ИТС 18-2016 Производство основных органических химических веществ

     3.3.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

3.3.1.1 Дегидрирование этилбензола в стирол

Принципиальная технологическая схема производства стирола дегидрированием этилбензола представлена на рисунке 3.3.1.

Этилбензольная шихта и водяной пар после перегревателя Т-1 поступают в реактор Р-2/1, где осуществляется реакция дегидрирования с образованием контактного газа. Перед подачей на вторую ступень дегидрирования в реактор Р-2/2 контактный газ подогревается в межступенчатом подогревателе Т-2. Для нагрева шихты и контактного газа используется водяной пар, который нагревается в печи П-1, где в качестве топлива применяются природный газ и собственный абгаз. Контактный газ из реактора Р-2/2 поступает в котел-утилизатор Ку-1, где охлаждается за счёт образования вторичного пара. Охлаждённый до температуры 250°С контактный газ из котла утилизатора Ку-1 направляется в пенный аппарат А-1 для охлаждения до температуры 100-150°С и очистки от катализаторной пыли водным хим. загрязненным конденсатом, подаваемым из емкости Е-1. В пенном аппарате наряду с охлаждением и очисткой контактного газа происходит отпарка углеводородов из хим. загрязненного конденсата, поступающего из емкости Е-1. Водный конденсат из пенного аппарата А-1 охлаждается оборотной водой до температуры не более 40°С, а затем сбрасывается в хим. загрязненную канализацию.

Контактный газ после пенного аппарата конденсируется в конденсаторе Т-3 и сливается в емкость Е-1. В емкости Е-1 происходит расслаивание конденсата на углеводородный и водный слои. Углеводородный слой из емкости Е-1 поступает на ректификацию, а водный конденсат из емкости Е-1 подается в пенный аппарат.

Для предотвращения полимеризации стирола на стадиях его выделения предусмотрено ингибирование контактного газа и углеводородного конденсата ингибитором, который подают в конденсатор Т-3 и коллектор после пенного аппарата А-1.

Колонна К-1, работающая под вакуумом, предназначена для отделения бензол-толуольной фракции от углеводородного конденсата. Кубовый продукт колонны К-1 представляет собой раствор стирола в углеводородном конденсате. Разделение бензол-толуольной фракции на бензол и толуол осуществляют в ректификационной колонне К-3. Кубовый продукт колонны К-1 - раствор стирола в углеводородном конденсате - подвергают вакуумной ректификации на колонне К-2, верхом которой отбирают дистиллят, содержащий этилбензол, который направляют на смешение с товарным этилбензолом и далее в реакторы дегидрирования Р-2/1,2. Для предотвращения термополимеризации стирола в отделении ректификации в питание и линию флегмы колонны К-2 подают ингибитор. Кубовый продукт колонны К-2 - стирол-сырец направляют на вакуумную ректификацию в колонну К-4. Верхом отводят товарный стирол (стирол-ректификат), а кубом - тяжелый остаток, который подвергают переработке на роторно-пленочном испарителе А-2 для извлечения остаточного количества стирола (стирол-рецикл), который, в свою очередь, направляют в емкость Е-1 узла дегидрирования. Тяжелые продукты роторно-пленочного испарителя А-2 - кубовый остаток ректификации стирола (КОРС) - выводят с установки. Для предотвращения полимеризации стирола-ректификата предусмотрена подача стабилизатора пара-трет-бутилпирокатехина.     

П-1 - печь; Р-2/1, Р-2/2 - реакторы дегидрирования; А-1 - пенный аппарат; А-2 - роторно-пленочный испаритель; К-1, К-2, К-3, К-4 - ректификационные колонны; Ку-2 - котел-утилизатор; Е-1 - емкость; Т-1 - перегреватель.

Рисунок 3.3.1 - Принципиальная технологическая схема получения стирола дегидрированием этилбензола

3.3.1.2 Способ совместного получения стирола и оксида пропилена

Принципиальная технологическая схема производства представлена на рисунке 3.3.2.

Процесс окисления этилбензола кислородом воздуха до гидропероксида этилбензола осуществляют в каскаде реакторов барботажного типа, каждый из которых представляет собой полый аппарат с внутренним змеевиком. Этилбензольную шихту подают в верхнюю часть реактора, воздух - в нижнюю часть реактора (см. раздел 4.4.1.1).

Раствор гидропероксида смешивают со свежим молибденовым катализатором, рециркулирующими тяжелыми продуктами со стадии разделения, содержащими катализатор, и с избытком пропилена. Полученную смесь направляют в реакционный узел 1. Эпоксидирование проводят при 100110°С и давлении 2,53 МПа, необходимом для поддержания смеси в жидком состоянии. Чтобы достичь более полной конверсии гидропероксида при высокой удельной производительности и безопасных условиях работы, выполняют реакционный узел в виде каскада из нескольких реакторов с мешалками, охлаждаемых водой (на схеме показаны два).     

Рисунок 3.3.2 - Технологическая схема совместного получения пропиленоксида и стирола

Продукты реакции направляют в колонну 2, где отгоняется наиболее летучий пропилен, возвращаемый на эпоксидирование. Затем в колонне 3 в виде дистиллята получают оксид пропилена, а кубовый остаток перегоняют в вакуумной колонне 4, отделяя тяжелый остаток, содержащий катализатор. Часть тяжелого остатка возвращают на эпоксидирование, а остальное сжигают или подают на регенерацию катализатора. Дистиллят колонны 4 состоит главным образом из этилбензола, метилфенилкарбинола и ацетофенона.

Из этой смеси после нейтрализации щелочью (на схеме не изображена) вначале отгоняют в колонне 5 наиболее летучий этилбензол, который рециркулируют на синтез гидропероксида. Кубовый остаток колонны 5 поступает в испаритель 6, где метилфенилкарбинол и ацетофенон в токе перегретого водяного пара испаряются и отделяются от смол. Смесь паров, подогретая в теплообменнике 7 до 300°С, последовательно проходит два адиабатических реактора 8, заполненных гетерогенным катализатором кислотного типа (активный оксид алюминия), где метилфенилкарбинол подвергается дегидратации. Поскольку реакция дегидратации эндотермична, смесь, охладившуюся после первого реактора 8, подогревают паром в теплообменнике 9. Суммарная степень конверсии метилфенилкарбинола при дегидратации составляет 90%.