УДК 681.5.04: 661

АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ АЛКІЛУВАННЯ БЕНЗОЛУ

ПРОПІЛЕНОМ У РІДКІЙ ФАЗІ

Черевко Л. С.

Національний технічний університет України «КПІ»

Алкілування етиленом полягає в проведенні реакції в рідкій фазі з безводним хлористим алюмінієм в якості каталізатора. Ця реакція є окремим випадком класичної реакції Фріделя - Крафтса, вона була відкрита в 1879 р.

Процес алкілування спрямований на отримання високооктанових компонентів автомобільного бензину з ненасичених вуглеводневих газів. Проводиться в реакторі колонного типу в режимі барботажа. Одночасно з алкілуванням здійснюється і реакція переалкілування поліетілбензолів. У реактор вводяться потоки бензолу та поліетілбензолів. Відведення теплоти реакції здійснюють за рахунок випаровування бензолу в реакторі і відведення його парів з подальшою конденсацією і рециркуляцією.

Процес алкілування бензолу етиленом включає в себе наступні послідовні стадії: приготування каталізаторного комплексу, проведення реакції алкілування, обробка продуктів реакції, поділ продуктів реакції.

У присутності А1С1₃ алкілування здійснюється важче, ніж у присутності H₂S0₄. Є цілий ряд пропозицій по поліпшенню технології і збільшення виходу бензолу, а також до подовженню терміну служби каталізатора.[1]

Незважаючи на зазначені труднощі, спосіб з використанням хлористого алюмінію знаходять все більш широке застосування. Реакція відбувається практично без тиску при 50..70 °С в алкілаторах висотою 15 м. У цих умовах має місце каталітичне переалкілування, тому високоалкіловані продукти доцільно знову повертати в процес. Якщо потрібно отримати поліізопропілбензоли, то в промислових умовах частіше застосовують хлористий алюміній, так як при цьому збільшується вихід поліалкілбензоли.

Основний реакційний апарат – алкілатор. Він являє собою колону, зсередини футеровану графітовими плитками. Алкілатор доверху заповнюють сумішшю бензолу та розчину каталізатора. В нижню частину апарата безперервно подають осушений бензол, каталізатор і газоподібну пропан-пропіленову фракцію, що містить 30…40 % пропілену. Алкілування бензолу етиленом або пропіленом відбувається досить швидко вже при 35…40 °С. Проте водночас з цією реакцією в алкілаторі має відбуватися також реакція деалкілування поліалкілбензолів, яка вимагає більш високої температури; тому на практиці алкілування бензолу пропіленом проводять при температурі 85 °С. Процес відбувається з виділенням тепла; щоб уникнути підвищення температури понад оптимальну, надлишкове тепло необхідно відводити. Основна кількість тепла відводиться за рахунок випаровування деякої частини бензолу, що полегшується завдяки присутності в пропан-пропіленовій фракції інертних газоподібних домішок. Решта тепла відводиться холодною водою, що циркулює в рубашці алкілатора.[2]

Алкілування бензолу пропиленом здійснюють в присутності А1С1₃ при нормальному або підвищеному тиску. Вихідним продуктом може служити тіофено-вмісний бензол. Для досягнення оптимальних величин конверсії необхідно працювати в кілька вологому середовищі. При використанні А1С1₃ можна відзначити такі недоліки, що являють задачу для автоматизації:

1) вихідна суміш пропан - пропилен не повинна містити етилену;

2) утворюється алкілат має високий ступінь диспропорціонування та ізомеризації;

3) при роботі в присутності невеликих кількостей вологи утворюється НС1, наслідком чого є посилення корозії і збільшення витрати каталізатора;

4) реакційний продукт і відпрацьовані гази потрібно промивати лугом.

Було розроблено схему автоматизації, зображену на рисунку, що задовольняє технологічні вимоги ведення процесу і складається з таких контурів:

- контур 1 забезпечує контроль витрати газу на гідроліз, що надходить в алкілатор та включає: діафрагму камерну ДКС0,6-150 (1-1); дифманометр безшкальний пневматичний 13ДД11 (1-2); вторинний прилад (1-3).

- контур 3 забезпечує контроль витрати каталізатора, що виділяється з розчинника каталізатора та включає: діафрагму камерну (3-1); дифманометр безшкальний пневматичний 13ДД11 (3-2); вторинний прилад (3-3).

- контур 5 забезпечує контроль та сигналізування концентрації бензолу в трубопроводі та включає: первинний перетворювач кондуктометричного аналізітора рідини АЖК-1.1 (5-1); прилад вторинний показувальний (5-2), лампи електричні сигнальні жовтого кольору HL1, HL2.

- контур 6 забезпечує контроль рівня алкілату в алкілаторі та включає: рівнемір буйковий з пневматичним передавальним перетворювачем УБ-ПВ

(6-1); прилад вторинний показувальний (6-2).

- контур 8 забезпечує контроль і сигналізування температури підготовленої сировини у алкілаторі та включає: термоперетворювач опору платиновий типу ТСП-1388 (8-1), вторинний прилад (8-3), лампи електричні сигнальні жовтого кольору HL3, HL4.

Схема автоматизації алкілатора

Розроблена схема автоматизації забезпечує проведення процесу алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі на заданому технологічному рівні, що у свою чергу забезпечує отримання готової продукції високої якості.

У подальшому доцільно провести аналіз та дослідження доцільності використання систем керуванню з регуляторами різних типів.

Література:

1. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза [Текст] / И. И. Юкельсон. – М.: «Химия», 1968. – 120 с.: ил. – Библиогр.: с. 806-819. – 30000 экз.

2. Лукінюк М. В. Технологічні вимірювання та прилади [Текст] : навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. / М. В. Лукінюк. – К.: НТУУ «КПІ», 2007. – 436 с. : іл. – Біблігр.: с. 427-428. – 200 пр. –ISBN 978-966-622-247-6.