Dehidrogenarea etilbenzenului la stiren - metoda Euller

1 Tema proiectului

Sa se proiecteze un reactor catalitic pentru dehidrogenarea etil benzenului la stiren;reactorul este de tip coloana in strat fix ,operat in regim adiabat.

Date de proiectare:

Productia anuala: Pa=30000 tone stiren/an =30000000 kg stiren/an

Raportul molar alimentare abur – etilbenzen 15:1

Temperatura de alimentare 600 °C

Presiunea de alimentare P0=1.7 atm

Viteza fictive maxima a gazelor in reactor umax=1.5m/s

Durata de functionare 8000h/an

Introducere

Din marea gama de produse aromatice, ca derivate directe ale benzenului, o mare aplicabilitate industriala o are etilbenzenul, principala materie prima pentru obtinerea unui important monomer utilizabil in primul rand pentru fabricarea cauciucurilor sintetice – stirenul.

Stirenul, fiind un derivat direct al etilbenzenului, are, ca si acesta, o structura aromatica, este un lichid inflamabil, cu temperatura de firbere de 145.2°C, foarte apropiata de cea a etilbenzenului care este de 136°C, ceea ce ingreuneaza procesul de separare de etilbenzen.

Utilitatile stirenului sunt limitate in domeniul macromolecular. Monopolimerul impreuna cu copolimerii, cu acrilonitrilul, metacrilat de metil, clorura de vinil,constituie aproximativ 25-30% din productia materialelor termoplastice.

Copolimerii cu divinil-benzen servesc la obtinerea de schimbatori de ioni, iar cei cu poliesteri nesaturati au capatat o mare extindere ca materiale de constructie.

Copolimerul butadiena-stiren are proprietati variate, in functie de raportul celor doi monomeri in polimer ; la continut mare de butadiena, copolimerul are dupa vulcanizare, caracter de elastomer si reprezinta partea cea mai importanta a productiei de cauciuc sintetic.

Domeniile de utilizare ale stirenului se repartizeaza orientativ, astfel : 57%polistiren ( homo si copolimeri pentru materiale plastice ), 27% cauciuc butadien-stiren, 5% poliesteri si 11% alte domenii.

Productia de stiren prezinta o dezvoltare constanta, dar mai putin spectaculoasa decat a altor monomeri, deoarece dateaza relativ de mai mult timp.

Productia de stiren se realizeaza in prezent aproape exclusiv prin dehidrogenareaetil-benzenului. Acesta se obtine printr-una din urmatoarele cai :

-alchilarea benzenului cu etilena

-separarea etilbenzenului din extractul aromatic(fractiunile xilenice)rezultat in instalatii de reformare catalitica

-separarea etilbenzenului rezultat ca produs secundar la obtinerea izopropil-benzenului.

Pentru dehidrogenare se poate utiliza etilbenzen obtinut printr-una din operatiile enumerate.

2 Locul si rolul reactorului in schema tehnologica.

Reactorul face parte din instalatia tehnologica de fabricare a stirenului prin dehidrogenarea catalitica a etilbenzenului.

Dehidrogenarea etilbenzenului are loc in faza gazoasa, în prezenta unui catalizator.

Schema de principiu a instalatie:

Figura1.

Fig.1 Instalatie de dehidrogenare a etilbenzenului

1-Reactor; 2-Cuptor; 3,4-Recuperatoare de caldura; 5-Coloana de separare primara

Etilbenzenul proaspat este evaporat şi preincalzit intr-o serie de recuperatoare de caldura pana la temperatura de aproximativ 5400C. La intrarea in reactorul 1, etilbenzenul este amestecat cu abur supraincalzit la max. 8000 C, obtinut in cuptorul 2 astfel incat sa se obtina temperatura de alimentare intre 580-6200 C.

Presiunea de alimentare este cuprinsa de regula între 1.4-1.6 atm, cunoscandu-se si variante de operare la presiuni subatmosferice (Short şi Bolton, 1985). Raportul molar abur-etilbenzen este intre 7:1 şi 14:1, mai mic pentru operarea izoterma, mai mare pentru cea adiabata.