Производство стирола из этилбензола

     Реферат 

     Пояснительная записка с.23,  1 рис., 9 табл., 4 источника. 

     СТИРОЛ, ЭТИЛБЕНЗОЛ, ТОЛУОЛ, МЕТАН, РЕАКЦИОННАЯ  СМЕСЬ, ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, РАСХОДНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ 

     Целью данного курсового проекта является производство стирола из этилбензола.

     Курсовой  проект содержит описание стирола, его физических и химических свойств, методов его получения, технико-технологические расчеты.

     Рассмотрено влияние температуры на процесс. Описан химизм процесса.

     Дано  подробное описание технологической схемы получения стирола из этилбензола.

     Проект  содержит расчет материального баланса получения стирола из этилбензола мощностью 180000 т/год.

     Графическая часть включает технологическую схему производства стирола - один лист формата А1.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

Введение………………………………………………………………………..

1.Аналитический  обзор………………………………………………………..

     1.1 Общие сведения……………………………………………………..

     1.2 Физические свойства стирола………………………………………

     1.3Способы получения стирола…………………………………………

2. Технологическая  часть………………………………………………………

     2.1. Химизм процесса……………………………………………………

     2.2 Описание технологической схемы…………………………………

     2.3. Технико-технологические расчеты  ……………………………….

     2.3.1 Материальный расчет……………………………………….

     2.3.2. Расчет основных расходных коэффициентов……………..

     2.3.3. Тепловой расчет…………………………………………….

     2.3.4. Тепловой расчет первой ступени…………………………..

Заключение……………………………………………………………………….

Список использованных источников…………………………………………... 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Отходы  и побочные продукты, образующиеся и накапливающиеся на нефтехимических предприятиях являются одними из самых многочисленных и разнообразных как в количественном, так и в качественном отношении. Решение проблемы переработки и применения этих отходов неразрывно связано с промышленной экологией и экологической безопасностью, комплексным использованием сырья и материалов. Это способствует увеличению производительности технологических процессов, более полному и экономичному использованию химического сырья.

     Поиск путей рационального использования  отходов затруднен сложностью их состава. Многочисленные отходы нефтехимических производств содержат в своем составе большое количество разнообразных реакционноспособных соединений и могут служить ценным исходным сырьем как для органического синтеза, так и для получения различных полимерных и композиционных материалов. Однако, при этом необходимо учитывать то, что во многих случаях методы переработки пригодные для одних  промышленных отходов оказываются совершенно неприемлемыми для других. Разделение такой углеводородной смеси на индивидуальные компоненты, чаще всего, является очень сложной и трудоемкой задачей. Поэтому выделять из промышленных отходов индивидуальные соединения в большинстве случаев оказывается нецелесообразным с экономической точки зрения. Наиболее перспективным является получение на основе отходов таких продуктов, которые не требовали бы предварительного разделения смеси на индивидуальные компоненты.

     В настоящее время продолжаются активные поисковые работы в направлениях использования и переработки  отходов нефтехимических производств. Однако многие вопросы по их рекуперации и до настоящего времени не решены.

     Стирол  является одним из ценнейших мономеров. Производство стирола было начато в 30-х годах XX века фирмами «И.Г. Фарбениндустри» (Германия, 1930 г.) и «Дау Кемикл» (США, 1933 г.), а в 40-х годах было налажено его крупное производство [5] с. 172. Непрерывный рост потребности в стироле для производства полистирольных пластиков, синтетических смол, необходимых для автостроения, электротехнической промышленности, авиа- и судостроения, в промышленности синтетических латексов и бутадиен-стирольных каучуков, лакокрасочных материалов, клеев, пенополистирольных пластиков для строительной индустрии, АБС-пластиков, ряда термоэластопластов приводит к существенному увеличению мощности по его производству.  
 

1.Аналитический  обзор 

1.   Общие сведения

 

     Стирол  является одним из важнейших мономеров  для производства синтетических  каучуков и пластических масс. Дегидрирование алкилароматических соединений имеет  большое промышленное значение для получения стирола и его гомологов. При этом стадия дегидрирования завершает двухстадийный процесс, который начинается с алкилирования бензола олефином:

1. Получение этилбензола осуществляется по следующей реакции:

CH₆ + C₂H₄

C₆H₅СН₂СН₃

      Синтез  этилбензола алкилированием бензола  этиленом осуществляют, применяя катализаторы на основе хлорида алюминия, фторида  бора, фосфорной кислоты или цеолитов. Использование низких концентраций катализатора позволяет проводить  процесс в жидкой фазе (катализатор суспензирован или растворен). Этот способ используют в России. Процесс проводят при 140-200 °С и давлении 0,3-1,0 МПа. В оптимальных условиях проведения процесса селективность получения этилбензола 99%. При проведении процесса очень важно не допускать избытка этилена в реакторе, так как это приводит к образованию диэтил- и полиэтилбензолов. Расход AlCl₃ составляет 0,25 г на тонну этилбензола. Алкилирование бензола олефинами – типичная реакция электрофильного замещения.

2. Стадия дегидрирования этилбензола

CH₅СН₂-СН₃

C₆H₅СН = СН₂ + Н₂

      Процесс проводят в присутствии катализатора. Наибольшее применение нашли катализаторы на основе оксида железа. Оптимальная  температура при работе на этих катализаторах 600-630°С, равновесный выход стирола не превышает 40-50 %. Для более полного превращения этилбензола в стирол понижают парциальное давление паров этилбензола, разбавляя его водяным паром (массовое отношение водяной пар :  этилбензол 2,5-3 :1).

      Примерно 70% стирола используется в производстве полистирола и пенополистирола. Из стирола также получают различные сополимеры: акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) – 9%, стирол-акрилонитрил (САН) – 1%, стирол-бутадиеновый каучук – 5%. Основное применение блоксополимеры находят в производстве обуви и адгезивов.  
 
 
 
 
 
 

      Используются  они также в асфальтовых смесях вместе с резиновой крошкой, полученной из вышедших из эксплуатации изделий.

      Подобный  материал с улучшенными свойствами используется и как дорожное покрытие и как кровельный материал. Сополимеры этилен-бутилен-стирол и этилен-пропилен-стирол характеризуются широкой областью применения – от электроники и строительства до игрушек, бытовых изделий, мебельного производства. Все эти изделия длительное время выдерживают температуру до 110°С, а также обладают повышенной стойкостью к воде, растворителям, кислотам, щелочам, средствам химической чистки. Ударопрочный АБС сополимер используют для интерьеров, облицовки холодильников, рефрижераторов.

2. Физические  свойства стирола

 

       Стирол (винилбензол, фенилэтилен), С₆Н₅СН = СН₂ — бесцветная жидкость со своеобразным запахом [3] с.459. Ниже приведены некоторые физические свойства стирола: 

Таблица 1.1 Физические свойства стирола

 

     Стирол  смешивается с большинством органических растворителей, например, с низшими спиртами, ацетоном, эфиром, сероуглеродом; многоатомных спиртах растворим ограниченно. Растворимость стирола в воде 0,032% (по массе) при 25°С, воды в стироле 0,070%. В смеси с воздухом в объемных концентрациях 1,1—6,1% образует взрывоопасные смеси. Стирол легко полимеризуется и сополимеризуется с большинством мономеров по радикальному и ионному механизмам. На воздухе стирол окисляется с образованием перекисей, инициирующих полимеризацию стирола, бензальдегида и формальдегида.

       Количественно стирол определяют присоединением уксуснокислой  ртути к виниловой связи с  последующим титрованием ртути  в продукте присоединения раствором  роданистого аммония.

       Основной  метод получения стирола— каталитическое дегидрирование этилбензола, получаемого каталитическим (А1С1₃, BF,) жидкофазным алкилированием бензола этиленом в мягких условиях. Дегидрирование проводят в токе водяного пара при 500—630°С на окисных катализаторах (железо-магниевых или хромо-цинковых) в реакторах различного типа — адиабатическом с неподвижным слоем катализатора, трубчатом изотермическом или секционном. Выход стирола более 90% от теоретического. Для очистки стирола от этилбензола, бензола и толуола применяют четырехступенчатую ректификацию под вакуумом.

       Менее распространен синтез стирола с  одновременным получением окиси  пропилена (окисление этилбензола  в гидроперекись, реакция с пропиленом в присутствии нафтената молибдена, дегидратация образующегося метилфенилкарбинола). В Японии разработан экономичный процесс экстрактивной ректификации стирола, образующегося при пиролизе бензина в этилен; ректификации подвергают фракцию, содержащую до 35%С.

       Технический стирол содержит 99,6—99,8% основного продукта, а также этилбензол, изопропилбензол, серу, перекиси, альдегиды.

       Стирол  инертен по отношению к конструкционным  материалам за исключением меди и  ее сплавов, которые растворяются в  стироле и окрашивают его. При  хранении в стироле накапливается  растворенный полимер и перекиси. Качественно полимер определяют осаждением большим избытком сухого метанола (10 мл СН₃ОН на 1—2 мл стирола). Помутнение раствора при сильном встряхивании указывает на присутствие полимера. Стирол обычно ингибируют третбутилпирокатехином. Ингибиторы удаляют перегонкой мономера в вакууме или промывкой разбавленной щелочью (после чего мономер тщательно высушивают). Транспортируют стирол в стальных цистернах. Хранят в стальных емкостях под азотной подушкой.