ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТРАБОТАННОГО ХЛОРИСТОГО АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Кемпбелл) из "Алкилирование. Исследование и промышленное оформление процесса" Блок-схема реактора получения этилбензола в двухфазной жидкой системе / — реактор алкилирования 2—холодильник 5 — сепаратор. [c.271] Недостатки промышленного процесса. Этилбензол и стирол нашли большое применение в химической промышленности. Экономические соображения заставили специалистов создавать современные высокотехнологические процессы производительностью 500 тыс. т этилбензола в год и выше. Поэтому химизм и технология получения этих соединений были тщательно пересмотрены в свете нынешних требований к сырью, стоимости энергии, чистоте получаемых продуктов и безвредности промышленных выбросов. На таких мощных установках даже сравнительно небольшие усовершенствования при условии высокой надежности производства зачастую приводят к существенной экономии средств. [c.271] Усовершенствованный процесс алкилирования. Несколько лет назад фирма Monsanto приняла решение пересмотреть свои позиции в производстве этилбензола и построить новую установку в штате Техас. Как уже отмечалось, химизм алкилирования, независимо от варианта процесса, в присутствии хлористого алюминия одинаков и известен давно. Наряду с этим имелись возможности строительства установок по типу широко эксплуатируемых. Однако изучение этих процессов обнаружило у них существенные недостатки. Одной из многих проблем был риск строительства первой такой крупной установки производительностью 765 тыс. т этилбензола в год по не вполне проверенной технологии. [c.272] Поэтому прежде чем совсем отказаться от старой технологии, было решено попытаться улучшить ее коренным образом. В результате был разработан и введен в промышленную эксплуатацию процесс, использующий тот же хлористый алюминий в качестве катализатора, но имеющий совершенно иной химизм. В этом новом, гомогенном процессе нет (или гораздо меньше) проблем, характерных для двухфазной системы. [c.272] Исследованиями, проведенными фирмой Monsanto, было установлено, что этилен реагирует с бензолом, содержащим лишь небольшое количество хлористого алюминия, полностью и фактически мгновенно. Хлористый алюминий используется один раз и в системе не рециркулирует. В такой гомогенной системе требуется работать осторожно, чтобы образование высших этилбензолов было минимальным. Эти соединения с позиций теории Льюиса более основны, чем этилбензол. Действительно, тетраэтилбензолы обладают достаточной основностью, чтобы связать небольшое количество хлористого алюминия, присутствующего в системе, и тем приостановить алкилирование. [c.272] Такой механизм совпадает с экспериментальными данными и не требует допущения о последовательности внутримолекулярных 1,2-сдвигов этильной группы (С2Н5). Разложение полиэтилбензолов до достижения равновесия представляет собой последовательную реакцию. Катализатор, по-видимому, связывается наиболее основным центром, а когда достигнет стационарного состояния, он переходит к следующему самому основному центру. Параллельно протекает внутримолекулярная изомеризация 1,2,4-триэтилбен-зола в 1,3,5-триэтилбензол. [c.273] Блок-схема реакторного отделения процесса Мопзап1о приведена на рис. 2. Осушенный бензол, этилен, катализатор и промотор непрерывно нодают в реактор алкилирования. Поток, выводимый из этого реактора, смешивают с полиэтилбензолами, главным образом с диэтилбензолом, который рециркулирует из секции разделения. В реакторе переалкилирования продукт находится в течение времени, достаточного для того, чтобы достигнуть равновесия. Вместе с сырьем в реактор алкилирования подают хлористый алюминий в очень малых количествах. Катализатор используется один раз. [c.274] Алкилат, покидающий реактор переалкилирования, поступает в зону испарения (рис. 3). Тепло туда не подводят, подача алкилата идет за счет перепада давления. Испаренную органическую фазу и соляную кислоту возвращают в реактор алкилирования, а газ сжигают. Если применяемый этилен имеет высокую чистоту. [c.274] ПОТОК отдуваемого газа очень мал, так как этилен вступает в реакцию целиком. Когда же этилен не очень чистый, поток отдуваемого газа становится значительным и приобретает интерес как топливо. Извлечение и рециркуляция соляной кислоты позволяют изменять поток газа в широких пределах, но уровень его использования очень низок. [c.275] Большинство аппаратов реакционной секции сделаны из торкретированной углеродистой стали. Применение дорогостоящих сплавов требуется лишь на относительно коротких участках трубопроводов и для изготовления парогенератора. [c.275] Очистка этилбензола-сырца. Очистку жидкого продукта алкилирования, выходящего из реакционной секции, проводят обычным образом (рис. 4). Перед тем как направить сырой этилбензол на ректификацию, из него необходимо полностью удалить хлористый алюминий и остатки соляной кислоты. Большая их часть извлекается при промывке водой, а оставшиеся следы отделяют, обрабатывая этилбензол щелочью. Эта стадия характеризуется полной надежностью, образования эмульсий не наблюдается. В аппаратах, следующих за секцией промывки, не было забивания, засорения или корро31ии. [c.275] Промытый этилбензол направляют в три последовательные ректификационные колонны, с верха которых отбирают соответственно бензол, этилбензол и смесь ди- и триэтилбензолов. Бензол после осушки возвращают в реактор алкилирования, а смесь ди- и триэтилбензолов передают в реактор переалкилирования. Остаток последней колонны ( котельное топливо ) состоит главным образом из дифенилэтанов, по количеству которых судят об общем выходе продукта. [c.275] Потери при этом процессе зависят от конструкции реакторов и системы управления секцией алкилирования и составляют от 0,6 до 0,9 кг остатка на 100 кг этилбензола. В парогенераторах. [c.275] Удаление отработанного катализатора. Использованный катализатор выводят из системы в виде водного раствора. Обычно отработанный катализатор лучше всего применять для обработки сточной воды. Часто его продают или используют как заменитель квасцов или купороса при осветлении воды. Можно его использовать, как это делается в городском хозяйстве США, для обработки полей орошения с целью извлечения фосфатов. В Японии отработанный хлористый алюминий пр ращают в полиалюминий-хлорид и используют для обработки воды. Существуют и другие пути его использования. [c.276] Фирма Мопзап1о отдала предпочтение методу выпаривания водного раствора хлористого алюминия, покидающего промывную систему [7]. При этом происходит концентрирование хлористого алюминия и извлечение соляной иислоты, которая очень полезна при регенерации цеолитов. Еще одно преимущество метода выпаривания заключается в удалении возможных органических примесей цз концентрированного хлористого алюминия. Растущий спрос на водный хлористый алюминий, вместе с тем, что его потребность в процессе Мопзап1о низка, говорит о том, что проблемы с использованием этого побочного продукта не существует. [c.276] При создании кинетической модели учитывали новейшие представления о химизме протекающих реакций и исходили из двух важных предпосылок 1) алкилирование — необратимая реакция, а переалкилирование — отдельная, независимо протекающая реакция 2) скорость превращения этилена в жидкой фазе не является лимитирующей до тех пор, пока концентрация высших полиэтилбензолов низка. Это позволило оценить значение кинетических констант для модели переалкилирования из данных по этой реакции. При подборе коэффициентов для совмещенной модели алки-л ирования-переалкилирования исходя из данных по алкилированию нужно было оценить лишь относительные скорости реакции по бензолу, этилбензолу и полиэтилбензолам в зависимости от условий реакции. Полученная кинетическая модель позволяет осуществлять корректную экстраполяцию в пределах крайних значений условий реакции, а также точно находить область режимов, наиболее практически интересных для работающей установки. [c.277] Основные факторы процесса. Главные переменные, влияющие на алкилирование и переалкилирование, следующие концентрация катализатора (хлористый алюминий), концентрация промотора (соляная кислота), температура, время контакта, мольное соотношение этильных групп и бензольного кольца, давление. [c.277] Подробная математическая модель химических реакций позволила обнаружить существование достаточно четко выраженного оптимума для перечисленных переменных. Например, если желательно снизить расход хлористого алюминия до минимума, можно использовать кинетическую модель так, чтобы показать влияние каждой переменной на концентрацию А1С1з. Чтобы сравнение было эффективным, его следует проводить при одном и том же качестве алкилата, налример при одинаковой концентрации тетраэтил-бензолов. Нужно вспомнить, что в гомогенной системе количество высших полиэтилбензолов строго ограничено из-за их основности. [c.277] Вернуться к основной статье