Повышение эффективности процесса алкилирования бензола этиленом с использованием компьютерной моделирующей системы

Этилбензол (ЭБ) используется почти исключительно как
промежуточный продукт для производства стирола. Его получают
алкилированием бензола этиленом в жидкой или паровой фазе [1].
В зависимости от используемого катализатора и условий
алкилирования, наряду с ЭБ, происходит образование ди-, три- и
тетраэтилбензолов ( среди них 85-97 мас. % составляет ДЭБ ) в количестве от
1 до 15 мас. % от общего алкилата. Для повышения эффективности
производства ЭБ процесс алкилирования комбинируют с
трансалкилированием, что позволяет преобразовывать побочные продукты и
полиалкилбензолы в ЭБ [2].
Около 60% мирового производства бензола чистотой более 99,9% и
примерно 10% этилена полимеризационной чистоты используются для
производства ЭБ. Однако, известны и другие способы, согласно которым
возможно применение этилена разбавленного метаном и этаном, то есть. этан-
этиленовой фракции [3].
Большая доля спроса на бензол во всем мире определяется
производством ЭБ, динамику роста потребления которого можно проследить
по мощности производства бензола в мире/России, составляющей, млн. т: в
1976 г. – 18.8/0.7 [4], в 1986 г. – 25.1/0.9, в 1996 г. – 33.5/1.0 [5], в 2007 г. –
41.0/1.7, соответственно [6].
Мировая потребность в ЭБ приблизится к 35.5 млн. т [7]. Объем
производства ЭБ/стирола в России в 1997 г. составил 186/162 тыс. т, в 2004 г.
– 580/516 тыс. т, а в 2009 г. – 805/700 тыс. т. Прирост рынка ЭБ достигает 4⎯5%
в год, по прогнозам на 2011 г [1].
Производителями ЭБ/стирола в РФ являются ОАО
“Нижнекамскнефтехим” (345/300 тыс. т/год), ОАО “Салаватнефтеоргсинтез”
(230/200 тыс. т/год), ОАО “Стирол” (ЗАО “СибурХимпром”) (140/120 тыс.
т/год), ОАО “Ангарская нефтехимическая компания” (90/80 тыс. т/год).
Для повышения эффективности и оптимизации процесса применяют
метод математического моделирования, который обладает высокой
параметрической чувствительностью. Разработанная модель реактора, должна
учитывать основные физико-химические особенности процесса.
Целью данной работы является проведение расчетов, направленных на
повышение эффективности, процесса алкилирования бензола этиленом с
учетом дезактивации цеолитного катализатора и создание математической
модели установки одного из нефтехимических предприятий России,
обладающей высоким прогностическим потенциалом.
Необходимо отметить, что при моделировании важно использовать
реальные данные, полученные с действующей промышленной установки. Это
позволит обеспечить ее высокую адекватность.
1 Обзор литературы
Реакции алкилирования ароматических углеводородов алкенами
занимают одно из важнейших мест в промышленности основного
органического и нефтехимического синтеза. Эти продукты необходимы для
получения высокооктановых топлив, антиокислителей, поверхностно-
активных веществ, а так же служат сырьём для дальнейших синтезов
(этилбензол, изопропилбензол, высшие алкилароматические углеводороды и
др.)