Повышение эффективности процесса алкилирования бензола этиленом с использованием компьютерной моделирующей системы
Объектом исследования является процесс алкилирования бензола этиленом на цеолитном катализаторе. Цель работы – повышение эффективности работы промышленной установки получения этилбензола на цеолитном катализаторе с использованием математической модели.
В работе выполнен термодинамический и кинетический анализ реакций, протекающих в реакторе алкилирования бензола этиленом, детально изучены механизмы этих реакций, определены энергии активации и предэкспоненциальные множители в уравнении Аррениуса для целевых и побочных реакций. Основной метод, применяемый в работе – метод математического моделирования. Модель объекта строились с учетом физико-химических закономерностей протекания процесса.
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.)
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (18 отзывов)
4.8 (37 отзывов)
4.7 (96 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
4.8 (40 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
4.2 (6 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
