), ОАО «Стирол» (ЗАО «Сибур Химпром») (140000/120000 т/год) и ОАО «Ангарск» Нефтехимическая компания (90000/80000 т/год). Большую часть ЭБ получают путем алкилирования бензола этиленом в присутствии кислотных катализаторов. В зависимости от используемого катализатора и условий алкилирования наряду с этилбензолом образуются ди-, три- и тетраэтилбензолы (из них диэтилбензолы (ДЭБ) составляют 85–97 мас. %) в количестве от 1 до 15 мас. % от суммы алкилата.

Для повышения эффективности производства ЭБ процесс алкилирования комбинируют с трансалкилированием, что позволяет превращать побочный продукт полиалкилбензолы (ПЭБ) в ЭБ.

Этилбензол используется как промежуточный продукт в производстве стирола и синтетического каучука [3, с. 55]. Участок ректификации для получения из реакционной массы этилбензола — ректификации и осушенного бензола (рис. 1) состоит из трех ректификационных колонн К-52, К-62 и К-72: колонна К-52 предназначена для отгонки возвратного бензола из алкилата. К-62 предназначена для разделения этилбензола — ректифицированного и колонного. К-72 предназначена для отделения ПАБ от смолы [4, с. 30].

Рисунок 1. Технологическая схема ректификации этилбензола

Таблица 1.

Структурные характеристики колонн

Поскольку продукты реакции не образуют сложных или азеотропных смесей, их разделение не представляет особых трудностей и не требует применения специальных конструктивных устройств. [3, с. 58] Для алкилирования толуола метанолом предложен непрерывный рабочий цикл, состоящий из двух периодически проводимых стадий: алкилирования и регенерации (окислительного обжига) катализатора. При регенерации катализатора поток сырья из одного реактора направляется в другой реактор.

В следствии того, что продукты реакции не создают трудноразделимые смеси, их отделение не представляет значимых сложностей и не требует применения специальных конструктивных устройств. Для алкилирования толуола метанолом предлагается непрерывный технологический цикл, состоящий из двух периодически выполняемых стадий: алкилирования и регенерации (окислительного обжига) катализатора [4, с. 30]. При регенерации катализатора сырьевой поток из одного реактора направляется в другой реактор.

Метанол и толуол – подается насосом-дозатором для смешивания с азотом. После нагревания в теплообменнике азотно-сырьевая смесь поступает в реактор. Продукты реакции поступают в конденсатор-холодильник, а затем в сепаратор, где газообразные продукты реакции отделяются от жидких и после очистки выбрасываются в атмосферу. Метанол и вода отделяются от ароматических углеводородов в сепараторе. После сепаратора жидкие продукты поступают в колонну фракционной перегонки, метанол отбирается сверху на рециркуляцию, а вода снизу сбрасывается в канализацию. Кубовые продукты из колонны поступают в колонну фракционной перегонки, где сверху отбираются бензол и легкие углеводороды, а снизу отбирается непрореагировавший толуол и направляется в колонну К-52, где отделяется для рециркуляции [3, с. 59].

Этилбензол и стирол разделяют в колоннах К-62 и К-72. Фракционную перегонку стирола и этилбензола проводят в колонне с 20-30 тарелками. Пары этилбензола конденсируют и направляют в коллектор, затем этилбензол дегидрируют с получением стирола. Низ на 98% состоит из стирола. Стирол – целевой продукт – отделяется в колонне К-72, а ароматические углеводороды отбираются снизу в коллектор. Катализатор подвергается окислительной регенерации каждые 25 часов. Этот процесс заключается в выжигании кокса, отложившегося на катализаторе во время алкилирования. Регенерация проводится воздухом, который поочередно подают в один реактор, а затем в другой по мере дезактивации катализатора. Блок работает непрерывно, используя резервный реактор.

При этой температуре происходит основное выгорание кокса [5, с. 58]. После окончания выгорания температуру в реакторной системе сначала снижают до 300°С и систему «промывают» инертным газом – азотом, который подают с фиксированной скоростью, затем температуру постепенно повышают до рабочей, при которой подается азотно-сырьевая смесь.

Список литературы:

1. ICB Americas Chemical Profile [Электронный ресурс] – Режим доступа: www.icis.com. (дата обращения: 20.05.2022)
2. RCC Group [Электронный ресурс] – Режим доступа: www.rccgroup.ru. 2004. (дата обращения: 20.05.2022)
3. R. M. Mustafaeva, Protsessy Neftekhim. Neftepererab. // Chemistry and Technology of Fuels and Oil. – 2006. –  No. 4. – P. 55-59.
4. Лисицын Н. В., Федоров В. И. Разработка моделей аппаратов химической технологии в системе компьютерного моделирования HYSYS: учебное пособие. – СПб, СПБГТИ (ТУ). — 2005. — 30 с.
5. Ульянов Б. А., Бадеников В. Я., Ликучёв В. Г. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие. – Ангарск. – изд-во АГТА. –  2006. – 50 с.