RO128504B1 - Instalaţie pentru obţinerea etilbenzenului prin alchilarea benzenului cu bioetanol - Google Patents
Instalaţie pentru obţinerea etilbenzenului prin alchilarea benzenului cu bioetanol Download PDFInfo
- Publication number
- RO128504B1 RO128504B1 ROA201101305A RO201101305A RO128504B1 RO 128504 B1 RO128504 B1 RO 128504B1 RO A201101305 A ROA201101305 A RO A201101305A RO 201101305 A RO201101305 A RO 201101305A RO 128504 B1 RO128504 B1 RO 128504B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- benzene
- alkylation
- reactor
- reaction
- column
- Prior art date
Links
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 131
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 229940058172 ethylbenzene Drugs 0.000 title abstract 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000010555 transalkylation reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- VIDOPANCAUPXNH-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triethylbenzene Chemical class CCC1=CC=CC(CC)=C1CC VIDOPANCAUPXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 44
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 13
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 9
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000002152 alkylating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 125000005234 alkyl aluminium group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 150000005195 diethylbenzenes Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000503 Na-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000012217 sodium aluminium silicate Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000429 sodium aluminium silicate Substances 0.000 claims 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- KVNYFPKFSJIPBJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1CC KVNYFPKFSJIPBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 15
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 10
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 6
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 description 2
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 1
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N N-[2-(1H-indol-3-yl)ethyl]-N-methylprop-2-en-1-amine Chemical compound CN(CCC1=CNC2=C1C=CC=C2)CC=C GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 241000209056 Secale Species 0.000 description 1
- 235000007238 Secale cereale Nutrition 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000703 anti-shock Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- IPLNQDUBLMEJDT-UHFFFAOYSA-N benzene ethylbenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1 IPLNQDUBLMEJDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SYWDWCWQXBUCOP-UHFFFAOYSA-N benzene;ethene Chemical compound C=C.C1=CC=CC=C1 SYWDWCWQXBUCOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1 FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003442 catalytic alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N chloroethane Chemical compound CCCl HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000020335 dealkylation Effects 0.000 description 1
- 238000006900 dealkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229960003750 ethyl chloride Drugs 0.000 description 1
- 150000005194 ethylbenzenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000009419 refurbishment Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000468 styrene butadiene styrene block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Invenția se referă la o instalație pentru sinteza etilbenzenului cu bioetanol, instalație care poate fi utilizată pentru înlocuirea completă sau parțială a instalațiilor existente de alchilare a benzenului cu etilena și catalizator de alchilaluminiu, cu costuri reduse până la 50% sau mai mult.
Invenția se poate aplica pentru obținerea etilbenzenului, materie primă pentru fabricarea stirenului, care la rândul său se folosește pentru obținerea polistirenului și copolimerilor stirenici, produse cu multiple utilizări în domeniul sintezelor chimice, petrochimice, materialelor termoizolante, ambalaje, izolații termice și în construcții, în special, la fabricația de stiren, polistiren de uz general, polistiren antișoc, polistiren expandat, cauciucul SBR, copolimeri stirenici ABS și SAN, rășini poliesterice nesaturate, latexuri stiren-butadien stirenice, precum și fabricația altor copolimeri stirenici.
în prezent, etilbenzenul se obține în instalații industriale prin procedeul de alchilare catalitică a benzenului cu etenă fie în fază lichidă, fie în fază vapori, în sistem catalitic pe bază de clorură de aluminiu sau zeoliți.
Astfel, din cererea de brevet US 20080293985A1, se cunoaște un procedeu de producere a etilbenzenului într-o instalație care are în componență un reactor de alchilare, un reactor de transalchilare sau un transalchilator cunoscut în domeniu, pentru alchilarea benzenului cu etilena, în fază de vapori, lichidă sau mixtă, în prezență de catalizator zeolitic cunoscut și utilizat în domeniu. Etena necesară alchilării benzenului se obține însă prin procedee energofage și poluante de cracare la presiune scăzută a fracțiunilor de petrol, în instalații complexe și costisitoare de piroliză a hidrocarburilor care provin din resurse neregenerabile de natură petrolieră.
Problema pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unei instalații pentru obținerea unui etilbenzen de calitate, corespunzător fabricării stirenului, plecând de la o componentă obținută din resurse naturale, ce reacționează cu benzenul pe catalizatori zeolitici modificați, specifici procedeului, fără degajare de produse toxice și poluante în mediul înconjurător.
Spre deosebire de procedeele clasice de alchilare existente, prezenta invenție utilizează o instalație cu un catalizator specific, modificat și adaptat obținerii cu randament ridicat de etilbenzen, dispus în reactorul de alchilare astfel încât să se consume întreaga cantitate de bioetanol introdusă în reactorul de alchilare, în același timp cu un preț mai scăzut cu până la 50% față de cel al instalațiilor existente în prezent. Bioetanolul utilizat, obținut din resurse regenerabile vegetale, cum sunt: sorg zaharat, sfeclă, cereale etc., înlocuiește etena, ceea ce constituie, alături de tipul de catalizator zeolitic modificat utilizat, o noutate în domeniu, pe plan mondial, realizând astfel un produs mai puțin poluant pentru mediul ambiant.
Instalația pentru sinteza etilbenzenului prin alchilarea benzenului cu etanol, conform invenției, este formată în principal dintr-un reactor de alchilare a benzenului 1 cu bioetanol, în prezență de catalizator zeolitic în strat fix sau strat fluidizat, un reactor de transalchilare 2 a dietilbenzenilor, cu înălțime 0,3...0,4 din înălțimea reactorului de alchilare, o coloană 3 de separare și recirculare a benzenului, prevăzută cu 42...45 de talere, cu funcționare la o presiune de 7...8 bari și temperatură de 26O...27O°C, o coloană 4 de separare a fracției ușoare, care funcționează ia o presiune de 7...8 bari și temperatură de până la 260°C, o coloană 5 de separare a etilbenzenului, prevăzută cu 52. .,54 de talere cu valve din oțel aliat, cu funcționare la o presiune de 3,5...4 bari și temperatură de până la 260°C, un vas de separare 6 al produselor de reacție rezultate de la alchilare și de la transalchilare, în regim continuu, a produselor de reacție prin diferență de densitate, cu îndepărtarea stratului superior
RO 128504 Β1 de natură hidrocarbonată, format din produsele de reacție, și o coloană 7 de separare a di- 1 și trietilbenzenilor de fracția de polialchili superiori, prevăzută cu 20...25 talere cu valve din oțel aliat, care funcționează la o presiune de până la 3,5 bari și o temperatură de până la 3 270°C.
Stratul fix sau fluidizat de catalizator zeolitic este de tip ZSM-5, din gel de5 aluminosilicat de sodiu amorf sub formă uscată, modificat cu ioni metalici și cu conținut de hexametilendiamină ca agent organic de direcționare a structurii.7
Instalația conform invenției conține un reactor de alchilare (1) cu strat fix de catalizator care este un reactor de tip coloană, cu un raport înălțime H: diametru D, H: de 9
14...28, cu circulație ascendentă a reactănților, cu trei zone de reacție ( I, II și III), cu alimentare cu reactanți în fiecare zonă și cu un strat de catalizator de gardă G, aflat la partea11 superioară a reactorului, special plasat, astfel încât să epuizeze integral bioetanolul nereacționat, zonele de reacție fiind prevăzute cu spații de liniștire și evacuare a unei părți 13 din amestecul de reacție în exterior, în vederea preluării căldurii de reacție în schimbătoare de căldură externe și generatoare de abur de joasă presiune. 15
Instalația conform invenției conține un reactor de alchilare 1, cu strat fluidizat, care are o zonă de alimentare cu benzen și bioetanol, în care se găsește catalizatorul în strat 17 fluidizat, aflat la o temperatură de 380,..420°C și presiune de până la 2 atm, din care, după terminarea reacției, se elimină gazele de reacție pe la partea superioară, iar pe la partea 19 inferioară, benzenul nereacționat.
Reactorul de alchilare a benzenului, din instalația definită în descrierea de față sau 21 instalația definită în descrierea de față, se utilizează pentru înlocuirea reactoarelor de alchilare sau a instalațiilor de alchilare care utilizează drept catalizator un alchilaluminiu, sau 23 a instalațiilor pentru alchilare care folosesc etilena sau alți compuși de alchilare.
Instalația prezintă avantajul posibilității implementării sale pe instalațiile existente de 25 fabricare a etilbenzenuiui din etilenă și benzen, care folosesc catalizatori de clorură de aluminiu sau alți catalizatori solizi în strat fix, fără modificări costisitoare ale instalației. 27 Instalația care face obiectul invenției folosește un catalizator de tip zeolitic ZSM-5 cu formula NanAI nSi9S.n O 19216H2O, în care n=1-27, catalizator care face obiectul cererii de brevet 29 RO a 2011 01306, din 05.12.2011, modificat cu ioni metalici și cu conținut de hexametilendiamină, ca agent organic de direcționare a structurii, printr-un procedeu original care face 31 obiectul cererii de brevet RO a 2011 01307, din 05.12.2013 elaborate în cadrul S.C. BIOSINT EB. 33
Instalația propusă are avantajul că poate lucra la presiuni scăzute, când se obțin concentrații ridicate de etilbenzen în gazele de reacție, se îndepărtează și recuperează ușor 35 căldura de reacție fără apariția unor zone calde în zona de reacție, și se reduc costurile de întreținere și reparații comparativ cu instalațiile standard. 37 în comparație cu alte instalații în care se utilizează procedeele de obținere a etilbenzenuiui aflate în exploatare curentă, prezenta invenție mai prezintă următoarele 39 avantaje, și anume:
- în procedeele existente de fabricare a etilbenzenuiui, consumurile specifice de 41 materii prime constau în: 0,751 t benzen și 0,2701 etilenă per tona de etilbenzen. Pentru a obține însă o tonă de etilenă, sunt necesare circa 4 tone de benzină de distilare atmosferică 43 a țițeiului - pentru care trebuie prelucrate 8 tone de țiței, din care evident se obțin și alte produse petroliere, dar resursele sunt neregenerabile și pe cale de epuizare; 45
- în cazul procedeului de alchilare cu bioetanol, din instalația care face obiectul prezentului brevet, consumul de benzen este același, de 0,751 tone de benzen per tonă de 47 etilbenzen, iar consumul de bioetanol este de 0,443 tone de bioetanol per tonă de etilbenzen, deoarece în molecula alcoolului etilic, există gruparea -OH care conduce la formarea apei 49 de proces.
RO 128504 Β1 în instalația care face obiectul prezentei invenții, etilena se înlocuiește cu alcool etilic produs din resurse vegetale regenerabile, spre deosebire de etilena care se obține prin procedee energofage de piroliză a hidrocarburilor, provenite din petrol, resursă fosilă neregenerabilă și pe cale de epuizare.
- fabricarea bioetanolului este un proces mai puțin agresiv față de mediu, în comparație cu obținerea etilenei prin piroliză hidrocarburilor, proces care necesită temperaturi cuprinse între -102 și + 850°C , presiuni între 2 și 34 bari, și cu emisii de gaze nocive în atmosferă;
- resursele vegetale din care se poate fabrica bioetanolul sunt regenerabile și practic inepuizabile, acestea obținându-se pe cale industrială prin fermentația zahărului, amidonului sau în perspectivă, chiar a celulozei; astfel, zahărul se poate obține din fructe, melasă, sfeclă de zahăr, sorg zaharat, trestie de zahăr etc., după care apoi se convertește în alcool etilic; amidonul se poate obține din porumb, cartofi, grâu, orz, secară, care după hidrolizare în zahăr fermentabil prin acțiunea enzimelor de malț, se folosește la fabricarea alcoolului etilic; celuloza din lemn, resturi vegetale, soluția de sulfit de la măcinarea pulpei de celuloză, conțin zahăr provenit din hidroliza celulozei care apoi se poate converti în alcool etilic.
Instalația propusă prin prezenta invenție se poate realiza și prin modificarea unor unități existente de fabricare a etilbenzenului care folosesc clorura de aluminiu, substanță extrem de corozivă pentru echipamentele mecanice și poluantă pentru mediul ambiant.
Sistemul catalitic folosit de instalația propusă prin prezenta invenție, zeolitul de tipul ZSM-5 modificat nu este agresiv față de mediul ambi ant și nici nu este coroziv pentru echipamentele tehnologice.
Caracterul epuizabil al surselor fosile de hidrocarburi, în primul rând, al țițeiului și exigențele ecologice legate de poluarea mediului cu oxizi de sulf și azot dar, mai ales, efectul de seră cauzat de acumularea în atmosfera terestră a dioxid ului de carbon eliberat la arderea hidrocarburilor fac deosebit de atractive procedeele care folosesc resurse naturale vegetale regenerabile.
Se dă, în continuare, un exemplu de realizare și utilizare a instalației realizate conform invenției, în legătură și cu fig. 1,2 și 3, care reprezintă:
- fig. 1 reprezintă schema instalației și a fluxului procedeului de fabricare a etilbenzenului, cu catalizator în strat fix;
- fig. 2 reprezintă un procedeu simplificat de alchilare a benzenului cu bioetanol;
- fig. 3 reprezintă un reactor de alchilare în strat fluidizat.
Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a instalației, cu prezentarea componentelor instalației, conform invenției și în legătură cu fazele de desfășurare ale procedeului (procesului tehnologic)
a) Alchilarea într-o primă etapă, are loc alchilarea benzenului într-un reactor de alchilare cu strat fix de catalizator.
Sinteza etilbenzenului din benzen și bioetanol se poate realiza folosind un reactor cu catalizator zeolitic în strat fix și echipamentele corespunzătoare de separare ale produselor de reacție, așa cum se prezintă în fig. 1.
Alchilarea benzenului cu bioetanol se efectuează trecând un amestec de benzen/bioetanol, în raport de 2/1...3/1, peste un catalizator de tip zeolitic în strat fix, ia temperaturi până la 400°C, presiuni până la 2... 4 bari și o concentrație a bioetanolului de
96,5...99,99% volum.
RO 128504 Β1
Reactorul de alchilare în strat fix are un raport H (Înălțime)/D (diametru) care poate 1 varia Între 14 și 28 , În funcție de capacitatea de producție a reactorului și poate fi construit din oțel carbon. Reacțiile principale care se desfășoară în reactorul de alchilare sunt 3 următoarele:
C6H5 + C2HsOH C6H5 - C2H5 + H2O
Continuarea reacției de alchilare conduce la formarea de produși polialchilați, astfel:
C6H5-C2H5 + C2HsOH ..................... C6H4-(C2H5)2 + H2O Dietilbenzen
C6H4(C2H5)2 + G2H5OH .................... C6H3(C2H5)3 + H2O Trietilbenzen 11
Reacția de alchilare are loc într-un reactor de tip coloană verticală cu strat fix de cata- 13 lizator (poz. 1), cu circulație ascendentă a reactanților, în care se află trei zone de reacție (1, 2 și 3) și un strat de catalizator de gardă - G, la partea superioară a reactorului pentru 15 epuizarea integrală a alcoolului etilic nereacționat din amestecul de alimentare. Benzenul și alcoolul etilic sunt alimentați în fiecare zonă de reacție, zone despărțite prin spații de liniștire 17 și de evacuare a unei părți din amestecul de reacție în exterior, pentru preluarea căldurii de reacție, în schimbătoare de căldură externe, special proiectate. 19
Reacția de alchilare este ușor exotermă, ceea ce conduce la o ușoară creștere de temperatură de-a lungul fiecărui strat de catalizator, iar pentru menținerea condițiilor optime 21 de reacție, sunt preluate fluxuri laterale interne de amestec de reacție și răcite în schimbătoare de căldură externe, așa cum s-a menționat și mai sus. Sistemul de preluare 23 a căldurii implică mai multe operații, cum sunt: preîncălzirea benzenului, înainte de a fi introdus în straturile de catalizator, încălzirea fluxului de alimentare a reactorului de 25 transalchilare și apoi generarea de abur de joasă presiune.
b) Transalchilarea27 în reactorul de transalchilare, poz. 2, are loc conversia dietilbenzenilor în etilbenzen cu exces de benzen, reactor care este operat în regim izoterm, cu o ușoară variație a tempe- 29 raturii de-a lungul singurului strat de catalizator pe care-l conține reactorul de transalchilare.
Reacțiile principale care au loc în faza de transalchilare sunt următoarele:31
C6H4(C2H5)2 + C6H6............................ 2C6H5C2H533
C6H3(C2H5)3 + 2 CgHg........... 3 C6H5C2H5
Reactorul de transalchilare 2, care poate fi construit din oțel carbon, are o înălțime mai mică, circa 0,3...0,4 din înălțimea reactorului dealchilare 1, este alimentat cu un amestec37 de benzen și polialchilbenzen și încălzit până la temperatura de reacție de aproximativ
32O...38O°C, ceva mai blândă în comparație cu alchilarea benzenului cu alcool etilic, cu 39 ajutorul unui efluent care provine din reactorul de alchilare. Presiunea în reactor poate varia între 2 și 3,5 bari. 41
Aproape jumătate din cantitatea de polialchilbenzen este convertită în etilbenzen, pe fiecare trecere. Reacția de transalchilare utilizează același tip de catalizator ca și reacția de 43 alchilare, cu deosebirea că se folosește un singur strat de catalizator peste care se trece: amestecul de dietilbenzen + trietilbenzen și benzen în exces. Randamentul total de 45 etilbenzen, după traversarea reactorului de alchilare și transalchilare, ajunge la circa 98%, restul de 2% reprezentând polialchilbenzeni și alți produși grei. 47
Fig. 1 reprezintă schema de flux a procedeului de fabricare a etilbenzenului, cu catalizator în strat fix. 49
RO 128504 Β1
c) Separarea produselor de reacție
Produsele de reacție care provin din reactorul de alchilare și din cel de transalchilare sunt răcite prin schimb de căldură cu alte fluxuri tehnologice, condensate și apoi sunt decantate în vasul poz. 6, unde la partea superioară separă stratul de hidrocarburi, iar la partea inferioară se separă apa rezultată de proces.
Separarea etilbenzenului se face în continuare într-un tren de 4 coloane de fracționare, după cum urmează;
- coloana de separare a benzenului - poz. 3, care poate fi confecționată din oțel carbon, care are 42...45 talere practice cu valve din oțel aliat și are funcțiunea de separare a benzenulu. Benzenul se separă la vârful coloanei - poz. 3, și apoi se recirculă la reactorul de alchilare - poz. 1, și la cel de transalchilare - poz. 2. Coloana are o presiune de proiectare de 7...8 bari, iar temperatura de proiectare de 260...270° C;
- coloana de separare a fracțiunilor ușoare - poz. 4 poate fi confecționată din oțel carbon, dar umplutura de tip structurat trebuie să fie din oțel aliat, la o presiune de proiectare Cuprinsă între 7 și 8 bari, și temperatura de proiectare de până la 260°C. O parte din produsul de vârf al coloanei - poz. 3 - este dirijată în alimentarea coloanei - poz. 4, destinată separării fracțiunilor ușoare rezultate în reactoarele de alchilare și transalchilare, fracții ușoare care se valorifică sub formă de gaze combustibile. Produsul de fund al coloanei - poz. 4 se recirculă ca reflux la coloana - poz. 3 de separare a benzenului nereacționat.
- coloana de separare a etilbenzenului - poz. 5 poate fi construită din oțel carbon, are
52...54 talere cu valve din oțel aliat, la o presiune de proiectare de 3,5...4 bari și temperatura de proiectare de până la 260°C. Produsul de blaz al coloanei de separare a benzenului intră în alimentarea coloanei de separare a etilbenzenului - poz. 5 - la vârful acesteia, iar produsul de vârf se dirijează în alimentarea coloanei - poz. 7, destinată separării dietilbenzenului și trietilbenzenului de produsele alchilate grele.
- coloana de separare a polialchil benzenilor - poz. 7, poate fi confecționată din oțel carbon și are 20...25 talere cu valve din oțel aliat, la o presiune de proiectare de 3,5 bar și o temperatură de proiectare de până la 270°C.
Fracțiunea de vârf a coloanei 7, care conține dietilbenzen și trietilbenzen se recirculă la reactorul de transalchilare, iar produsul de blaz al coloanei 7 se valorifică drept combustibil lichid.
d) Prezentarea variantei cu reactor de alchilare în strat de catalizator fluidizat
Reacția de alchilare se poate conduce și în reactor în strat fluidizat, așa cum se prezintă în fig. 2 și 3 de mai jos, cu precizarea că restul echipamentelor de separare rămân identice cu cele prezentate în fig 1. pentru reactorul de alchilare în strat fix.
Acest tip de reactor poate conduce, pe lângă implementarea l ui în noul procedeu de alchilare a benzenului cu etanol care face obiectul prezentului brevet, dar și la retehnologizarea instalațiilor existente de fabricare a etilbenzenului în fază lichidă cu catalizator de triclorură de aluminiu, dar și cu catalizator în strat fix pe bază de zeoliți.
Reacția de alchilare are loc la temperaturi cuprinse între 380 și 420°C, și presiuni de maximum 2 atm, pe catalizatori de tip zeolitic modificat cu ioni metalici, microsferic, care asigură un conținut de minimum 45% greutate etilbenzen în masa de reacție. Catalizatorul microsferic are un diametru mediu al particulelor de 0,050 mm și o suprafață specifică de 350 m2/g, pe bază de zeolit ZSM-5, sub formă modificată cu metale alcalino-feroase.
Catalizatorul se regenerează continuu la temperaturi cuprinse între 560 și 590°C, după care se recirculă la reactorul de alchilare.
RO 128504 Β1
Instalația de fabricare a etilbenzenului, în cele două variante ale sale, care fac 1 obiectul prezentei invenții, se poate aplica atât pentru unități de ultimă generație, cum este cazul unităților de fabricare a etilbenzenului din etilenă și benzen, pe catalizatori zeolitici în 3 strat fix, dar și în adaptarea unor instalații existente de fabricare a etilbenzenului prin procedee mai vechi și foarte poluante, cum sunt: alchilarea benzenului cu etenă în fază 5 lichidă pe catalizatori de clorură de aluminiu (corozivi și foarte agresivi pentru mediul înconjurător), acid fosforic etc. 7
De fapt, în ultimul deceniu, procedeul de alchiiare a benzenului cu etilenă pe catalizatori de clorură de aluminiu nu s-a mai dezvoltat, din cauza celor menționate anterior. 9 Adaptarea instalațiilor existente care folosesc catalizatori cum sunt: clorură de aluminiu dizolvată într-un amestec de benzen și alchilbenzeni care conține clorură de etil sau 11 acid clorhidric, alumină pe suport de silicagel (procedeul Koppers), acid fosforic pe suport de Kiselgur (procedeu Natural Gaz) și catalizator de oxid de aluminiu activat cu trifluorură de 13 bor (procedeul Alcar - UOP), poate fi relativ ușor făcută, prin înlocuirea sistemului de reacție cu sistemul de alchiiare în strat fix sau în strat fluidizat cu catalizatori zeolitici modificați, de 15 tip ZSM-5, propus prin prezenta invenție.
Restul instalației de distilare și depozitare existent se poote folosi, cu mici modificări, 17 pentru aplicarea procedeului.
Adaptarea unor instalații existente aduce economii de circa 50% față de cazul con- 19 struirii unei instalații noi, de aceeași capacitate.
Claims (5)
- Revendicări1. Instalație pentru sinteza etilbenzenului prin alchilarea benzenului cu etanol, formată din reactor de alchilare, reactor de transalchilare, coloane de separare a produselor de reacție, caracterizată prin aceea că este formată în principal dintr-un reactor de alchilare a benzenului (1) cu bioetanol, în prezență de catalizator zeolitic în strat fix sau strat fluidizat, un reactor de transalchilare (2) a dietilbenzenilor, cu înălțime 0,3...0,4 din înălțimea reactorului de alchilare, o coloană (3) de separare și recirculăre a benzenului, prevăzută cu42.. .45 de talere, cu funcționare la o presiune de 7...8 bari și temperatură de 2Θ0.. .270°Ο, o coloană (4) de separare a fracției ușoare, care funcționează la o presiune de 7...8 bari și temperatură de până la 260°C, o coloană (5) de separare a etilbenzenului, prevăzută cu52.. .54 de talere cu valve din oțel aliat, cu funcționare la o presiune de 3,5...4 bari și temperatură de până la 260°C, un vas de separare (6) al produselor de reacție rezultate de la alchilare și de la transalchilare, în regim continuu, a produselor de reacție prin diferența de densitate, cu îndepărtarea stratului superior de natură hidrocarbonată format din produsele de reacție, și o coloană (7) de separare a dietilbenzenilor și trietilbenzenilor de fracția de polialchili superiori, prevăzută cu 20...25 talere cu valve din oțel aliat, care funcționează la o presiune de până la 3,5 bari și o temperatură de până la 270°C.
- 2. Instalație conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că stratul fix sau fluidizat de catalizator zeolitic este de tip ZȘM-5 din gel de aluminosilicat de sodiu amorf sub formă uscată, modificat cu ioni metalici și cu conținut de hexametilendiamină ca agent organic de direcționare a structurii.
- 3. Instalație conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că reactorul de alchilare (1) cu strat fix de catalizator este un reactor de tip coloană, cu un raport înălțime H: diametru D, H : de 14...28, cu circulație ascendentă a reactanților, cu trei zone de reacție (I, II și III), cu alimentare cu reactanți în fiecare zonă și cu un strat de catalizator de gardă G, aflat la partea superioară a reactorului, special plasat, astfel încât să epuizeze integral bioetanolul nereacționat, zonele de reacție fiind prevăzute cu spații de liniștire și evacuare a unei părți din amestecul de reacție în exterior, în vederea preluării căldurii de reacție în schimbătoare de căldură externe și generatoare de abur de joasă presiune.
- 4. Instalație conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că reactorul de alchilare (1) cu strat fluidizat are o zonă de alimentare cu benzen și bioetanol, în care se găsește catalizatorul în strat fluidizat, aflat la o temperatură de 380...420°C și presiune de până la 2 atm, din care, după terminarea reacției se elimină gazele de reacție pe la partea superioară iar pe la partea inferioară benzenul nereacționat.
- 5. Utilizare a reactorului de alchilare a benzenului din instalația definită în revendicarea 1 sau a instalației definită în revendicarea 1, pentru înlocuirea reactoarelor de alchilare sau a instalațiilor de alchilare care utilizează drept catalizator alchilaluminiu, sau a instalațiilor pentru alchilare care folosesc etilena sau alți compuși de alchilare.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201101305A RO128504B1 (ro) | 2011-12-05 | 2011-12-05 | Instalaţie pentru obţinerea etilbenzenului prin alchilarea benzenului cu bioetanol |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201101305A RO128504B1 (ro) | 2011-12-05 | 2011-12-05 | Instalaţie pentru obţinerea etilbenzenului prin alchilarea benzenului cu bioetanol |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO128504A2 RO128504A2 (ro) | 2013-06-28 |
| RO128504B1 true RO128504B1 (ro) | 2014-01-30 |
Family
ID=48667391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201101305A RO128504B1 (ro) | 2011-12-05 | 2011-12-05 | Instalaţie pentru obţinerea etilbenzenului prin alchilarea benzenului cu bioetanol |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO128504B1 (ro) |
-
2011
- 2011-12-05 RO ROA201101305A patent/RO128504B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO128504A2 (ro) | 2013-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101823929B (zh) | 一种甲醇或二甲醚转化制取芳烃的系统与工艺 | |
| CN101768043B (zh) | 一种稀乙烯与苯反应制乙苯的方法 | |
| AU2010320947B2 (en) | Method for generating hydrocarbons, in particular gasoline, from synthesis gas | |
| Ou et al. | A novel microwave-assisted methanol-to-hydrocarbons process with a structured ZSM-5/SiC foam catalyst: Proof-of-concept and environmental impacts | |
| CN100548944C (zh) | 一种提高甲醇脱水制烯烃产率的沸石催化和分离方法 | |
| WO2021261417A1 (ja) | 炭化水素生成システム | |
| US9902662B2 (en) | Method for dehydrating a mixture containing ethanol and n-propanol | |
| CN104557425A (zh) | 芳烃烷基化生产对二甲苯的催化蒸馏方法 | |
| CN101085711B (zh) | 一种乙基苯与二乙苯的合成方法 | |
| CN201280527Y (zh) | 一种生产芳烃的设备系统 | |
| CN101274872B (zh) | 一种乙醇脱水制乙烯的流化装置和工艺方法 | |
| RO128504B1 (ro) | Instalaţie pentru obţinerea etilbenzenului prin alchilarea benzenului cu bioetanol | |
| RU2625299C2 (ru) | Аппарат для получения этилена и способ получения этилена | |
| CN219929942U (zh) | 用于将乙醇转化为对二甲苯和邻二甲苯的装置 | |
| CN102060644B (zh) | 一种甲醇脱水制烯烃方法 | |
| JP2023160835A (ja) | エタノール | |
| CN110218140B (zh) | 一种轻烃裂解生产高品质乙苯的方法 | |
| US20250263361A1 (en) | Process For the Production of Dimethyl Ether and Hydrogen from Methane Using a Solid Metal Oxide Reagent | |
| CN102276411B (zh) | 乙醇和苯合成乙苯的方法 | |
| CN119909598B (zh) | 一种利用Zn蒸气潜热加热的快速热解催化装置和方法 | |
| CN100494127C (zh) | 一种乙烯与苯烃化生产乙基苯的方法 | |
| CN106278788B (zh) | 一种以混合醇生产甲基叔丁基醚和/或异丁烯的方法 | |
| CN102276410B (zh) | 乙苯的合成方法 | |
| CN103772102A (zh) | 乙醇脱水制乙烯的分离精制方法 | |
| EP3085754B1 (en) | Method for producing light unsaturated hydrocarbons |