Dimensionarea unui Reactor de Dehidrogenare a Etilbenzenului la Stiren

Capitolul I: Studiu de Literatura

1.1. Introducere

Scopul proiectului: realizarea bilantului de materiale pentru o instalatie de producere a stirenului prin dehidrogenarea etilbenzenului si predimensionarea reactorului.

Importanta stirenului: Stirenul reprezinta unul din produsele de baza ale petrochimiei, deoarece prin copolimerizarea lui cu butadiena se produc sorturi valoroase de cauciucuri sintetice sau, polimerizat singur, sau cu acrilonitril si butadiena se obtin polistiren si copolimeri cu utilizari de mare diversitate.

Etilbenzenul este unul dintre produsele de mare tonaj ale industriei chimice.

Productia mondiala de etilbenzen depaseste 10 milioane tone. Se foloseste aproape exclusiv pentru fabricarea stirenului. Productia de stiren prezinta o dezvoltare constanta, dar nu foarte spectaculoasa in comparatie cu alti monomeri.

- SUA: 1904 mii t/an

- Japonia : 218 mii t/an

- Italia : 250 mii t/an

- Germania : 278 mii t/an

- Franta : 165 mii t/an

Productia de stiren se poate realiza in prezent pe 3 cai:

- alchilarea benzenului cu etena

- separarea etilbenzenului din extractul aromatic rezultat in instalatii de RC

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

Cea mai mare parte din etilbenzen se produce prin alchilarea benzenului cu etilena. In SUA se obtine aproximativ 10% prin separare din fractii petroliere.

Fractia C8 din uleiul usor de la distilarea carbunilor contine circa 8% etilbenzen. Etilbenzenul este prezent in fractia de xileni de la reformare catalitica in proportie de 15-25%. De asemenea benzina de piroliza contine etilbenzen. In valoare absoluta aceste valori sunt mici. Pentru acoperirea

consumului de etilbenzen este necesara producerea lui prin sinteza. Separarea etilbenzenului din fractii petroliere prin distilare fractionata este dificila datorita punctului de fierbere apropiat de cel al p-xilenului(136,2°C fata de 138,3°C) si respectiv al m-xilenului(139,1°C). Se utilizeaza in general un ansamblu de 2-3 coloane cu un numar total de 350-390 de talere si ratii de reflux de 80/1-90/1.

Cele doua procedee principale de dehidrogenarea catalitica a etilbenzenului la stiren sunt procedeul adiabatic si cel izoterm.

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

Polistirenul-polimerizarea stirenului se face in solutie, suspensie sau emulsie. In primul procedeu stirenul si solventul reactioneaza intr-un reactor cu manta si agitare. Polimerul obtinut contine monomer nereactionat si solvent care se indeparteaza prin distilare. Prin introducerea de cauciuc dizolvat odata cu stirenul monomer se obtine asa-zisul polistiren „antisoc". 0 cantitate mare de polistiren antisoc se foloseste pentru frigidere. Prin incorporare in polimer a unui gaz sau lichid volatil se obtine la incalzire polistiren expandat. Acesta, avand proprietati termoizolante se foloseste in constructii.

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

Capacitatea de copolimerizare a stirenului este folosita si in productia de materiale peliculogene.

Domeniile de utilizare ale stirenului se repartizeaza orientativ astfel:

57% polistiren (homo si copolimeri pentru materiale plastice);

27% cauciuc butadien-stirenic

5% poliesteri

11% alte domenii