فناوری تولید استایرن با هیدروژن زدایی اتیل بنزن آلکیلاسیون در اتم کربن

کاربرد: پتروشیمی ذات: آلکیلاسیون بنزن با اتیلن با تغذیه بار بنزن خشک شده، یک کمپلکس کاتالیزوری مبتنی بر کلرید آلومینیوم، اتیلن، یک کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بنزن برگشتی به یک راکتور آلکیلاسیون انجام می شود و جرم واکنش حاصل را از کمپلکس کاتالیزوری جدا می کند، خنثی می کند. توده واکنش با قلیایی و شستن قلیایی با آب و به دنبال آن جداسازی توده واکنش توسط یکسوسازی. در این حالت، قبل از تغذیه در راکتور آلکیلاسیون، بار بنزن خشک، کمپلکس کاتالیزوری، اتیلن، کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بنزن برگشتی در حالت آشفته مخلوط شده و در شرایط آشفته نیز به راکتور آلکیلاسیون وارد می شود. نتیجه فنی: افزایش تبدیل فرآیند تولید اتیل بنزن.

این اختراع مربوط به حوزه پتروشیمی، به ویژه به فرآیند تولید اتیل بنزن از طریق آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در حضور کمپلکس کاتالیزوری مبتنی بر کلرید آلومینیوم است.

روش شناخته شده ای برای تولید اتیل بنزن وجود دارد، از جمله آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در حضور کلرید آلومینیوم، جداسازی محصول مورد نظر با یکسوسازی از بنزن و ناخالصی های هیدروکربنی واکنش نداده، خشک کردن آزئوتروپیک مخلوطی از بنزن اولیه با ناخالصی بنزن و هیدروکربن واکنش نداده. با انتشار بنزن خشک شده، بازیافت شده برای آلکیلاسیون، و کسری حاوی آب، ناخالصی های هیدروکربنی و بنزن، که در معرض تراکم برای تولید هیدروکربن و لایه های آبی قرار می گیرد (A.S. USSR No. 825466, IPC C 07 C 2/58, 15/ 02، انتشار 04/30/81).

عیب روش توصیف شده افزایش مصرف کلرید آلومینیوم و بنزن است.

روشی شناخته شده برای تولید اتیل بنزن از طریق آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در حضور کمپلکس کاتالیزوری بر پایه کلرید آلومینیوم وجود دارد (T.V. Bashkatov, Ya.L. Zhigalin. "Technology of لاستیک های مصنوعی", M., "Chemistry" ، 1980 ، صص 108-112). کمپلکس کاتالیزوری مشتق شده از کلرید آلومینیوم، اتیل کلرید، دی اتیل بنزن و بنزن به طور مداوم به ته راکتور آلکیلاسیون تغذیه می شود که به طور مداوم بنزن تازه و بازیافت شده خشک شده و همچنین اتیلن، دی اتیل بنزن اشباع شده با بنزن، و کمپلکس بازگردانی شده را دریافت می کند. محصولات آلکیلاسیون بنزن مایع از قسمت بالایی راکتور وارد مخزن ته نشینی می شوند و در آنجا به دو لایه جدا می شوند. لایه پایین - مجتمع کاتالیزوری - به راکتور بازگردانده می شود، لایه بالایی - آلکیلات - با آب مخلوط می شود تا بقایای مجتمع کاتالیزوری را از بین ببرد، با محلول آبی قلیایی خنثی شده و از قلیایی شسته می شود. در مرحله بعد، آلکیلات با جداسازی بنزن واکنش نداده در ستون اول و بازگشت آن به راکتور آلکیلاسیون، با آزادسازی محصول مورد نظر - اتیل بنزن - در ستون دوم و در ستون سوم - دی اتیل بنزن، یکسوسازی سه مرحله ای انجام می دهد. برای دیلکیلاسیون به راکتور بازگشت و پلی آلکیل بنزن ها به انبار فرستاده شد.

نقطه ضعف این روش تولید اتیل بنزن این است که تبدیل فرآیند به اندازه کافی بالا نیست - 90-95٪ برای بنزن و حدود 93٪ برای اتیلن.

روش شناخته شده ای برای تولید اتیل بنزن وجود دارد، از جمله آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در حضور یک کمپلکس کاتالیزوری مبتنی بر کلرید آلومینیوم و یکسوسازی توده واکنش (P.A. Kirpichnikov، V.V. Beresnev، L.M. Popova. "آلبوم طرح های تکنولوژیکی از تاسیسات اصلی تولید صنعت لاستیک مصنوعی” L., “Chemistry”, 1986, pp.94-97). بار بنزن خشک، کمپلکس کاتالیزوری تازه و در حال چرخش، کسر پلی آلکیل بنزن و کلرید اتیل از طریق یک کلکتور به قسمت پایین راکتور آلکیلاسیون عرضه می شود؛ اتیلن مستقیماً به قسمت پایینی راکتور عرضه می شود. از آلکیلاتور، توده واکنش به مخزن ته نشینی برای جداسازی از مجتمع کاتالیزوری در گردش و سپس برای شستشوی آب، خنثی سازی با محلول قلیایی و شستشوی آب از قلیایی فرستاده می شود. توده واکنش شسته شده با یکسوسازی با جداسازی بنزن واکنش نداده در ستون اول، اتیل بنزن تصحیح شده در ستون دوم و کسر پلی آلکیل بنزن در ستون تقطیر سوم به جداسازی داده می شود.

نقطه ضعف این روش اختلاط ضعیف اجزای عرضه شده به راکتور آلکیلاسیون و در نتیجه تبدیل پایین فرآیند است.

هدف از اختراع افزایش تبدیل فرآیند تولید اتیل بنزن است.

این مشکل با توسعه روشی برای تولید اتیل بنزن، از جمله آلکیلاسیون بنزن با اتیلن با تغذیه بار بنزن خشک، یک کمپلکس کاتالیزوری مبتنی بر کلرید آلومینیوم، اتیلن، یک کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بازگرداندن بنزن به راکتور آلکیلاسیون و جداسازی آن حل می‌شود. توده واکنش حاصل از کمپلکس کاتالیزوری، خنثی کردن توده واکنش با قلیایی و شستشو با آب از قلیایی، به دنبال جداسازی توده واکنش توسط یکسوسازی، در حالی که قبل از تغذیه آن به راکتور آلکیلاسیون، بار بنزن خشک، کمپلکس کاتالیزوری، اتیلن، کمپلکس کاتالیزوری در حال گردش و بنزن برگشتی در حالت آشفته با هم مخلوط شده و در شرایط آشفته به راکتور آلکیلاسیون وارد می شوند.

تفاوت روش پیشنهادی با روش های شناخته شده در این است که قبل از تغذیه به راکتور آلکیلاسیون، بار بنزن خشک شده، کمپلکس کاتالیزوری، اتیلن، کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بنزن برگشتی در شرایط آشفته مخلوط می شوند و همچنین تحت شرایط راکتور آلکیلاسیون وارد راکتور آلکیلاسیون می شوند. شرایط آشفته

به عنوان وسیله ای که با آن می توانید به اختلاط آشفته جریان ها دست پیدا کنید و به آنها حرکت آشفته بدهید، می توانید به عنوان مثال از یک میکسر بدون حجم مجهز به بخش های گیج کننده-دیفیوزر یا حلقه های Raschig بارگذاری شده در لوله یا هر وسیله شناخته شده دیگری استفاده کنید. مواد مقاوم در برابر مواد شیمیایی یا با پوشش محافظ مقاوم در برابر مواد شیمیایی.

با توجه به روش پیشنهادی اتیل بنزن به صورت زیر بدست می آید.

فرآیند آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در یک راکتور آلکیلاسیون ستونی در دمای 125-140 درجه سانتی گراد و فشار بالای 0.12-0.25 مگاپاسکال انجام می شود. بار بنزن خشک، یک کمپلکس کاتالیزوری مبتنی بر کلرید آلومینیوم، اتیلن، یک کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بنزن برگشتی به طور مداوم از طریق یک دستگاه توربولایز به قسمت پایینی راکتور آلکیلاسیون وارد می شوند. همه اجزا در حالت آشفته مخلوط شده و در شرایط جریان آشفته وارد راکتور می شوند. از راکتور آلکیلاسیون، توده واکنش به مخزن ته نشینی وارد می شود تا مجتمع کاتالیزوری در حال گردش ته نشین شود. کمپلکس کاتالیزوری چرخشی ته نشین شده از ته مخزن ته نشینی خارج شده و به راکتور آلکیلاسیون بازگردانده می شود. برای حفظ فعالیت کمپلکس کاتالیزوری، اتیل کلرید به خط کمپلکس کاتالیزوری چرخشی عرضه می شود. سپس، توده واکنش وارد میکسر می شود، جایی که با آب اسیدی در نسبت جرم آب: واکنش حداقل 1:1 مخلوط می شود. توده واکنش از آب در یک مخزن ته نشینی می نشیند، از آنجا که لایه بالایی - جرم واکنش - برای شستشو با آب و سپس خنثی سازی با محلول قلیایی 2-10٪ وارد ستون شستشو می شود. توده واکنش خنثی شده وارد ستون می شود تا از قلیایی با آب شسته شود. شستن توده واکنش از قلیایی را می توان با آب یا میعانات بخار انجام داد. توده واکنش شسته شده برای جداسازی به اولین ستون تقطیر وارد می شود، جایی که بنزن واکنش نداده به عنوان تقطیر جدا شده و برای خشک شدن فرستاده می شود. محصول پایینی ستون اول وارد ستون تقطیر دوم می شود. محصول مورد نظر، اتیل بنزن، از تقطیر ستون جدا می شود و محصول پایین به ستون تقطیر سوم وارد می شود، جایی که بخش هایی از دی اتیل بنزن و پلی آلکیل بنزن ها به عنوان یک تقطیر جدا می شوند.

اجرای روش با مثال های زیر نشان داده شده است.

مخلوط بنزن خشک، یک کمپلکس کاتالیزوری بر پایه کلرید آلومینیوم، اتیلن، یک کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بنزن برگشتی به طور مداوم از طریق یک میکسر بدون حجم مجهز به بخش های پخش کننده-گیج کننده وارد قسمت پایینی راکتور آلکیلاسیون می شوند. همه اجزا در حالت آشفته مخلوط شده و در شرایط جریان آشفته وارد راکتور می شوند. فرآیند آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در یک راکتور آلکیلاسیون ستونی در دمای 130 درجه سانتی گراد و فشار بالای 0.20 مگاپاسکال انجام می شود. از راکتور آلکیلاسیون، جرم واکنش وارد مخزن ته نشینی می شود تا کمپلکس کاتالیزوری در حال گردش را ته نشین کند. کمپلکس کاتالیزوری چرخشی ته نشین شده از ته مخزن ته نشینی خارج شده و به راکتور آلکیلاسیون بازگردانده می شود. سپس، توده واکنش وارد میکسر می شود، جایی که با آب اسیدی در نسبت جرم آب: واکنش حداقل 1:1 مخلوط می شود. توده واکنش از آب در یک مخزن ته نشینی می نشیند، از آنجا که لایه بالایی - جرم واکنش - برای شستشو با آب و سپس خنثی سازی با محلول قلیایی 2-10٪ وارد ستون شستشو می شود. نسبت حجمی محلول قلیایی به جرم واکنش در 1:1 حفظ می شود. توده واکنش خنثی شده وارد ستون می شود تا از قلیایی با آب شسته شود. توده واکنش شسته شده برای جداسازی به اولین ستون تقطیر وارد می شود، جایی که بنزن واکنش نداده به عنوان تقطیر جدا شده و برای خشک شدن فرستاده می شود. محصول پایینی ستون اول وارد ستون تقطیر دوم می شود. تقطیر ستون محصول مورد نظر - اتیل بنزن، حاوی 99.8٪ وزنی را آزاد می کند. اتیل بنزن، و محصول پایین به ستون تقطیر سوم وارد می شود، جایی که بخش هایی از دی اتیل بنزن و پلی آلکیل بنزن ها به عنوان یک تقطیر جدا می شوند. تبدیل فرآیند برای بنزن 97٪ است، برای اتیلن - 95٪.

اتیل بنزن به همان روشی که در مثال 1 توضیح داده شد تولید می شود، اما اختلاط بار بنزن خشک شده، کمپلکس کاتالیزوری، اتیلن، کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بنزن برگشتی قبل از تغذیه در راکتور آلکیلاسیون در لوله ای پر از حلقه های راشیگ انجام می شود.

تبدیل فرآیند برای بنزن 98٪ است، برای اتیلن - 95.5٪.

همانطور که از مثال های بالا مشاهده می شود، اختلاط اولیه بار بنزن خشک شده، کمپلکس کاتالیزوری، اتیلن، کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بنزن برگشتی در شرایط آشفته قبل از وارد شدن به راکتور آلکیلاسیون و تامین تمام اجزای آلکیلاسیون در شرایط آشفته این امکان را فراهم می کند. دستیابی به نرخ تبدیل بالا در تولید اتیل بنزن.

روشی برای تولید اتیل بنزن، شامل آلکیلاسیون بنزن با اتیلن با تغذیه بار بنزن خشک، کمپلکس کاتالیزوری مبتنی بر کلرید آلومینیوم، اتیلن، کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بازگشت بنزن به راکتور آلکیلاسیون، جداسازی توده واکنشی حاصل از کاتا. پیچیده، خنثی کردن توده واکنش با قلیایی و شستن قلیایی با آب و به دنبال آن جداسازی توده واکنش توسط یکسوسازی، مشخصه آن این است که قبل از وارد کردن به راکتور آلکیلاسیون، بار بنزن خشک، کمپلکس کاتالیزوری، اتیلن، کمپلکس کاتالیزوری در حال چرخش و بنزن برگشتی در حالت آشفته مخلوط می شوند و در شرایط آشفته به راکتور آلکیلاسیون تغذیه می شوند.

1-4 - ستون های تقطیر. I - میعانات هیدروکربنی؛ II - اتیل بنزن برای بازیافت در زیر سیستم راکتور. III - کسر بنزن-تولوئن؛ IV - استایرن؛ V - رزین ها.

در یک ستون تقطیر 1 مقدار اصلی اتیل بنزن همراه با بنزن و تولوئن جدا می شود.

در ستون 3 تمام اتیل بنزن و بخشی از استایرن به صورت تقطیر تقطیر می شود. این کسر به عنوان غذا به ستون برگردانده می شود 1. بنابراین ستون ها 1-3 به عنوان یک مجتمع سه ستونی عمل می کند.

خالص سازی نهایی استایرن از رزین ها در یک ستون انجام می شود 4 (اغلب برای این کار از مکعب تقطیر استفاده می شود). تمام ستون های حاوی استایرن تحت خلاء زیاد کار می کنند به طوری که دمای مکعب از 100 درجه سانتی گراد تجاوز نمی کند.

بیایید برخی از ویژگی های طرح جداسازی فن آوری فوق را در نظر بگیریم. در چنین طرح تولیدی، معمولاً از یک نوع استفاده می شود که در آن دومین جداسازی مشخص شده در مرحله اول انجام می شود. یعنی در ستون اول، بنزن و تولوئن همراه با اتیل بنزن تقطیر می شوند و سپس اجزای بسیار فرار از اتیل بنزن تقطیر می شوند. از نظر هزینه انرژی، این گزینه سود کمتری دارد. با این حال، با توجه به واکنش پذیری استایرن (فعالیت بالا و توانایی ترموپلیمریزاسیون)، این گزینه ارجح تر است. علاوه بر این، اگر محتوای اندک بنزن و تولوئن را در مخلوط واکنش در نظر بگیریم.

با توجه به واکنش پذیری بالای استایرن، معمولاً برای جداسازی جفت اتیل بنزن-استایرن از "یکسوسازی مضاعف" استفاده می شود که این امکان را به وجود می آورد که مقاومت هیدرولیکی ستون های تقطیر و در نتیجه دما در سکوها را کاهش دهد که نباید بیشتر از آن باشد. 100 درجه سانتیگراد (با خلاء مورد نیاز). در این دما است که ترموپلیمریزاسیون استایرن آغاز می شود.

به طور کلی، هرگونه "تصحیح مضاعف" هم از نظر هزینه انرژی و هم از نظر هزینه سرمایه غیرقابل قبول است. استفاده از این گزینه یک اقدام ضروری است. در این مورد، دو گزینه برای "تصحیح مضاعف" امکان پذیر است (شکل 3.4، آ,ب).

طراحی فن آوری اصلاح "دوگانه":

آ- گزینه I ب- گزینه دوم؛ 1-2 - ستون های تقطیر. I - مخلوط اتیل بنزن و استایرن؛ II - استایرن و پلیمرها؛ III - اتیل بنزن.

در گزینه اول، در ستون اول، همراه با تقطیر کامل اتیل بنزن (یا یک جزء بسیار فرار برای هر سیستم دیگری)، بخشی از استایرن تقطیر می شود. در این حالت، نسبت بین اتیل بنزن و استایرن در تقطیر ستون اول به گونه ای انتخاب می شود که مایع پایینی ستون 2 در ترکیب تقریباً با ترکیب مخلوط اولیه ستون مطابقت داشته باشد. 1.

در گزینه دوم در ستون 1 اتیل بنزن خالص تقطیر می شود. در مکعب این ستون مقداری اتیل بنزن باقی می ماند که در خلاء قابل قبول اجازه می دهد دمایی را بیش از 100 درجه سانتیگراد حفظ کند.

در ستون 2 اتیل بنزن باقیمانده به صورت تقطیر همراه با استایرن تقطیر می شود که مقدار آن با نسبت اتیل بنزن و استایرن در مخلوط اولیه ستون اول تعیین می شود.

در مورد جداسازی اتیل بنزن و استایرن، ممکن است اولویت به اولین گزینه "تصحیح مضاعف" داده شود که در ستون 2 تنها بخشی از استایرن گرم می شود، در حالی که در گزینه دوم تمام استایرن در مکعب های هر دو ستون گرم می شود و این حتی در خلاء منجر به تلفات آن در اثر ترموپلیمریزاسیون می شود. درست است، تفاوت زیاد در هزینه های انرژی می تواند اتلاف استایرن را جبران کند، اما این نیاز به مقایسه دقیق تری دارد.

برای حل مشکل جداسازی جفت "اتیل بنزن - استایرن"، می توان یک نوع با یک ستون پر شده با یک بسته بندی با مقاومت هیدرولیکی کم پیشنهاد داد. در این حالت با توجه به جریانهای رفلاکس زیاد، در طول ارتفاع ستون مقادیر متفاوتی جریان مایع و بخار وجود خواهد داشت. بنابراین برای عملکرد پایدار یک ستون پک شده، قطرهای مختلف قسمت های بالایی و پایینی ستون مورد نیاز است. چنین ستونی امکان جداسازی این جفت از اجزا را در دمایی در مکعب ستون که بیش از 100 درجه سانتیگراد نباشد، ممکن می سازد.

ستون بسته بندی شده با قطعات تقویت کننده و فرسوده با قطرهای مختلف:

I - مخلوط اتیل بنزن و استایرن؛ II - استایرن و پلیمرها؛ III - اتیل بنزن.

اصول فناوری تولید استایرن با هیدروژن زدایی اتیل بنزن.

· فناوری تولید استایرن با هیدروژن زدایی اتیل بنزن یک فرآیند شیمیایی یک مرحله ای است.

· اتیل بنزن موجود، به دست آمده از آلکیلاسیون بنزن با الفین ها، به عنوان ماده اولیه استفاده می شود.

· راه حل های تکنولوژیکی مورد استفاده در صنعت با وارد کردن بخار بین دو یا سه لایه کاتالیزور، استفاده از دستگاه های تبادل حرارتی تعبیه شده در راکتور و همچنین

· یک سیستم کاتالیزوری موثر، با گزینش پذیری نسبتاً بالا در حدود 90٪، امکان دستیابی به تبدیل اتیل بنزن را در یک پاس در سطح 60-75٪ فراهم می کند.

· جریان گردش مجدد بنزن، اتصال زیرسیستم های جداسازی و راکتور این فناوری، تبدیل کامل مواد اولیه را تضمین می کند.

کاهش هزینه های انرژیفرآیند هیدروژن زدایی را می توان نه تنها از طریق تبادل گرمای موثر بین جریان های ورودی و خروجی، بلکه از طریق استفاده نیز به دست آورد. به جای بخار آب(حامل انرژی و رقیق کننده) گاز بی اثر. در این حالت، گرما باید بین لایه های کاتالیست با استفاده از مبدل های حرارتی داخلی تامین شود. جایگزینی بخار با گاز بی اثر (نیتروژن، CO 2) از تبخیر مکرر و متراکم شدن آب که گرمای نهان تبخیر بالایی دارد، جلوگیری می کند. در این صورت هزینه های تصفیه میعانات آب آلوده به ترکیبات معطر نیز کاهش می یابد و مصرف کلی آب در تولید کاهش می یابد.

یکی از اجزای مهم فناوری است زیر سیستم جداسازی. در این مورد، همانطور که قبلا ذکر شد، عامل مهمی که بر عملکرد کلی فناوری تأثیر می گذارد، حالت های جداسازی اصلاح است. آنها باید شرایطی را فراهم کنند که در آن شرایط وجود نداشته باشد ترموپلیمریزاسیون استایرن. از نظر انرژی، به جای یکسوسازی مضاعف، از یک ستون پر با مقاومت هیدرولیکی کم یا طرحی از کمپلکس های یکسوسازی هتروآزئوتروپیک استفاده شود.

سرانجام، ماهیت ناهمگن کاتالیزوری فرآیندبه شما امکان می دهد به سادگی دستگاه ها و خطوط تکنولوژیکی با ظرفیت واحد بزرگ ایجاد کنید.

ویژگی های کف یکسو کننده استایرن و روش های فرآوری آنها.

فرآیندهای پتروشیمی پیچیده ترین صنایع شیمیایی هستند، زیرا تولید بسیاری از مونومرها با تشکیل تعداد زیادی از محصولات ثانویه و فرعی و ضایعات همراه است. بازده اقتصادی تولید تا حد زیادی به روش های دفع زباله بستگی دارد.

برای رسیدن به این هدف، در حال حاضر از دو روش استفاده می شود: سوخت و مواد شیمیایی. مزیت روش دوم غیرقابل انکار است، زیرا این امر به طور منطقی مسئله مواد خام را حل می کند، زیرا بسیاری از ضایعات تولیدی حاوی تعدادی مونومر و ترکیبات آلی ارزشمند هستند. برعکس، سوزاندن باعث آلودگی جو، خوردگی تجهیزات و از بین رفتن مقادیر زیادی از منابع مادی ثانویه می شود.

هنگام جداسازی و تصفیه استایرن در طی فرآیند یکسوسازی، بقایای کف جمع می شوند که دفع آنها بسیار مهم است. آنها حاوی تعداد زیادی ترکیبات آلی مختلف از جمله استایرن مونومر هستند که استخراج کامل آن در ستون های تقطیر حاصل نمی شود.

بسته به شرایط تفکیک روغن کوره، محتوای استایرن در کف تقطیر ممکن است متفاوت باشد. از 10 تا 50 درصدو پلی استایرن - 15-70 %.

معرفی در سال‌های اخیر بازدارنده‌های بسیار مؤثر پلیمریزاسیون حرارتی استایرن در طول تولید آن، کاهش قابل توجهی مقدار استایرن و پلی استایرن باقی‌مانده در CORS را ممکن ساخته است. این منجر به این واقعیت شد که سنتز عامل تشکیل دهنده فیلم بی‌امید بود و روش اصلی بازیافت CORS استفاده از آن به عنوان افزودنی برای سوخت دیگ بخار شد. موضوع بازیافت KORS چندین دهه است که با آن سروکار داشته است، اما همچنان مرتبط است.

ترکیب بقایای کف از یکسوسازی استایرن را می توان تقریباً با سه گروه از مواد نشان داد.

مونومرها

پلیمرها و

محصولات سنتز آلی.

در نتیجه تحقیقات، حدود 95 درصد از مواد موجود در CORS شناسایی شدند.

بسته به روش‌های تولید استایرن، حالت عملکرد راکتور، عمر مفید کاتالیزور، حالت عملکرد ستون‌های تقطیر، سیستم بازدارندگی مورد استفاده و زمان ماندن در استریپرها، ترکیب CORS بسیار متفاوت است.

اجزای اصلی موجود در CORS که در طی تولید استایرن از هیدروژن زدایی اتیل بنزن تشکیل می شوند، عبارتند از: استایرن، متیل استایرن ها، اتیل بنزن، پلی استایرن، دی وینیل بنزن، نفتالین، دی فنیل، مواد "سبک" ناشناس، باقیمانده های "سنگین" با جوش بالا و غیره.

بر اساس اجزای ترکیب KORS می توان روش های زیر را برای پردازش آن پیشنهاد کرد:

1) تقسیم KORS به کسریبا استفاده کامل یا جزئی بیشتر آنها.

2) جداسازی قطعه پلیمری از CORSعمدتاً با هدف استفاده از پلیمر استایرن به عنوان پایه ای برای به دست آوردن ترکیبات تشکیل دهنده فیلم مرتبط است.

جداسازی پلیمر با دو روش تقطیر اجزای فرار و استخراج پیشنهاد شد. لازم به ذکر است که وزن مولکولی پلی استایرن در کف در محدوده نسبتاً گسترده ای از 1000 تا 110000 متغیر است، بنابراین تلاش برای جداسازی و استفاده از پلی استایرن با مشکلات قابل توجهی روبرو است.

3) بازیافت مستقیم KORSبا به دست آوردن یک محصول ارزشمند برای استفاده بیشتر از آن.

بازیافت مستقیم KORS - دو جهت در این مسیر در نظر گرفته شده است:

استفاده از CORS به عنوان نرم کننده و

برای به دست آوردن مواد تشکیل دهنده فیلم.

تعدادی از کارها با هدف استفاده از CORS در ساخت و ساز جاده ها به عنوان جزئی از روسازی های آسفالتی- قیر که چسبندگی به شن و کشش با خاک را بهبود می بخشد، انجام شده است. با این حال، این استفاده از CORS بیهوده است. این در درجه اول به دلیل سمیت آن است. استایرن مونومر در KORS به میزان قابل توجهی بیشتر از حد مجاز استانداردهای بهداشتی وجود دارد. بنابراین، بیشتر مطالعات با هدف استفاده از CORS به گونه ای انجام شده است که از طریق پلیمریزاسیون، محتوای استایرن مونومر در محصول حاصل را کاهش دهد.

4) خنثی سازی CORS، به عنوان یک قاعده، احتراق به شکل محلول - سوخت مایع.

فرآیند خنثی سازی CORS با سمیت آن - عمدتاً استایرن باقیمانده موجود در آن و همچنین وجود یک محصول سرطان زا بسیار سمی و خطرناک - 3،4-بنزو (a) پیرن (تا 3000 میلی گرم بر کیلوگرم) تعیین می شود. روش کلاسیک خنثی سازی - سوزاندن CORS در کوره های ویژه - با این واقعیت که محتوای پلیمر در آن متفاوت است، پیچیده است. در نتیجه، مقدار زیادی دوده در حین احتراق تشکیل می شود که حاوی حداکثر 120000 میکروگرم بر کیلوگرم 3،4-benzo(a)pyrene است. هنگام سوزاندن CORS حاوی گوگرد به عنوان یک بازدارنده، مقدار زیادی دی اکسید گوگرد تشکیل می شود که همچنین نیاز به جذب یا خنثی سازی دارد.

5) از نظر فناوری پیشرفته تر است احتراق CORS در محلول تولوئنیا حلال دیگری، به عنوان مثال رزین های پلی آلکیل بنزن. این روش توسط اکثر کارخانه های تولید کننده استایرن استفاده می شود.

به عنوان مثال، در OJSC Angarsknefteorgsintez، KORS به عنوان سوخت هنگام سوزاندن آب آلوده به مواد شیمیایی در کوره های حرارتی مخلوط با نفت سوخت زغال سنگ استفاده شد؛ در OJSC Nizhnekamskneftekhim، راه اندازی و توسعه ظرفیت یک کارخانه بازیافت زباله مایع انجام شد.

آلکیلاسیون فرآیند معرفی گروه های آلکیل به مولکول های مواد آلی و برخی مواد معدنی است. این واکنش ها برای سنتز ترکیبات آروماتیک آلکیله شده در هسته، ایزوپارافین ها، بسیاری از مرکاپتان ها و سولفیدها، آمین ها، مواد با پیوند اتری، ترکیبات عنصری و آلی فلزی، محصولات فرآوری آلفا اکسیدها و استیلن از اهمیت عملی بسیار بالایی برخوردار هستند. فرآیندهای آلکیلاسیون اغلب مراحل میانی در تولید مونومرها، مواد شوینده و غیره هستند.

خصوصیات فرآیندهای آلکیلاسیون

طبقه بندی واکنش های آلکیلاسیونمنطقی ترین طبقه بندی فرآیندهای آلکیلاسیون بر اساس نوع پیوند تازه تشکیل شده است.

آلکیل هاگودالآیونتوسطاتم کربن(سی-الکیلیرویون)شامل جایگزینی اتم هیدروژن واقع در اتم کربن با یک گروه آلکیل است. پارافین ها قادر به این جایگزینی هستند، اما آلکیلاسیون بیشتر برای ترکیبات معطر معمول است (واکنش فریدل کرافت):

آلکیلاسیون توسط اتماکسیژنوگوگرد(O- واس-آلکیلاسیون)واکنشی است که در آن یک گروه آلکیل به یک اتم اکسیژن یا گوگرد متصل می شود:

آلکیلاسیون توسطاتم نیتروژن (ن-آلکیلاسیون)شامل جایگزینی اتم های هیدروژن در آمونیاک یا آمین ها با گروه های آلکیل است. این مهم ترین روش برای سنتز آمین ها است:

همانند واکنش های هیدرولیز و هیدراتاسیون، N-alkylation اغلب به عنوان آمونولیز (یا آمینولیز) ترکیبات آلی طبقه بندی می شود.

آلکیلاسیون توسطاتم ها دیگران عناصر(سی-, سرب-، A1-آلکیلاسیون)هنگامی که گروه آلکیل مستقیماً به هترو اتم متصل می شود، مهمترین مسیر برای تهیه ترکیبات عنصری و آلی فلزی است:

طبقه بندی دیگر واکنش های آلکیلاسیون بر اساس تفاوت در ساختار گروه آلکیل وارد شده به یک ترکیب آلی یا معدنی است.

گروه آلکیلین ممکن است آلیفاتیک اشباع (مانند اتیل و ایزوپروپیل) یا حلقوی باشد. در مورد دوم، واکنش گاهی اوقات نامیده می شود سیکلوآلکیلاسیون:

هنگامی که یک گروه فنیل یا به طور کلی آریل معرفی می شود، یک پیوند مستقیم با اتم کربن حلقه آروماتیک تشکیل می شود - آریلاسیون:

معرفی گروه وینیل (وینیلاسیون)جایگاه ویژه ای را اشغال می کند و عمدتاً با کمک استیلن انجام می شود:

مهم ترین واکنش برای معرفی گروه های آلکیل جایگزین، فرآیند است β-اکسیالقرقرهوگودالآنیا(در مورد خاص اکسی استیلاسیون، طیف گسترده ای از واکنش های اکسید الفین را پوشش می دهد:

عوامل آلکیله کننده و کاتالیزورها.

توصیه می شود همه عوامل آلکیله کننده را با توجه به نوع پیوندی که در حین آلکیل شدن در آنها می شکند به گروه های زیر تقسیم کنید:

ترکیبات غیر اشباع (الفین ها و استیلن)، که در آنها پیوند π-الکترون بین اتم های کربن شکسته می شود.

مشتقات کلردار با اتم کلر به اندازه کافی متحرک که می تواند تحت تأثیر عوامل مختلف جایگزین شود.

الکل ها، اترها و استرها، به ویژه اکسیدهای الفین، که در آنها پیوند کربن-اکسیژن در طول آلکیلاسیون شکسته می شود.

الفین ها(اتیلن، پروپیلن، بوتن ها و دستگاه های اصلاح کننده پروپیلن بالاتر) به عنوان عوامل آلکیله کننده اهمیت اولیه دارند. به دلیل کم هزینه بودن، سعی می کنند در تمامی موارد تا حد امکان از آنها استفاده کنند. آنها کاربرد اصلی خود را در C-alkylation پارافین ها و ترکیبات معطر یافتند. آنها برای N-alkylation قابل استفاده نیستند و همیشه برای S- و O-alkylation و سنتز ترکیبات آلی فلزی موثر نیستند.

آلکیلاسیون با الفین ها در بیشتر موارد از طریق یک مکانیسم یونی از طریق تشکیل میانی کربوکاتیون ها اتفاق می افتد و توسط اسیدهای پروتیک و آپروتیک کاتالیز می شود:

واکنش الفین ها در واکنش های این نوع با تمایل آنها به تشکیل کربوکاتیون ها تعیین می شود:

این بدان معنی است که طویل شدن و انشعاب زنجیره کربن در الفین به طور قابل توجهی توانایی آلکیل شدن آن را افزایش می دهد.

مشتقات کلرعوامل آلکیله کننده با وسیع ترین دامنه عمل هستند. آنها برای C-، O-، S- و N-alkylation و برای سنتز بیشتر ترکیبات عنصری و آلی فلزی مناسب هستند. استفاده از مشتقات کلردار برای آن دسته از فرآیندهایی که نمی توان آنها را با الفین ها جایگزین کرد یا زمانی که مشتقات کلردار ارزان تر و در دسترس تر از الفین ها هستند، منطقی است.

اثر آلکیله کنندگی مشتقات کلر خود را در سه نوع مختلف برهمکنش نشان می دهد: در واکنش های الکتروفیلیک، در طول جایگزینی هسته دوست و در فرآیندهای رادیکال آزاد. مکانیسم جایگزینی الکتروفیل عمدتاً مشخصه آلکیلاسیون در اتم کربن است، اما برخلاف الفین ها، واکنش ها فقط توسط اسیدهای آپروتیک (کلریدهای آلومینیوم و آهن) کاتالیز می شوند. در حالت محدود کننده، فرآیند با تشکیل میانی یک کربوکاتیون رخ می دهد

بنابراین، واکنش آلکیل کلریدها به قطبی شدن پیوند C-C1 یا به پایداری کربوکاتیون ها بستگی دارد و با ازدیاد طول و انشعاب گروه آلکیل افزایش می یابد: CH3-CH 2 C1.< (СН 3) 2 СНС1 < (СН 3) 3 СС1

الکل ها و اترهاقادر به واکنش های C-، O-، N- و S-آلکیلاسیون است. اترها همچنین شامل اکسیدهای الفین هستند که اترهای داخلی گلیکول ها هستند و از بین تمام اترها، تنها اکسیدهای الفین عملاً به عنوان عوامل آلکیله کننده استفاده می شوند. الکل ها برای آلکیلاسیون O و N در مواردی که ارزان تر و در دسترس تر از مشتقات کلردار هستند استفاده می شود. برای شکستن پیوند آلکیل-اکسیژن آنها، کاتالیزورهای اسیدی مورد نیاز هستند:

آلکیلاسیون در اتم کربن

فرآیندهای این نوع شامل واکنش های عملا مهم آلکیلاسیون ترکیبات معطر به هسته و واکنش های آلکیلاسیون پارافین ها می باشد. به طور کلی، آنها را می توان به فرآیندهای آلکیلاسیون در اتم های کربن معطر و اشباع تقسیم کرد

مکانیسم واکنش بیشتر مشتقات کلردار و اولئین ها به عنوان عوامل آلکیله کننده در صنعت استفاده می شوند. استفاده از الکل ها کمتر موثر است، زیرا در حین آلکیلاسیون با الکل ها، کلرید آلومینیوم تجزیه می شود و اسیدهای پروتیک با آب حاصل رقیق می شوند. در هر دو حالت کاتالیست غیرفعال می شود که باعث مصرف زیاد آن می شود.

هنگام واکنش با مشتقات کلردار یا الفین ها، AlCl 3 فقط در مقادیر کاتالیزوری مصرف می شود. در حالت اول، اتم کلر را فعال می کند و یک کمپلکس یا کربوکاتیون بسیار قطبی را تشکیل می دهد که با الفین ها فقط در حضور کوکاتالیست - HC1 رخ می دهد:

در واقع، در حین کاتالیز توسط مجموعه ای از کلرید آلومینیوم با یک هیدروکربن، پروتون لازم برای این کار در حال حاضر به شکل یک کمپلکس α وجود دارد. به یک مولکول الفین منتقل می شود و کربوکاتیون حاصل به ترکیب آروماتیک حمله می کند و کل واکنش در لایه مجتمع کاتالیزوری رخ می دهد که پیوسته لیگاندهای خود را با لایه هیدروکربنی مبادله می کند. کربوکاتیون حاصل (یا کمپلکس بسیار قطبی شده) سپس به هسته آروماتیک حمله می کند و واکنش از طریق کمپلکس r میانی و کربوکاتیون انجام می شود و به دنبال آن یک مرحله سریع انتزاع پروتون انجام می شود:

ساختار گروه آلکیل در محصول حاصل با قانون مربوط به تشکیل میانی پایدارترین کربوکاتیون تعیین می شود. (ترت-> دومین-> دوباره).بنابراین، در مورد الفین های پایین تر، آلکیل بنزن اولیه (اتیل بنزن) فقط از اتیلن، آلکیل بنزن ثانویه از پروپیلن (ایزوپروپیل بنزن) و ترت-بوتیل بنزن از ایزوبوتن تشکیل می شود:

با این حال، در طول آلکیلاسیون با الفین های بالاتر و مشتقات کلر، ایزومریزاسیون گروه های آلکیل مشاهده می شود که قبل از آلکیل شدن اتفاق می افتد، زیرا آلکیل بنزن ها دیگر قادر به انجام آن نیستند. این ایزومریزاسیون در جهت تشکیل میانی پایدارترین کربوکاتیون انجام می شود، اما بدون ایجاد اختلال در اسکلت کربنی گروه آلکیل، اما فقط با حرکت مرکز واکنش. در نتیجه، مخلوطی از sec-alkylbenzenes از مشتقات کلردار و الفین ها با زنجیره مستقیمی از اتم های کربن به دست می آید.

و در میان ترکیبات زنجیره شاخه - عمدتاً سوم آلکیل بنزن ها

تأثیر ساختار یک ترکیب آروماتیک در طی واکنش های آلکیلاسیون به طور کلی مانند سایر فرآیندهای جایگزینی الکتروفیلیک در حلقه آروماتیک است، اما ویژگی های خاص خود را دارد. واکنش آلکیلاسیون با حساسیت نسبتا کم به جانشین های الکترون دهنده در هسته مشخص می شود. بنابراین، تأثیر فعال کننده گروه های آلکیل و هسته های متراکم در طول کاتالیز واکنش A1C1 3 به صورت زیر تغییر می کند (برای بنزن، مقدار 1 در نظر گرفته می شود):

جایگزین های الکترون خارج کننده به شدت حلقه آروماتیک را غیرفعال می کنند. کلروبنزن تقریباً 10 برابر کندتر از بنزن آلکیل می شود و گروه های کربونیل، کربوکسی، سیانو و نیترو منجر به غیرفعال شدن کامل حلقه معطر می شوند که در نتیجه مشتقات مربوطه اصلاً قادر به آلکیل شدن نیستند. این باعث می شود که واکنش آلکیلاسیون به طور قابل توجهی از سایر فرآیندهای جایگزینی در حلقه آروماتیک مانند کلرزنی و سولفوناسیون متفاوت باشد.

قوانین جهت گیری آلکیلاسیون به طور کلی مشابه سایر واکنش های جایگزینی آروماتیک الکتروفیل است، اما ساختار محصول بسته به کاتالیزورها و شرایط واکنش می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. بنابراین، جایگزین‌های اهداکننده الکترون و اتم‌های هالوژن، جایگزینی بیشتر را عمدتاً به جفت-و ارتوبا این حال، موقعیت، تحت شرایط سخت‌تر و به‌ویژه زمانی که توسط کلرید آلومینیوم کاتالیز می‌شود، ایزومریزاسیون همولوگ‌های بنزن با مهاجرت درون مولکولی گروه‌های آلکیل و تشکیل مخلوط‌های تعادلی رخ می‌دهد که در آن ایزومرهای پایدارتر ترمودینامیکی غالب هستند.

آلکیلاسیون متوالیهنگامی که آلکیلاسیون ترکیبات معطر در حضور هر کاتالیزوری، جایگزینی متوالی اتم های هیدروژن با تشکیل مخلوطی از محصولات با درجات مختلف آلکیلاسیون اتفاق می افتد. به عنوان مثال، متیلاسیون و اتیلاسیون بنزن منجر به تولید هگزا آلکیل بنزن می شود.

پروپیلاسیون - برای به دست آوردن تترا ایزوپروپیل بنزن و غیره. هر یک از واکنش ها در دماهای متوسط عملاً برگشت ناپذیر است. بنابراین، ثابت های تعادلی برای سنتز اتیل بنزن از اتیلن و بنزن در دمای 0، 200 و 500 درجه سانتی گراد به ترتیب 6-10 11، 2.2-10 4 و 1.9 است. با این حال، با کاتالیز AlCl3 و شرایط نسبتاً سخت کاتالیز با آلومینوسیلیکات ها و زئولیت ها، یک واکنش ترانس آلکیلاسیون برگشت پذیر (عدم تناسب) با مهاجرت بین مولکولی گروه های آلکیل رخ می دهد:

با همان کاتالیزورها، ایزومریزاسیون برگشت پذیر مورد بحث در بالا نیز با مهاجرت درون مولکولی گروه های آلکیل رخ می دهد، در نتیجه متا ایزومر در بین دی آلکیل بنزن ها، ایزومر 1،3،5 در بین تری آلکیل بنزن ها و غیره غالب می شود:

توانایی گروه های آلکیل برای مهاجرت در توالی زیر تغییر می کند (CH 3) 3 C > (CH 3) 2 CH > CH 3 - CH 2 > CH 3، و با کمپلکس فعال کلرید آلومینیوم، این واکنش ها به سرعت در حال انجام است. دمای اتاق، در حالی که متیل بنزن ها نیاز به حرارت طولانی مدت دارند.

بنابراین، در حین کاتالیز با اسیدهای پروتیک، و در شرایط ملایم تر با سایر کاتالیزورها، ترکیب محصولات آلکیلاسیون توسط عوامل جنبشی تعیین می شود و با AlC1 3 و در شرایط شدیدتر کاتالیز با آلومینوسیلیکات ها و زئولیت ها، ترکیب تعادلی ایزومرها و ترتیبی است. محصولات آلکیلاسیون در نهایت می تواند ایجاد شود. این امر هنگام انتخاب نسبت مولی بهینه معرف ها در طول آلکیلاسیون، که توسط هزینه های اقتصادی تشکیل پلی آلکیل بنزن ها و بازگشت بنزن اضافی تعیین می شود، اهمیت زیادی دارد.

واکنش های نامطلوب.علاوه بر آموزش که قبلاً مورد بحث قرار گرفت

در طول آلکیلاسیون پلی آلکیل بنزن ها، تشکیل رزین، تخریب گروه های آلکیل و پلیمریزاسیون الفین ها نامطلوب است.

تشکیل رزین شامل تولید ترکیبات معطر متراکم با نقطه جوش بالا است. از محصولات مشابه، دی‌آری‌آل‌کان، تری‌آری‌لیندان‌ها، دی‌آری‌لفین‌ها و غیره در حین آلکیل‌کردن بنزن یافت شد، وقتی نفتالین آلکیله شد، رزین بیشتری به‌دست آمد و دینافیل و سایر مواد با حلقه‌های متراکم در آن یافت شد. تشکیل رزین به ویژه با افزایش دما قابل توجه است.

همین شرایط منجر به تخریب نامطلوب گروه های آلکیل و تشکیل محصول جانبی آلکیل بنزن ها با گروه آلکیل کوتاه تر می شود. بنابراین، هنگام واکنش با پروپیلن، اتیل بنزن به عنوان یک محصول جانبی، با اتیلن - تولوئن، و غیره تولید می شود. چنین تخریب به ویژه در طول آلکیلاسیون با آلکیل هالیدها و الفین ها با یک زنجیره کربن به اندازه کافی قابل توجه است. تخریب احتمالاً در مرحله برش کربوکاتیون تشکیل شده از عامل آلکیله کننده رخ می دهد.

در نهایت، تشکیل پلیمرها در نتیجه برهمکنش متوالی یک کربوکاتیون با یک الفین رخ می دهد:

پلیمرها وزن مولکولی کمی دارند و وقتی غلظت الفین در فاز مایع کاهش می‌یابد، تشکیل آنها با وجود هیدروکربن‌های آروماتیک اضافی سرکوب می‌شود.

سینتیک فرآیند.خود واکنش آلکیلاسیون با کمپلکس واکنش‌دهنده کلرید آلومینیوم بسیار سریع انجام می‌شود، با هم زدن مکانیکی یا حباب شدید الفین‌های گازی از طریق توده واکنش بسیار تسریع می‌شود و در ناحیه انتشار یا نزدیک به آن ادامه می‌یابد. سرعت آن با افزایش فشار افزایش می یابد، اما کمی به دما بستگی دارد و انرژی فعال سازی کمی دارد. در همان زمان، وابستگی معمول در واکنش الفین ها باقی می ماند - قوی تر از تفاوت در حلالیت آنها. ظاهراً مرحله محدود کننده انتشار الفین از طریق فیلم مرزی مجتمع کاتالیزوری کلرید آلومینیوم است که در آن تمام واکنش ها رخ می دهد. در مقابل، ترانس آلکیلاسیون بسیار کندتر پیش می رود و با افزایش دما به طور قابل توجهی شتاب می گیرد، زیرا انرژی فعال سازی آن ~6 ZkJ/mol است.

هر دو واکنش با غیرفعال کردن تدریجی کاتالیزور کند می شوند، اما سرعت ترانس آلکیلاسیون به ویژه به شدت کاهش می یابد. در نتیجه، مقدار قابل توجهی از پلی آلکیل بنزن ها در مخلوط واکنش تجمع می یابد که زمان لازم برای ورود به یک واکنش ترانس آلکیلاسیون برگشت پذیر را نخواهد داشت.

برای جلوگیری از این امر، لازم است عرضه معرف ها محدود شود، و بنابراین، امکان تشدید فرآیند با کندترین واکنش ترانس آلکیلاسیون محدود می شود.

علاوه بر ناخالصی‌های معرف، غیرفعال شدن کاتالیزور تحت تأثیر تجمع برخی محصولات جانبی آلکیلاسیون قرار می‌گیرد که می‌توانند به طور محکم AlC1 3 را به هم متصل کنند یا مجتمع‌های σ پایداری را تشکیل دهند که به سختی پروتون خود را به مولکول الفین اهدا می‌کنند. چنین موادی در دماهای پایین، هنگامی که ترانس آلکیلاسیون به آهستگی اتفاق می افتد، پلی آلکیل بنزن ها هستند و در دماهای بالا - ترکیبات و رزین های معطر چند حلقه ای. در نتیجه، معلوم می شود که عملکرد و مصرف بهینه کاتالیزور در تولید اتیل و ایزوپروپیل بنزن در دمای متوسط معینی ("100 درجه سانتیگراد") به دست می آید، زمانی که ترانس آلکیلاسیون بسیار سریع انجام می شود، اما هنوز تعداد کمی وجود دارد. مواد چند حلقه ای که کاتالیزور را غیرفعال می کنند.

هنگام سنتز ترکیبات با یک گروه آلکیل طولانی تر، انتخاب دما توسط واکنش جانبی تخریب و هنگام تهیه آلکیل نفتالین ها توسط فرآیندهای تراکم و رزین سازی محدود می شود. در این موارد، بهینه آن 30-50 درجه سانتیگراد است و در حین آلکیلاسیون نفتالین، می توان با استفاده از یک حلال، گزینش پذیری را بیشتر افزایش داد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که در سیستم واکنش

تشکیل رزین در نفتالین یا یل-کیلنفتالین درجه دوم است و واکنش اصلی درجه اول است. در نتیجه، گزینش پذیری آلکیل نفتالین با کاهش غلظت نفتالین افزایش می یابد.

مبنای تکنولوژیکی فرآیند

از آنجایی که واکنش ترانس آلکیلاسیون همزمان با آلکیلاسیون در آلکیلاتور انجام می شود، برای انجام این فرآیندها با هم، کسری از DEBs (PABs) که در طول یکسوسازی از توده واکنش جدا شده است، همراه با بنزن و اتیلن نیز به آلکیلاتور وارد می شود.

از آنجایی که این فرآیند در ناحیه انتشار رخ می دهد، لازم است از یک حباب برای افزایش رابط فاز استفاده شود.

واکنش با انتشار گرما ادامه می یابد، بنابراین لازم است گرما را حذف کنیم، که با تبخیر بنزن حاصل می شود.

برای تبدیل عمیق تر اتیلن، لازم است از افزایش فشار استفاده شود.

واکنش آلکیلاسیون یک واکنش متوالی است، بنابراین برای افزایش گزینش پذیری لازم است نسبت بنزن: اتیلن = 3: 1 مول حفظ شود.

کلرید آلومینیوم یک کاتالیزور ضعیف است، بنابراین مجتمع کاتالیزوری باید از قبل آماده شود.

اتیل بنزن از آلکیلاسیون بنزن با اتیلن تولید می شود. فرآیند آلکیلاسیون بنزن با اتیلن کاتالیزوری است، در دمایی در محدوده 125-138 0 درجه سانتیگراد و فشار 0.13-0.25 مگاپاسکال (1.3-2.5 کیلوگرم بر سانتی متر مربع)، با اثر حرارتی 108 کیلوژول انجام می شود. /mol.

دوز مواد اولیه نقش عمده ای در تولید اتیل بنزن دارد. بنزن در مقداری مطابق با نسبت مولی تعیین شده بنزن به اتیلن 2.8-3.6: 1 عرضه می شود. اگر نسبت بنزن به اتیلن نقض شود، غلظت اتیل بنزن در جرم واکنش کاهش می یابد.

از آنجایی که رطوبت منجر به غیرفعال شدن کاتالیزور و در نتیجه مصرف آن می شود، تقاضاهای زیادی برای خشک کردن مواد خام وجود دارد. توصیه می شود رطوبت بنزن ورودی به آلکیلاسیون در سطح 0.002٪ (وزنی) حفظ شود. برای انجام این کار، بنزن اولیه و برگشتی با یکسوسازی آزئوتروپیک خشک می شوند.

توده واکنش (آلکیلات) تشکیل شده در طی فرآیند آلکیلاسیون به طور متوسط شامل:

- 45-60٪ از جرم بنزن واکنش نداده؛

– 26-40 درصد وزنی اتیل بنزن؛

– 4-12 درصد وزنی PABs (کسری DEB).

خوردگی در تولید اتیل بنزن به دلیل ماهیت کاتالیزور کلرید آلومینیوم مورد استفاده برای آلکیلاسیون و آغازگر فرآیند - اتیل کلرید است.

محصولات آلکیلاسیون به دلیل وجود کلرید هیدروژن در آنها دارای خواص خورندگی بارز هستند که در دمای بالای 70 درجه سانتیگراد تشدید می شود.

2.4 شرح نمودار جریان تولید

فرآیند آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در یک آلکیلاتور pos انجام می شود. R-1 در دمای 125 - 138 0 C و فشار 0.13 - 0.25 MPa (1.3 - 2.5 kgf/cm2). هنگامی که فشار در آلکیلاتور افزایش می یابد، pos. R-1 بیش از 0.3 مگاپاسکال (3 kgf/cm 2) عرضه بنزن و اتیلن به آلکیلاتور متوقف می شود.

در حالت آلکیلاتور. R-1 رسیدن:

مخلوط بنزن خشک؛

مجتمع کاتالیست؛

فراکسیون DEBs (PABs)؛

اتیلن؛

مجتمع کاتالیزور بازیافتی از مخزن ته نشینی pos. O-1;

بنزن را بعد از کندانسور pos برگردانید. T-1 یا pos. T-2;

واکنش آلکیلاسیون با آزاد شدن گرمای 108 کیلوژول بر مول ادامه می یابد، مقدار اضافی گرما توسط کمپلکس کاتالیزور در گردش و بنزن در حال تبخیر که از قسمت بالایی آلکیلاسیون pos خارج می شود، خارج می شود. P-1 مخلوط با گازهای خروجی به محل کندانسور ارسال می شود. T-1 (pos. T-2) با آب در گردش خنک می شود. میعانات بنزن از کندانسور pos. T-1 (pos. T-2) توسط گرانش به داخل آلکیلاتور pos جریان می یابد. R-1.

از alkylator pos. توده واکنش P-1 از طریق pos یخچال وارد می شود. T-3، جایی که با آب در حال گردش تا دمای 40 - 60 0 درجه سانتیگراد خنک می شود، در سامپ پوز. O-1 برای ته نشینی مجتمع کاتالیست در گردش.

مجتمع کاتالیزور در گردش ته نشین شده از پایین مخزن ته نشینی پوز. O-1 به داخل آلکیلاتور pos پمپ می شود. R-1. نسبت کمپلکس کاتالیزور در حال گردش به جرم واکنش در محدوده (7/0 - 3/1): 1 بر جرم است.

برای حفظ فعالیت مجتمع کاتالیست بازیافتی، موارد زیر ارائه شده است:

تامین اتیل کلرید به آلکیلاتور pos. R-1 و به خط مجتمع کاتالیزوری در حال گردش.

در صورت کاهش فعالیت کمپلکس کاتالیست چرخشی، در زیر برای حذف آن از مخزن ته نشینی ارائه شده است. O-1 برای تجزیه.

از سامپ پوز. توده واکنش O-1 توسط self-tex به مجموعه pos عرضه می شود. E-1.

آلکیلات از ظرف pos. E-1 واحد آلکیلاسیون وارد میکسر pos می شود. C-1 برای اختلاط با آب اسیدی در گردش در سیستم تجزیه مجتمع کاتالیزوری در دستگاه: pos. O-2 pos. N-2 pos. C-1 pos. O-2. نسبت آب اسیدی در گردش عرضه شده به میکسر pos. C-1 و آلکیلات 2:1 است. از طریق میکسر pos وارد سیستم تجزیه می شود. S-1، کمپلکس کاتالیزوری مورد استفاده نیز (به نسبت مساوی با نمونه تازه) پس از مخزن ته نشینی عرضه می شود. O-1.

آلکیلات از آب در مخزن ته نشینی pos ته نشین می شود. O-2. مقدار اضافی آب از مخزن ته نشینی موقعیت O-2 در سطح مشترک توسط نیروی گرانش به کلکتور واحد هیدروکربن سلب تخلیه می شود. لایه پایین آب از مخزن ته نشینی pos. O-2 دوباره به میکسر pos چرخش می شود. S-1.

آلکیلات حاصل از ته نشین شدن مخزن pos. O-2 وارد پوز ستون شستشو می شود. Kn-1 برای شستشوی ثانویه با آب تامین شده از ستون شستشو pos. Kn-2.

از ستون شستشو pos. آلکیلات Kn-1 وارد ظرف pos می شود. E-3، برای خنثی سازی به داخل میکسر پمپ می شود. S-2. لایه آبی پایینی از ستون شستشو pos. Kn-3 در ظرف pos ریخته می شود. E-2 وارد میکسر pos می شود. S-1.

خنثی سازی آلکیلات با یک معرف شیمیایی حاوی NaOH انجام می شود که در سیستم خنثی سازی طبق طرح زیر در گردش است:

pos. O-3 pos. N-5 pos. C-2 pos. O-3.

در سامپ پوز. O-3، آلکیلات از محلول واکنش دهنده ته نشین می شود. نسبت محلول قلیایی در گردش و آلکیلات 1.2:1 است.

برای حفظ غلظت ثابت محلول واکنش دهنده در مخزن ته نشینی، pos. O-3، بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل، یک محلول واکنش دهنده 15-20٪ (وزنی) به طور دوره ای به خط یک محلول واکنش دهنده 2-10٪ (وزنی) در گردش وارد می شود.

آلکیلات خنثی شده از مخزن ته نشینی pos. O-3 وارد پوز ستون شستشو می شود. Kn-2 برای تمیز کردن از قلیایی. آلکیلات با استفاده از میعانات بخار از قلیایی شسته می شود.

لایه زیرین آب آلوده به مواد شیمیایی از ستون pos است. Kn-2 در مجموعه موارد گنجانده شده است. E-4، از جایی که آلکیلات به ستون pos پمپ می شود. کتاب-1.

آلکیلات از ستون شستشو pos. Kn-2 به وسیله گرانش به مخزن ته نشینی جریان می یابد. O-4.

لایه زیرین آب آلوده به مواد شیمیایی از مخزن ته نشینی است. O-4 به یک ظرف زیرزمینی تخلیه می شود و آلکیلات وارد ظرف می شود. E-5، از جایی که به انبار پمپ می شود.

جدول شماره 4.9 ضایعات تولید اتیل بنزن

	ترکیب، ٪	مقدار، t/y	فراوانی آموزش	جهت استفاده
رزین KORE (بقایای زیرین از یکسوسازی اتیل بنزن)	دی اتیل بنزن، تری اتیل بنزن - 5-15، میخانه های عالی - 80-95		مدام	به عنوان ماده خام برای تولید کربن سیاه یا به عنوان سوخت دیگ بخار استفاده می شود
تلفات ناشی از نشت تجهیزات در یک نصب در فضای باز			مدام	در جو منتشر شد
فاضلاب آلوده به مواد شیمیایی	COD بیش از 0.02 نیست، بنزن بیش از 0.005، اتیل بنزن بیش از 0.005،		مدام	پس از تمیز کردن آنها به رودخانه فرستاده می شوند

به دست آوردن اتیلبنزن

اتیل بنزن برای تولید استایرن از آلکیلاسیون بنزن با اتیلن مطابق واکنش به دست می آید:

همراه با واکنش اصلی، تعدادی واکنش جانبی رخ می دهد که در آن مشتقات بنزن عمیق تر آلکیله شده تشکیل می شوند: دی اتیل بنزن C6H6(C2H5)2، تری اتیل بنزن C6H6(C2H5)3، تترااتیل بنزن C6H6(C2H5)4. کاتالیزور واکنش آلکیلاسیون ترکیب پیچیده ای است که از کلرید آلومینیوم، اتیل کلرید، بنزن و آلکیل بنزن به دست می آید:

واکنش آلکیلاسیون طبق طرح زیر انجام می شود.

افزودن اتیلن به کمپلکس کاتالیزوری:

واکنش تبادل بین کمپلکس کاتالیزوری و بنزن برای تشکیل اتیل بنزن:

کلرید آلومینیوم می تواند کمپلکس های سه تایی را نه تنها با یک، بلکه با دو، سه و غیره رادیکال اتیل تشکیل دهد که در واکنش مبادله ای با بنزن، پلی آلکیل بنزن می دهد. بنابراین، مخلوط واکنش علاوه بر اتیل بنزن، حاوی دی اتیل بنزن و سایر پلی آلکیل بنزن است.

مجتمع ها می توانند نه تنها با بنزن، بلکه با محصولات واکنش، به عنوان مثال با دی اتیل بنزن، وارد واکنش های تبادلی شوند، سپس فرآیند ترانس آلکیلاسیون طبق طرح زیر انجام می شود:

از آنجایی که واکنش ترانس آلکیلاسیون همزمان با آلکیلاسیون رخ می دهد، کسری از پلی آلکیل بنزن های جدا شده از توده واکنش در طول یکسوسازی نیز همراه با بنزن به آلکیلاتور وارد می شود. در نتیجه همه این واکنش‌ها، یک ترکیب تعادلی کاملاً مشخص از محصولات واکنش ایجاد می‌شود که فقط به نسبت رادیکال‌های آلکیل و هسته‌های بنزن در مخلوط واکنش بستگی دارد.

بنزن در مقداری مطابق با نسبت مولی بنزن:اتیلن = (2.8-3.3):1 عرضه می شود. توده واکنش تشکیل شده در طی فرآیند آلکیلاسیون به طور متوسط شامل: 45-55٪ بنزن واکنش نداده، 26-35٪ اتیل بنزن، 4-10٪ پلی آلکیل بنزن است.

فرآیند تکنولوژیکی تولید اتیل بنزن شامل دو مرحله اصلی است: آلکیلاسیون بنزن با اتیلن و یکسوسازی توده واکنش.

آلکیلاسیون بنزن با اتیلن

فرآیند آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در آلکیلاتور 1 (شکل 37) در محیط اتیل کلرید در دمای 125-135 درجه سانتی گراد و فشار 0.26--0.4 مگاپاسکال انجام می شود. موارد زیر به آلکیلاتور وارد می شوند: بار بنزن خشک، کمپلکس کاتالیزوری، کسر پلی آلکیل بنزن، اتیلن، مجتمع کاتالیزوری در حال چرخش، بنزن برگشتی.

برنج. 37.

1 - آلکیلاتور، 2،3 - کندانسور، 4 - مبدل حرارتی، 5، 10، 17، 22 - مخازن ته نشینی. 8، 9، 13، 15، 18، 21، 24 - پمپ ها، 7، 12، 14، 20، 23 - مخازن. 8، 16 -- میکسرها، 11، 19 -- ستون های شستشو.

I - بنزن، II - اتیلن؛ III - اتیل کلرید، IV - مجتمع کاتالیزور. V - پلی آلکیل بنزنها؛ VI - کمپلکس کاتالیزوری مصرف شده؛ VII - حذف و جذب بنزن، VIII - آب اضافی. IX -- ضربه های اسیدی، X -- محلول قلیایی مصرف شده. XI - میعانات; XII - آب آلوده شیمیایی، XIII - توده واکنش، XIV - پلی آلکیل بنزنها. XV - عطرهای خنثی.

واکنش آلکیلاسیون گرما آزاد می کند که مقدار اضافی آن توسط کمپلکس کاتالیزوری در حال گردش با تبخیر بنزن حذف می شود. بنزن از قسمت بالایی آلکیلاتور مخلوط شده با گاز خروجی به کندانسور 2 فرستاده می شود که توسط آب خنک می شود. گازهای غیر متراکم از کندانسور 2 به کندانسور 3 هدایت می شوند که توسط آب سرد خنک می شوند. دمنده های پس از کندانسور 3 برای بازیابی بیشتر بخارات بنزن عرضه می شوند. میعانات بنزن از کندانسورهای 2 و 3 توسط گرانش به داخل آلکیلاتور 1 تخلیه می شود. از آلکیلاتور 1، توده واکنش از طریق مبدل حرارتی 4، جایی که با آب تا دمای 40-60 درجه سانتیگراد سرد می شود، به مخزن ته نشینی فرستاده می شود. 5 برای جداسازی از مجتمع کاتالیزوری در گردش. کمپلکس کاتالیستی ته نشین شده از پایین مخزن ته نشینی 5 توسط پمپ 6 گرفته می شود و به آلکیله کننده 1 بازگردانده می شود. برای حفظ فعالیت کاتالیزور، اتیل کلرید به خط مجتمع چرخشی عرضه می شود. در صورت کاهش فعالیت کاتالیزور، کمپلکس کاتالیزوری مصرف شده برای تجزیه حذف می شود. توده واکنش از مخزن ته نشینی 5 در یک ظرف 7 جمع آوری می شود و از آنجا به دلیل فشار در سیستم آلکیلاسیون برای اختلاط با آب اسیدی در گردش در سیستم تجزیه وارد میکسر 8 می شود: مخزن ته نشینی 10 - پمپ 9 - میکسر 8. نسبت آب در گردش عرضه شده به میکسر و جرم واکنش (L-2):1 است. آب از کلکتور 12 توسط پمپ 13 به سیستم تجزیه تامین می شود. جرم واکنش در مخزن ته نشینی 10 از آب جدا می شود. لایه آبی پایینی توسط پمپ 9 به میکسر فرستاده می شود و لایه بالایی - جرم واکنش - با نیروی جاذبه به ستون شستشو و برای شستشوی ثانویه با آب تامین شده توسط پمپ 21 از ستون شستشو 19 جریان می یابد. از ستون شستشو 11 ، جرم واکنش توسط گرانش به مجموعه 14 جریان می یابد ، از آنجا پمپ 15 برای خنثی سازی به مخلوط کن 16 پمپ می شود. تصفیه تولید کاتالیزور واکنش اتیل بنزن

لایه آبی پایینی از ستون شستشو 11 توسط نیروی جاذبه به داخل ظرف 12 تخلیه می شود و 13 به میکسر 8 پمپ می شود. خنثی سازی توده واکنش در میکسر 16 با محلول 2-10٪ هیدروکسید سدیم انجام می شود. نسبت جرم واکنش و محلول هیدروکسید سدیم در گردش 1:1 است. جداسازی توده واکنش از محلول قلیایی در مخزن ته نشینی 17 اتفاق می‌افتد، جایی که توده واکنش با نیروی جاذبه به ستون 19 جریان می‌یابد تا با میعانات آبی از قلیایی شسته شود. لایه زیرین - آب آلوده به مواد شیمیایی - از ستون به ظرف 20 تخلیه می شود و توسط پمپ 21 برای شستشوی توده واکنش به ستون 11 پمپ می شود. سپس در ظرف میانی 23 جمع آوری شده و به انبار پمپ می شود.

جداسازی و خالص سازی اتیل بنزن

جرم واکنش به دست آمده از آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در مبدل حرارتی 1 (شکل 38) به دلیل گرمای پلی آلکیل بنزن ها، در مبدل حرارتی 2 به دلیل گرمای میعانات بخار، در مبدل حرارتی 3 به دلیل تبادل حرارت با اتیل بنزن را تصحیح کرد و در مبدل حرارتی 4 به دلیل گرمای میعانات بخار و به ستون 5 تغذیه شد تا بنزن واکنش نداده را جدا کند. بخار بنزن از بالای ستون در یک کندانسور هوا 7 و یک کندانسور 8 که توسط آب سرد خنک می شود متراکم می شود. گازهای غیر متراکم بعد از کندانسور 8 برای جمع آوری بنزن فرستاده می شوند. میعانات - بنزن برگشتی - در ظرف 9 جمع آوری می شود و از آنجا بخشی از آن به صورت رفلاکس به ستون می رسد و بقیه از طریق یخچال 11 به انبار پمپ می شود.

مایع پایین ستون 5 توسط پمپ 12 به ستون 13 برای به دست آوردن اتیل بنزن تصحیح شده تامین می شود. ستون با بخار از طریق یک دیگ بخار خارجی 14 گرم می شود. بخار اتیل بنزن تصحیح شده از بالای ستون 13 وارد کندانسور-اواپراتور 15 می شود، جایی که به دلیل تبخیر میعانات بخار متراکم می شود. بخارات اتیل بنزن تغلیظ نشده به کندانسور 16 وارد می شود. میعانات حاصل در ظرف 17 جمع آوری می شوند، از آنجا پمپ 18 بخشی از آنها را به شکل رفلاکس به ستون برمی گرداند و بقیه از طریق مبدل حرارتی 3 به انبار ارسال می شود.

مایع پایینی ستون 13، حاوی پلی آلکیل بنزن ها و رزین ها، توسط پمپ 19 به ستون 20 برای جداسازی پلی آلکیل بنزن ها از رزین تامین می شود. بخارات پلی آلکیل بنزن از بالای ستون 20 برای چگالش عرضه می شود. میعانات وارد ظرف 24 می شود، از جایی که بخشی از آن به صورت رفلاکس به ستون می رسد، بقیه از طریق مبدل حرارتی 1 به انبار پمپ می شود. رزین پلی آلکیل بنزن از پایین ستون 20 توسط پمپ 25 به انبار یا کارخانه تولید کوپلیمر عرضه می شود.

حالت عملکرد ستون های واحد جداسازی اتیل بنزن

وزارت آموزش و پرورش عمومی فدراسیون روسیه

فن آوری دولتی کازان

دانشگاه

NIZHNEKAMSK CHEMICAL-TECHNOLOGICAL

انستیتو

گروه شیمی فن آوری ها

گروه

پروژه دوره

موضوع: تهیه اتیل بنزن با آلکیلاسیون بنزن با اتیلن

دانشجو:

سرپرست (_________)

دانشجو کا (_________)

نیژنکامسک

معرفی

موضوع این پروژه درسی تولید اتیل بنزن از طریق آلکیلاسیون بنزن با اتیلن می باشد.

رایج ترین فرآیند سنتز پتروشیمی، آلکیلاسیون کاتالیزوری بنزن با الفین ها است که با تقاضای زیاد برای هیدروکربن های آروماتیک آلکیل - مواد اولیه در تولید لاستیک های مصنوعی، پلاستیک، الیاف مصنوعی و غیره تعیین می شود.

آلکیلاسیون فرآیند معرفی گروه های آلکیل به مو مولکول های آلی و برخی مواد معدنی. این واکنش ها برای سنتز ترکیبات آروماتیک آلکیل، ایزوآلکان ها، آمین ها، مرکاپتان ها و سولفیدها و غیره اهمیت عملی زیادی دارند.

واکنش آلکیلاسیون بنزن با کلریدهای آلکیل در حضور کلرید آلومینیوم بی آب برای اولین بار در سال 1877 توسط S. Friedel و J. Crafts انجام شد. در سال 1878، بالسون، شاگرد فریدل، اتیل بنزن را با آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در حضور ALCL3 به دست آورد.

از زمان کشف واکنش آلکیلاسیون، روش های مختلفی برای جایگزینی اتم های هیدروژن بنزن و سایر هیدروکربن های معطر با رادیکال های آلکیل ایجاد شده است. برای این منظور از عوامل آلکیله و کاتالیزورهای مختلف 48،49 استفاده شده است.

نرخ آلکیلاسیون هیدروکربن های معطر چند صد برابر بیشتر از پارافین ها است، بنابراین گروه آلکیل تقریباً همیشه نه به زنجیره جانبی، بلکه به سمت هسته هدایت می شود.

برای آلکیلاسیون هیدروکربن های آروماتیک با الفین ها، کاتالیزورهای متعددی با ماهیت اسیدهای قوی، به ویژه اسید سولفوریک (85-95٪)، اسیدهای فسفریک و پیروفسفریک، فلورید هیدروژن بی آب، مصنوعی و طبیعی استفاده می شود.

آلومینوسیلیکات ها، مبدل های یونی، هتروپلی اسیدها اسیدها به شکل مایع فعالیت کاتالیزوری را در واکنش های آلکیلاسیون در دماهای پایین (5-100 درجه سانتیگراد) نشان می دهند. اسیدهای روی حامل های جامد، به عنوان مثال اسید فسفریک روی کیزلگوهر، در دمای 200-300 درجه سانتیگراد عمل می کنند. آلومینوسیلیکات ها در دمای 300-400 و 500 درجه سانتی گراد و فشار 20-40 کیلوگرم بر سانتی متر مربع (1.96-3.92 MN/m²) فعال هستند.

ارتباط این موضوع این است که استایرن متعاقباً از اتیل بنزن توسط هیدروژن زدایی اتیل بنزن به دست می آید.

1. بخش نظری

2.1 مبانی نظری روش تولید اتخاذ شده.

آلکیلاسیون بنزن با اتیلنفرآیندهای صنعتی برای آلکیلاسیون بنزن با اتیلن بسته به کاتالیزور مورد استفاده متفاوت است. تعدادی از کاتالیزورها در مقیاس آزمایشی آزمایش شده اند.

در سال 1943، کوپرز آلکیلاسیون بنزن را با اتیلن بر روی یک کاتالیزور آلومینوسیلیکات در فاز مایع در دمای 310 درجه سانتی گراد و 63 کیلوگرم بر سانتی متر مربع (6.17 MN/m²) با نسبت مولی اتیلن: بنزن 1:4 انجام داد.

فرآیند آلکیلاسیون بنزن با اتیلن بر روی کلرید آلومینیوم در فشار اتمسفر یا کمی بالا و دمای 80-100 درجه سانتیگراد گسترده شده است.

آلکیلاسیون روی کاتالیزور اسید فسفریک جامد با این روش رقابت می کند، اما فقط ایزوپروپیل بنزن روی این کاتالیزور به دست می آید. آلکیلاسیون بنزن با اتیلن عملاً روی آن انجام نمی شود.

گروه بزرگی از کاتالیزورهای آلکیلاسیون شامل اسیدهای آپروتیک (اسیدهای لوئیس) - هالیدهای فلزات خاص است. آنها معمولاً فعالیت کاتالیزوری را در حضور پروموترها از خود نشان می دهند که با آنها محصولاتی را تشکیل می دهند که اسیدهای پروتیک قوی هستند. کاتالیزورهای این نوع می توانند کلرید آلومینیوم، برومید آلومینیوم، کلرید آهن، کلرید روی، تری کلرید تیتانیوم و تتراکلرید تیتانیوم باشند. فقط کلرید آلومینیوم کاربرد صنعتی دارد.

ایده های کلی زیر در مورد مکانیسم واکنش های آلکیلاسیون بنزن و همولوگ های آن با الفین ها ارائه شده است.

آلکیلاسیون در حضور کلرید آلومینیوم به صورت مکانیکی تفسیر می شود

کاتالیز اسید مو در این مورد، سیستم باید حاوی

یک پروموتر ایجاد کنید که نقش آن را کلرید هیدروژن ایفا می کند. دومی می تواند

در حضور آب تشکیل می شود:

CH3 CH=CH2 + H – CL ∙ ALCL3 ↔ CH3 – CH – CH3 ∙ CL ∙ ALCL3

افزودن بیشتر به حلقه معطر از طریق مکانیسمی مشابه آنچه در بالا توضیح داده شد رخ می دهد:

HCL(CH3)2 ∙CL∙ALCL3 +CH3 –CH–CH3 ∙CL∙ALCL3 →HCH(CH3)2 + CH(CH3)2 + CL ∙ ALCL3 + HCL + ALCL3

در حضور کلرید آلومینیوم، دیکیلاسیون به راحتی انجام می شود که نشان دهنده برگشت پذیری واکنش آلکیلاسیون است. از واکنش های دی آلکیلاسیون برای تبدیل پلی آلکیل بنزن ها به مونو آلکیل استفاده می شود.

ترمودینامیک واکنش آلکیلاسیونبر اساس فیزیکوشیمیایی

ثابت های هیدروکربن ها و توابع ترمودینامیکی آنها - آنتالپی ΔΝ و

آنتروپی ΔS، می توانید ثابت های تعادل را پیدا کنید و تعادل را محاسبه کنید

بازده مشتقات آلکیل در طول آلکیلاسیون بنزن با الفین ها، بسته به

بسته به دما و فشار

بازده تعادلی اتیل بنزن با افزایش مولر افزایش می یابد

بنزن اضافی و با افزایش فشار در دمای معین.

C6 H6 + C2 H4 ↔ C6 H5 C2 H5

هنگامی که بنزن با اتیلن در دمای کمتر از 250-300 درجه سانتیگراد آلکیله می شود.

تبدیل تقریباً کامل بنزن به اتیل بنزن حاصل می شود. در 450

500- درجه سانتیگراد برای افزایش عمق تبدیل نیاز به افزایش فشار به 10-20 kgf/cm² (0.98-1.96 MN/m²) دارد.

واکنش آلکیلاسیون بنزن با اتیلن یک واکنش مرتبه اول متوالی و برگشت پذیر است. با عمیق تر شدن فرآیند، همراه با مونو آلکیل بنزن، پلی آلکیل بنزن ها نیز تشکیل می شوند

C6 H6 + Cn H2n ↔ C6 H5 Cn H2n+1

C6 H5 Cn H2n+1 + Cn H2n ↔ C6 H4 (Cn H2n+1)2 که محصولات جانبی ناخواسته هستند. بنابراین، ترکیب مخلوط واکنش آلکیلات اغلب توسط عوامل جنبشی تعیین می شود تا تعادل ترمودینامیکی.

بنابراین، دالکیلاسیون از نظر ترمودینامیکی با عمق زیاد در 50-100 درجه سانتیگراد امکان پذیر است. در واقع، در حضور کلرید آلومینیوم به خوبی پیش می رود، زیرا با این کاتالیزور فرآیند آلکیلاسیون برگشت پذیر است. با این حال، در همان دماها در حضور اسیدها، دالکیلاسیون به هیچ وجه رخ نمی دهد. M.A. دالین به طور تجربی ترکیب محصولات آلکیلاسیون بنزن با اتیلن را در حضور کلرید آلومینیوم مطالعه کرد.

ترکیب مخلوط واکنش با نسبت بنزن و اتیلن تعیین می شود و به نحوه بدست آوردن آلکیلات بستگی ندارد: آلکیلاسیون مستقیم یا دالکیلاسیون پلی آلکیل بنزن. با این حال، این نتیجه گیری تنها زمانی معتبر است که از کلرید آلومینیوم به عنوان کاتالیزور استفاده شود.

فرآیند آلکیلاسیون در یک آلکیلاتور انجام می شود - یک ستون واکنش لعاب شده یا اندود شده با کاشی های گرافیت برای محافظت در برابر خوردگی. سه بخش از ستون دارای ژاکت هایی برای خنک سازی هستند، اما مقدار اصلی گرما با تبخیر مقداری بنزن از بین می رود. آلکیلاسیون در حضور یک کمپلکس کاتالیزور مایع متشکل از کلرید آلومینیوم (10-12٪)، بنزن (50-60٪) و پلی آلکیل بنزن (25-30٪) انجام می شود. برای تشکیل کلرید هیدروژن، که محرک واکنش است، 2٪ آب از

توده های کلرید آلومینیوم و همچنین دی کلرو اتان یا اتیل کلرید که از تقسیم آنها کلرید هیدروژن تولید می شود.

برای جداسازی اتیل بنزن از آلکیلات، بنزن را در فشار اتمسفر تقطیر می کنند (اثر آب همزمان با بنزن حذف می شود). بخش گسترده ای، مخلوطی از اتیل بنزن و پلی آلکیل بنزن ها، از مایع پایین در فشار کاهش یافته (200 میلی متر جیوه، 0.026 MN/m²) تقطیر می شود. در ستون بعدی در فشار باقی مانده 50 میلی متر جیوه. پلی آلکیل بنزن (0.0065 MN/m²) از رزین ها جدا می شود. کسر پهن در یک ستون خلاء با فشار باقیمانده 420-450 میلی متر جیوه پراکنده می شود. (0.054-0.058 MN/m²). اتیل بنزن تجاری در محدوده 135.5-136.2 درجه سانتیگراد تقطیر می شود.

برای تولید اتیل بنزن، از اتان استفاده می شود - کسر اتیلن پیرولیز حاوی 60-70٪ اتیلن.

بنزن برای آلکیلاسیون نباید بیش از 0.003-0.006٪ آب داشته باشد، در حالی که بنزن تجاری حاوی 0.06-0.08٪ آب است. آبگیری بنزن توسط تقطیر آزئوتروپیک انجام می شود. میزان گوگرد در بنزن نباید از 0.1٪ تجاوز کند. افزایش میزان گوگرد باعث افزایش مصرف کلرید آلومینیوم و بدتر شدن کیفیت محصول نهایی می شود.

1.2. مشخصات مواد اولیه و محصول حاصل.

نام مواد اولیه، مواد،

معرف ها،

کاتالیزورها

محصولات نیمه تمام،

ساخته

محصولات

شماره ایالت

نظامی یا

صنعت

استاندارد

فنی

استاندارد

شرکت ها

شاخص های کیفیت مورد نیاز برای تأیید

هنجار (با توجه به

OST، stan-

دارتو متعهد شد

هدف،

منطقه کاربردی

1.اتیل بنزن

مایع شفاف بی رنگ شاخص های اصلی خواص اتیل بنزن:

وزن مولکولی=106.17

چگالی، g/cm³ = 0.86705 نقطه جوش، درجه سانتی گراد = 176.1

ذوب=-25.4 چشمک زن=20

خود اشتعال = 431.

گرما، kJ/mol

ذوب=9.95

تبخیر=33.85 ظرفیت حرارتی، J/mol ∙ K=106.4

گرمای احتراق، kcal/mol=1089.4

حلالیت در آب، g/100ml=0.014

در صنعت عمدتاً به عنوان ماده خام برای سنتز استایرن، به عنوان افزودنی به سوخت موتور و به عنوان رقیق کننده و حلال استفاده می شود. C6 H5 C2 H5

بیشتر اتیل بنزن از طریق آلکیلاسیون بنزن با اتیلن به دست می آید و مقدار بسیار کمتری با تقطیر فوق العاده بالا از محصولات اصلاح کننده مستقیم بنزین جدا می شود. شاخص های اصلی خواص اتیل بنزن: اتیل بنزن پوست را تحریک می کند.

عمل تشنجی حداکثر غلظت مجاز در هوای اتمسفر 0.02 میلی گرم بر متر مکعب در آب است.

مصرف خانگی - 0.01 میلی گرم در لیتر. CPV 0.9-3.9٪ حجمی. حجم جهان

تولید حدود 17 میلیون تن در سال (1987) است. حجم تولید در روسیه 0.8

میلیون تن در سال (1990).

H2 C=CH2. گاز بی رنگ با بوی ضعیف. اتیلن در آب 0.256 cm³/cm³ (در دمای 0 درجه سانتیگراد) حل می شود، در الکل ها و اترها حل می شود.

اتیلن دارای خواص فیتوهورمون است - رشد را کند می کند، پیری سلولی، رسیدن و ریزش میوه را تسریع می کند. این ماده منفجره است، CPV 3-34٪ (حجمی)، MPC در هوای اتمسفر 3 میلی گرم در متر مکعب، در هوای منطقه کار 100 میلی گرم در متر مکعب است. تولید جهانی 50 میلیون تن در سال (1988).

حاوی مقادیر زیادی (20%) گازهای پالایش نفت؛ بخشی از گاز کوره کک است. یکی از محصولات اصلی صنعت پتروشیمی: برای سنتز وینیل کلرید، اتیلن اکساید، اتیل الکل، پلی اتیلن و ... استفاده می شود. اتیلن از فرآوری نفت و گاز طبیعی به دست می آید. موضوع

بخش اتیلن کتان حاوی 90-95٪ اتیلن با مخلوطی از پروپیلن، متان، اتان است. به عنوان ماده اولیه در تولید پلی اتیلن، اتیلن اکسید، اتیل الکل، اتانول آمین، پلی وینیل کلراید و در جراحی برای بیهوشی استفاده می شود.

C6 H6. مایع بی رنگ با بوی ملایم عجیب و غریب

خانه مخلوط های انفجاری را با هوا تشکیل می دهد، به خوبی با اترها، بنزین و سایر حلال های آلی مخلوط می شود. حلالیت در آب 1.79 گرم در لیتر (در دمای 25 درجه سانتیگراد). سمی، خطرناک برای محیط زیست، قابل اشتعال. بنزن یک هیدروکربن معطر است.

شاخص های اصلی خواص بنزن:

وزن مولکولی=78.12

چگالی، g/cm³=0.879

دما، درجه سانتی گراد:

نقطه جوش=80.1

ذوب=5.4

چشمک می زند=-11

خودسوزی=562

گرما، kJ/mol:

ذوب=9.95

تبخیر=33.85

ظرفیت حرارتی، J/mol ∙ K=81.6

بنزن از همه جهات با حلال های غیر قطبی قابل اختلاط است: هیدروکربن ها، سقز، اترها، حل کننده چربی ها، لاستیک، رزین ها (قطر). مخلوط آزئوتروپیک با آب با نقطه جوش 69.25 درجه سانتیگراد تولید می کند و مخلوط های آزئوتروپیک دوتایی و سه گانه را با ترکیبات فراوان تشکیل می دهد.

در برخی یافت می شود

روغن، سوخت موتور، بنزین. به طور گسترده در صنعت استفاده می شود، این ماده خام برای تولید داروها، پلاستیک های مختلف، لاستیک مصنوعی و رنگ است. بنزن جزء نفت خام است، اما در مقیاس صنعتی بیشتر از سایر اجزای آن سنتز می شود. همچنین برای تولید اتیل بنزن، فنل، نیتروبنزن، کلروبنزن، به عنوان حلال استفاده می شود.

بسته به تکنولوژی تولید، درجات مختلفی از بنزن به دست می آید. بنزن نفتی در فرآیند اصلاح کاتالیزوری فراکسیون های بنزین، هیدرودآلکیلاسیون کاتالیزوری تولوئن و زایلن و همچنین در طی پیرولیز مواد اولیه نفتی به دست می آید.

2.3. شرح طرح فن آوری.

پیوست A یک نمودار جریان برای تولید اتیل بنزن ارائه می دهد. فرآیند آلکیلاسیون بنزن با اتیلن در یک آلکیلاتور pos انجام می شود. R-1 در محیط اتیل کلرید در دمای 125-135 درجه سانتیگراد و فشار 0.26-0.4 مگاپاسکال. موارد زیر به آلکیلاتور وارد می شوند: بار بنزن خشک، کمپلکس کاتالیزوری، کسر پلی آلکیل بنزن، اتیلن، مجتمع کاتالیزوری در حال چرخش، بنزن برگشتی.

واکنش آلکیلاسیون حرارت آزاد می کند که مقدار اضافی آن توسط کمپلکس کاتالیزوری در حال گردش و بنزن در حال تبخیر خارج می شود. بنزن از قسمت بالایی آلکیلاتور مخلوط شده با گاز خروجی به محل کندانسور ارسال می شود. T-1، آب خنک شده. گازهای متراکم نشده از کندانسور pos. T-1 به pos خازن ارسال می شود. T-2، سرد شده با آب سرد t=0 درجه سانتیگراد. دریچه های بعد از کندانسور pos. T-2 برای بازیابی بیشتر بخارات بنزن عرضه می شود. میعانات بنزن از کندانسورهای pos. T-1 و T-2 با نیروی گرانش به پایین آلکیلاتور pos جریان می یابند. R-1. از alkylator pos. جرم واکنش P-1 از طریق مبدل حرارتی pos. T-3، جایی که با آب تا دمای 40-60 درجه سانتیگراد خنک می شود، به مخزن ته نشینی ارسال می شود. E-1 برای جداسازی از مجتمع کاتالیزوری در گردش. مجتمع کاتالیزوری ته نشین شده از پایین مخزن ته نشینی پوز. E-1 توسط پمپ pos گرفته می شود. N-1 و به pos آلکیلاتور باز می گردد. R-1. برای حفظ فعالیت کاتالیزور، اتیل کلرید به خط کمپلکس در حال چرخش عرضه می شود. در صورت کاهش فعالیت کاتالیزور، کمپلکس کاتالیزوری مصرف شده برای تجزیه حذف می شود. جرم واکنش از مخزن ته نشینی pos. E-1 در کانتینر pos جمع آوری می شود. E-2 از آنجا به دلیل فشار در سیستم آلکیلاسیون وارد میکسر pos می شود. E-3 برای مخلوط کردن با آب اسیدی در حال گردش در سیستم تجزیه:

پوز مخزن ته نشینی E-4-pump، pos. N-2-میکسر، pos. E-3. نسبت آب در گردش عرضه شده به مخلوط کن و جرم واکنش l/2: 1 است. بله، سیستم تجزیه از مجموعه ای از اقلام تامین می شود. پمپ E-5 pos. N-3. توده واکنش از آب در یک مخزن ته نشینی ته نشین می شود. E-4; لایه پایین آب با پمپ pos. N-2 به میکسر ارسال می شود. و لایه بالایی - جرم واکنش - با نیروی گرانش به ستون شستشو جریان می یابد. K-1 برای شستشوی ثانویه با آب تامین شده توسط پمپ pos. N-4 از ستون شستشو pos. K-2. از ستون شستشو pos. جرم واکنش K-1 توسط گرانش به محل جمع آوری جریان می یابد. E-6، از جایی که پمپ قرار دارد. N-5 برای خنثی سازی به داخل میکسر پمپ می شود. E-7.

لایه آبی پایینی از ستون شستشو pos. K-1 توسط گرانش به داخل کانتینر pos تخلیه می شود. E-5 و پمپ pos. N-3 وارد میکسر pos می شود. E-3. خنثی سازی توده واکنش در میکسر pos. E-7 با محلول 2-10٪ هیدروکسید سدیم انجام می شود. نسبت جرم واکنش و محلول هیدروکسید سدیم در گردش 1: 1 است. جداسازی جرم واکنش از محلول قلیایی در مخزن ته نشینی، pos. E-8، از جایی که جرم واکنش توسط گرانش به ستون pos جریان می یابد. K-2 برای تمیز کردن قلیایی با میعانات آب. لایه زیرین - آب آلوده به مواد شیمیایی - از ستون به یک ظرف pos تخلیه می شود. E-9 و پمپ pos. N-4 برای شستشوی توده واکنش به ستون pos پمپ می شود. K-1. جرم واکنش از بالای ستون به وسیله گرانش به مخزن ته نشینی پوز جریان می یابد. E-10، سپس در یک ظرف میانی، pos. E-11 و توسط پمپ pos پمپاژ می شود. N-7 به انبار.

طرح فن آوری برای آلکیلاسیون بنزن با اتیلن بر روی کلرید آلومینیوم، همچنین برای آلکیلاسیون بنزن با پروپیلن مناسب است.

پلی آلکیل بنزن (25-30%). برای تشکیل کلرید هیدروژن که محرک واکنش است، 2 درصد آب به وزن کلرید آلومینیوم به کمپلکس کاتالیزوری و همچنین دی کلرو اتان یا اتیل کلرید اضافه می شود که با برش آن کلرید هیدروژن تولید می شود.

1.5. شرح دستگاه ها و اصل عملکرد دستگاه اصلی.

آلکیلاسیون در یک راکتور ستونی بدون هم زدن مکانیکی با فشار نزدیک به اتمسفر انجام می شود (پیوست B). راکتور از چهار قاب تشکیل شده است که میناکاری شده یا اندود شده با کاشی های سرامیکی یا گرافیتی است. برای تماس بهتر یک نازل در داخل راکتور وجود دارد. ارتفاع راکتور 12 متر، قطر 1.4 متر است. هر کشو مجهز به یک ژاکت برای حذف گرما در طول کار عادی راکتور است (همچنین برای گرم کردن هنگام راه اندازی راکتور استفاده می شود). راکتور تا بالا با مخلوطی از بنزن و کاتالیزور پر شده است. بنزن خشک شده، کمپلکس کاتالیزوری و گاز اتیلن به طور مداوم به قسمت پایینی راکتور وارد می شود. محصولات مایع واکنش آلکیلاسیون به طور مداوم در ارتفاع تقریباً 8 متری از پایه راکتور خارج می شوند و مخلوط بخار-گاز متشکل از گازهای واکنش نداده و بخار بنزن از بالای راکتور خارج می شود. دما در قسمت پایین راکتور 100 درجه سانتیگراد و در قسمت بالایی 90 - 95 درجه سانتیگراد است. کمپلکس کاتالیست در دستگاهی تهیه می شود که از آن یک سوسپانسیون کاتالیزور به طور مداوم به راکتور آلکیلاسیون وارد می شود.

آلکیلاتور برای تولید اتیل بنزن در فاز مایع، یک ستون فولادی است که داخل آن با پوشش پوس مقاوم در برابر اسید پوشانده شده است. 4 یا پوشش داده شده با مینای مقاوم در برابر اسید برای محافظت از دیواره ها در برابر اثرات خورنده اسید هیدروکلریک. دستگاه دارای چهار موقعیت کشو می باشد. 1, توسط فلنج های pos متصل می شود. 2. سه کشو مجهز به پوز پیراهن است. 3 برای خنک کردن با آب (برای حذف گرما در طی واکنش آلکیلاسیون). در حین کار، راکتور با مایع واکنشی پر می شود که ارتفاع ستون آن 10 است متر . در بالای سطح مایع، گاهی اوقات دو سیم پیچ قرار می گیرند که آب برای خنک شدن بیشتر در آنها گردش می کند.

عملکرد آلکیلاتور پیوسته است: بنزن، اتیلن و کمپلکس کاتالیزوری به طور مداوم به قسمت پایین آن عرضه می شود. مخلوط واکنش دهنده ها و کاتالیزور به قسمت بالایی دستگاه بالا می رود و از اینجا به مخزن ته نشینی جریان می یابد. بخارهایی که از بالای آلکیلاتور (که عمدتاً از بنزن تشکیل شده است) متراکم می شوند و به صورت مایع به آلکیلاتور باز می گردند.

در یک پاس، اتیلن تقریباً به طور کامل واکنش نشان می دهد و بنزن فقط 50-55٪. بنابراین، بازده اتیل بنزن در یک پاس حدود 50 درصد از نظر نظری است. بقیه اتیلن در اثر تشکیل دی و پلی اتیل بنزن از بین می رود.

فشار در آلکیلاتور در حین کار 0.5 است در(بیش از حد)، درجه حرارت 95-100 درجه سانتیگراد.

آلکیلاسیون بنزن با اتیلن را می توان در فاز گاز روی یک کاتالیزور جامد نیز انجام داد، اما این روش هنوز در صنعت کاربرد کمی دارد.

بازده اتیل بنزن 90 تا 95 درصد بر اساس بنزن و 93 درصد بر اساس اتیلن است. مصرف هر تن اتیل بنزن: اتیلن 0.297 تن،

بنزن 0.770 تن، کلرید آلومینیوم 12 - 15 کیلوگرم.

2. نتیجه گیری در مورد پروژه.

ارزانترین اتیل بنزن با جداسازی آن از کسر زایلن فرآورده های رفرمینگ یا پیرولیز به دست می آید که در آن به مقدار 10-15 درصد وجود دارد. اما روش اصلی برای تولید اتیل بنزن روش آلکیلاسیون کاتالیزوری بنزن است.

علیرغم وجود تولید در مقیاس بزرگ آلکیل بنزن ها، تعدادی از مشکلات حل نشده وجود دارد که باعث کاهش کارایی و شاخص های فنی و اقتصادی فرآیندهای آلکیلاسیون می شود. می توان به معایب زیر اشاره کرد:

فقدان کاتالیزورهای پایدار و بسیار فعال برای آلکیلاسیون بنزن با الفین ها. کاتالیزورهایی که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند - کلرید آلومینیوم، اسید سولفوریک و غیره باعث خوردگی تجهیزات می شوند و بازسازی نمی شوند.

وقوع واکنش‌های ثانویه که گزینش‌پذیری تولید آلکیل بنزن‌ها را کاهش می‌دهد، که مستلزم هزینه‌های اضافی برای خالص‌سازی محصولات حاصل است.

تولید مقادیر زیادی از فاضلاب و پسماندهای صنعتی تحت طرح های تکنولوژیکی آلکیلاسیون موجود؛

ظرفیت تولید ناکافی واحد

بنابراین، به دلیل ارزش بالای اتیل بنزن، در حال حاضر تقاضای بسیار زیادی برای آن وجود دارد، در حالی که هزینه آن نسبتا پایین است. پایه مواد خام برای تولید اتیل بنزن نیز گسترده است: بنزن و اتیلن در مقادیر زیادی از طریق ترک خوردگی و پیرولیز فراکسیون های نفتی به دست می آیند.

3. استانداردسازی

از GOST های زیر در پروژه دوره استفاده شد:

GOST 2.105 - 95 الزامات عمومی برای اسناد متنی.

GOST 7.32 - 81 الزامات و قوانین عمومی برای تهیه دوره ها و پایان نامه ها.

GOST 2.109 - 73 الزامات اساسی نقشه.

GOST 2.104 - 68 کتیبه های اساسی روی نقشه ها.

GOST 2.108 - 68 مشخصات.

GOST 2.701 - 84 طرح ها، انواع، انواع، الزامات عمومی.

GOST 2.702 - 75 قوانین برای اجرای انواع مختلف طرح ها.

GOST 2.721 – 74 نمادها و نمادهای گرافیکی در نمودارها.

GOST 21.108 - 78 نمایش نمادین و گرافیکی در نقشه ها.

GOST 7.1 - 84 قوانین برای تهیه فهرست منابع.

4. فهرست منابع مورد استفاده.

1. Traven V.F. شیمی آلی: در 2 جلد: کتاب درسی برای دانشگاه ها / V.F. ترون. – M.: NCC Akademkniga, 2005. – 727 p.: ill. – کتابشناسی: ص. 704 - 708.

2. Epstein D.A. فناوری شیمی عمومی: کتاب درسی مدارس حرفه ای / D.A. اپستاین – م.: شیمی، – 1979. – 312 ص: بیمار.

3. Litvin O.B. مبانی فناوری سنتز لاستیک / در باره. لیتوین. – م.: شیمی، 1972. – 528 ص: بیمار.

4. آخمتوف N.S. شیمی عمومی و معدنی: کتاب درسی برای دانشگاه ها - ویرایش چهارم، بازبینی شده. / ن.س. آخمتوف. - م.: مدرسه عالی، ویرایش. فرهنگستان مرکز، 1380. – 743 ص: ill.

5. یوکلسون I.I. فناوری سنتز آلی پایه / I.I. یوکلسون - M.: شیمی، -1968. – 820 ص: بیمار.

6. Paushkin Ya.M., Adelson S.V., Vishnyakova T.P. فناوری سنتز پتروشیمی: بخش 1: مواد خام هیدروکربنی و محصولات اکسیداسیون آنها / سیب زمینی شیرین. پاوشکین، اس.و. ادلسون، تی.پی. ویشنیاکوا. - M.: شیمی، -1973. – 448 ص: بیمار.

7. لبدف N.N. شیمی و فناوری سنتز پایه آلی و پتروشیمی: کتاب درسی برای دانشگاه ها - ویرایش چهارم، بازبینی شده. و اضافی / ن.ن. لبدف - M.: شیمی، -1988. – 592 ص: بیمار.

8. Plate N.A., Slivinsky E.V. مبانی شیمی و فناوری مونومرها: کتاب درسی. / N.A. Plate، E.V. Slivinsky. - M.: MAIK Nauka / Interperiodika، -2002. – 696 ص: بیمار.