Производство изопропилбензола

 

 

Кроме того, образуются полиалкилбензолы (далее по тексту ПАБ) и смола ПАБ.

 

 

                            

                              +                                    

                        

 

                                                                                                        - диизопропилбензол

 

                            

                              +

 

                          

                                                                                                      

                                                                                                       - триизопропилбензол

 

Одновременно с реакцией алкилирования  в избытке бензола и при  наличии катализатора происходит реакция деалкилирования, в результате которой полиалкилбензолы превращаются в моноалкилбензолы.

 

                                                                                                     

                                                 +                                                  2

 

 

Для этого в алкилатор  совместно с бензолом подаются полиалкилбензолы, выделенные из реакционной массы алкилирования в отделении ректификации.

Также в процессе алкилирования  возможно образование толуола, ксилола, гексана, нормального пропилбензола и смолы ПАБ.

Реакция алкилирования  – экзотермическая, т.е. идет с выделением большого количества тепла, которое снимается за счет испарения бензола в алкилаторе и за счёт подачи охлажденного возвратного катализаторного комплекса.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчётно-технологическая  часть.

2.1 Описание  технологической схемы узла алкилирования  бензола пропиленом в присутствии катализатора трёххлористого алюминия.

 

Алкилирование осуществляется в алкилаторе А1 (полый цилиндрический аппарат колонного типа).

На гребенку алкилатора А1 расположенную в нижней части аппарата подаются:

1.Осушенный бензол  совместно с полиалкилбензолами  (90% бензола и 10% ПАБ) из корпуса 409.

2. Свежий катализаторный  комплекс.

3. Пропан-пропиленовая  фракция (ППФ), содержащая не менее  90% пропилена, которая поступает  в цех со склада жидких углеводородов  цеха 109-110 в жидком состоянии под  давлением до 14 кгс/см² . Последовательно проходя через испарители И1 и И2, ППФ испаряется и при температуре до 100 ^оС и давлении до 8 кгс/см² поступает в буфер Б. Подогрев и испарение пропан-пропиленовой фракции в испарителе И2 происходит за счет тепла полиалкилбензолов после конденсаторов К, а в испарителе И1 – за счёт тепла пара 6 кгс/см².

4. Возвратный катализаторный  комплекс из большого отсека  отстойника О1.

5. Фракция ПАБ из  цеха 109-110.

Реакция алкилирования  экзотермическая, выделяющееся тепло  снимается испаряющимся бензолом, который  в смеси с пропаном из верхней части алкилатора направляется в конденсатор К1, охлаждаемый захоложенными полиалкилбензолами.

Конденсация паров бензола в конденсаторе К1 осуществляется циркулирующими ПАБами.

Пары бензола с абгазами с верхней части алкилатора А1 через клапан-регулятор поступают в конденсаторы К, где конденсируются циркулирующими захоложенными полиалкилбензолами, которые подаются в конденсаторы К из сборника С4 насосом Н, предварительно охлаждаясь  в холодильниках Х5, Х6 промышленной водой или антифризом.

Сконденсировавшийся в конденсаторах К бензол самотеком сливается в большой отсек отстойника О1, а абгазы, содержащие пропан и некоторое количество бензола, после конденсаторов К направляются на узел улавливания.

    Давление в  системе алкилирования поддерживается клапаном-регулятором, установленным на линии абгазов после алкилатора А1.

Предусмотрена блокировка при превышении температуры верха  алкилатора А1 выше 130 ^оС. При этом закрывается регулирующий клапан на линии подачи ППФ в апп. Б, через 3 минуты закрывается клапан на линии подачи ППФ в алкилатор.

 Реакционная масса, содержащая не менее 22% изопропилбензола, бензол, этилбензол, бутилбензол, ПАБ и смолу ПАБ непрерывно отбирается из алкилатора на высоте 8 м от днища, охлаждается оборотной водой в холодильнике Х1, до 50÷70 ^оС и поступает в сборник С1, где давление реакционной массы дросселируется до 0,2÷0,5 кгс/см². Уровень в сборнике С1 регулируется клапаном-регулятором, установленным на линии реакционной массы после сборника.

Затем  реакционная  масса дополнительно  охлаждается в холодильнике Х4 до 40÷50˚С и поступает в большой отсек отстойника О1, откуда отстоявшийся возвратный катализаторный комплекс  насосом возвращается в алкилатор А1.

Реакционная масса после  отстоя от катализаторного комплекса, с малого отсека  отстойника О1 насосом подается на разложение унесенного катализаторного комплекса.

Для улавливания капельной  жидкости в случае выброса с ППК  аппаратов А1 и Б (при увеличении давления в системе алкилирования или аппарате Б) установлен сепаратор СЕ, для отделения газа от жидкости. Газ из сепаратора СЕ сбрасывается на факел или поступает на узел улавливания бензола из абгазов, а жидкость по мере накопления сливается в К-2 с последующей откачкой насосом на узел разложения. Уровень жидкости  в сепараторе СЕ контролируется  по мерному стеклу.

Для аварийного освобождения аппаратов А1 и С1 системы алкилирования имеется аварийная емкость Е-1, из которой содержимое откачивается насосами в алкилаторы А или насосами на узел разложения.[2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Техническая характеристика сырья, полуфабрикатов и продукта.

Изопропилбензол технический

Таблица 1- Требования ТУ 38.402-62-140-92 «Изопропилбензол технический»[2]

№ п/п	Наименование показателя	Норма
		Высший сорт ОКП 24 1441 0 110	1-й сорт ОКП 24 1441 0 130
1	2	3	4
1.	Внешний вид	Бесцветная прозрачная жидкость
2.	Плотность при 20°С; г/см3	0,861-0862	0,861-0,863
3.	Массовая доля изопропилбензола, %, не менее	99,9	99,7
4.	Массовая доля органических примесей, %, не более:
	неорганических соединений	0,003	Не нормируется
	этилбензола	0,05	0,15
	Н-пропилбензола	0,05	0,2
	бутилбензолов и высших углеводородов	0,02	0,10
5.	Массовая доля непредельных соединений в г брома на 100 г  продукта, не более	0,015	0,02
6.	Массовая доля фенола, %, не более	0,001	0,0015
7.	Массовая доля серы, %, не более	0,0002	0,001
8.	Массовая доля хлора, %, не более	0,0004	0,001

 

Таблица 2-Характеристика сырья, промежуточных  продуктов и готовой продукции[2]

 

№ п/п	Наименование  вещества	Твсп,ºС	Тсамовос,ºС	Пределы взрываемости в смеси с воздухом в % объемных.
1	Пропан	-	466	Нижний 2,1 Верхний 9,5
2	Пропилен	-	410	Нижний 2,3 Верхний 11,1
3	Бензол	-12	562	Нижний 1,4 Верхний 7,1
4	ИПБ	34	424	Нижний 0,68 Верхний 4,2
5	Этилбензол	24	432	Нижний 0,9 Верхний 9,4
6	Бутилбензол	40	450	Нижний 0,8 Верхний 5,8
7	Хлористый алюминий	Не горюч	Не горюч	Нижний не горюч Верхний не горюч

 

 

 

Основные физико-химические свойства изопропилбензола

 

 

            формулы:  эмпирическая      C₆H₅CH(CH₃)₂

                                                  

                                                                                 CH₃

                                                                                 _|

 

                               структурная                          ― C ―H

                                                                                    _|

                                                                                CH₃

 

 

Изопропилбензол (кумол) C₆H₅CH(CH₃)₂ – бесцветная жидкость с запахом бензола, смешивается с этанолом, диэтиловым эфиром, ацетоном, бензолом, хлороформом; растворимость в воде менее 0,01% (20º). Изопропилбензол – типичное ароматическое соединение (легко алкилируется, хлорируется, сульфируется, нитруется в ядро).

При нормальных условиях изопропилбензол представляет собой бесцветную прозрачную легкоподвижную жидкость со специфическим запахом.[2]

 

 

Таблица 3 – Физико-химические свойства ИПБ[2]

 

Молекулярный вес	120,20
Предельно-допустимая концентрация паров в воздухе рабочей зоны	50 мг/м3
Плотность	0,862 г/см3
Растворимость в воде	100 мг/л
Температура плавления	минус 96,2° С
Температура кипения	152,4°С
Температура воспламенения	424° С
Пределы взрываемости в  смеси с воздухом	0,9 ÷ 6,5 % об.
Температура вспышки  паров	34°С
Температурные пределы  воспламенения	31 ÷ 71°С
Вязкость жидкости при 25°С	0,73 сП
Вязкость жидкости при 60 °С	0,49 сП
Показатель преломления  П20	1,4911
Теплота испарения	76 ккал/кг
Теплоемкость жидкости	0,43 ккал/кг °С

 

 

 

 

 

Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

Таблица 4 – Характеристика реагентов[2]

 

№ п/п	Наименование сырья, материалов, полупродуктов	ГОСТ или ТУ	Показатели, обязательные для проверки	Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями
1.	Бензол нефтяной	ГОСТ 9572-93	Все показатели согласно ГОСТ 9572-93	Без отклонений
2.	Бензол каменноугольный  и сланцевый	ГОСТ 8448-78 с изменениями № 1, 2, 3 марок "Высшей очистки" и "для синтеза"	Все показатели согласно ГОСТ 8448-78 78 с изменениями № 1, 2, 3	Без отклонений
3.	Пропан-пропиленовая фракция	По регламенту цехов  газоразделения	а) содержание влаги не более 0,3 мг/л	Без отклонений
			б) содержание пропилена  не менее 90 % об.
			в) содержание метилацетилена не более 0,25 % об.
			г) содержание пропадиена не более 0,15 % об.
4.	Натр едкий технический	ГОСТ 2263-79 с изменениями  № 1, 2 марки РД, 1 сорт	а) содержание едкого натра (NaOH), %, не менее 10 %	Допускается изменение  концентрации в пределах 8÷12 %
5.	Алюминий хлористый  безводный	ТУ 6-01-2-88 марки  А-15; А-5; А-1	а) Внешний вид –  твердый продукт в виде порошка  или более крупных частиц от белого до серовато-белого или слабо-желтого  цвета	Без отклонений
			б) массовая доля хлористого алюминия, %, не менее 99,1 (для марки А-1); не менее 99,3 (для марки А-5); не менее 99,5 (для марки А-15)
			в) массовая доля железа (Fe), %, не более 0,01
			г) массовая доля титана в пересчете на TiCl4, %, не более 0,3
			д) массовая доля сульфатов (SO4), %, не более 0,02
			е) массовая доля тяжелых  металлов в пересчете на Pb, %, не более 0,04
7.	Сжатый воздух КИП  и А и воздух технологический  из корпусов 172 и 891	ГОСТ 17433-80 I-й класс загрязненности, ГОСТ 24484-80	а) размер твердой частицы не более 5 мкм	Без отклонений
			б) содержание твердых  частиц не более 1 мг/м3
			в) содержание воды и масла  не допускается
			г) точка росы воздуха  не выше минус 10°С
8.	Азот газообразный	По регламенту корпуса 891	Содержание азота не менее 99,7 % об.	Без отклонений