Способы получения стирола

Химизм  процесса 

Стирол  получают каталитическим дегидрированием  этилбензола с последующей ректификацией  продуктов дегидрирования для выделения  стирола с содержанием основного  вещества не менее 99,8 %.

Дегидрирование  этилбензола осуществляется в присутствии  водяного пара на катализаторе марки  К-28У (катиониты), содержащим оксид железа и небольшое количество соединений калия, рубидия, циркония. Водяной пар вводится для снижения парциального давления процесса, что способствует сдвигу равновесия реакции в сторону образования стирола, сокращению побочных реакций на поверхности катализатора.

Реакция дегидрирования этилбензола производится в двухступенчатом адиабатическом реакторе с промежуточным подводом тепла через межступенчатый подогреватель. Содержание стирола после первой ступени – не менее 23 %, после второй – не менее 47 %.

Температура процесса 550-640⁰С, соотношение этилбензол : пар равно 1:3÷3,5, давление над слоем катализатора не более 1 атм.

Основная  реакция дегидрирования:

Побочные  реакции:

Изопропилбензол, содержащийся в этилбензоле, в процессе дегидрирования превращается в α-метилстирол:

Дивинилбензол полимеризуется с образованием нерастворимых  полимеров в колоннах ректификации.

Наличие бензола приводит к образованию  дивинила:

Одновременно  идут реакции дегидроконденсации с  получением полициклических соединений – двухзамещенных стильбенов, фенантренов, нафталинов.

Углерод, образующийся при разделении углеводородов, удаляется с катализатора водяным  паром:

Для предотвращения полимеризации стирола в процессе его получения используются также  ингибиторы: парахинондиоксим (ДОХ), 4-нитрофенол – отход (ПХФ), 2,6-дитретбутил-4-диметиламинометилфенол (основание Манниха). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Описание  технологической схемы 

1.Свежий и рециркулирующий  этилбензол вместе с небольшим  количеством пара подают в  испаритель 3 и теплообменник 4, где  пары нагреваются горячей реакционной  смесью до 520 - 530 °С [2] с.481. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Перегретый  до 700 °С водяной пар вырабатывают в трубчатой печи 1, откуда он поступает  на смешение с парами этилбензола  и затем в реактор 5.

Реакционная смесь на выходе из реактора имеет  температуру 560 °С. Она отдает свое тепло  вначале в теплообменниках 4 и 3 для  подогрева этилбензола и затем  в котле-утилизаторе 2 для получения  пара низкого давления (этот пар  служит для испарения и разбавления  этилбензола перед теплообменником 3). Затем парогазовую смесь охлаждают  в системе холодильников 6 водой  и рассолом, отделяют в сепараторе 7 конденсат от газа, который поступает  в линию топливного газа. После  этого в сепараторе 8 конденсат  разделяют на водную и органическую фазы. Последнюю, содержащую непревращенный этилбензол, стирол и побочные продукты (бензол, толуол), называют печным маслом. Оно поступает на ректификацию, которую  оформляют с учетом довольно значительной склонности стирола к термической  полимеризации. Чтобы ее предотвратить, используют ингибиторы (например, гидрохинон), снижают температуру перегонки за счет применения вакуума, сокращают время пребывания стиролсодержащих жидкостей в колоннах путем применения насадок, специальных конструкций кубов и т. д. Ректификация затрудняется также близостью температур кипения этилбензола (136°С) и стирола (145°С). 

Печное  масло поступает в вакуум-ректификационную колонну 9, где от него отгоняют бензол, толуол и большую часть этилбензола. Этот дистиллят в колонне 10 делят  на бензол-толуольную фракцию (бентол) и этилбензол, возвращаемый на дегидрирование. Кубовую жидкость колонны 9, содержащую стирол, направляют в вакуум-ректификационную колонну 11, где отгоняют остатки  этилбензола вместе с некоторой  частью стирола. Эту смесь возвращают на ректификацию в колонну 9. Кубовую  жидкость колонны 11 подвергают заключительной ректификации в вакуумной колонне 12. Дистиллятом является 99,8%-й стирол, удовлетворяющий по качеству требованиям  к этому мономеру. В кубе колонны  остается тяжелый остаток, содержащий полимеры стирола. Из него в двух перегонных кубах (на схеме не изображены) периодически отгоняют более летучие вещества, возвращаемые на ректификацию в колонну 12.

Разрабатывается метод окислительного дегидрирования этилбензола, когда смесь водяного пара, паров этилбензола и кислорода  пропускают через оксидные гетерогенные катализаторы при температуре около 600°С. Это позволяет устранить  обратимость и эндотермичность  реакции, повысить степень конверсии  этилбензола при сохранении хорошей  селективности и снизить энергетические затраты. 
 
 
 
 
 

Заключение 

Стирол  применяют почти исключительно  для производства полимеров. Многочисленные виды полимеров на основе стирола включают полистирол, модифицированные стиролом полиэфиры, пластики АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) и САН (стирол-акрилонитрил). Также стирол входит в состав напалма. Пары стирола раздражают слизистые оболочки; предельно допустимая концентрация их в воздухе 0,005 мг/дм³. Стирол слабо токсичен, средняя летальная доза составляет около 500-5000 мг/кг (для крыс). Стирол относится к третьему классу опасности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы 

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического

и нефтехимического синтеза. 3-е изд., перераб. – М.: Химия, 1981 г. – 608 с.

2.Лебедев  Н.Н. Химия и технология основного  огганического и нефтехимического  синтеза: Учебник для вузов. 4-е  изд., - М. Химия, 1988 – 592 с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Технические требования 

ГОСТ 10003-90

Фенилэтилен C₈H₈

Предназначен  для производства полистирольных пластиков, бутадиенстирольных каучуков, лакокрасочных  материалов, клеев, пенополистирольных пластиков для строительной индустрии, АБС-пластиков, ряда термоэластопластов. Марка СДЭБ - стирол, полученный каталитически  дегидрированием этилбензола. Марка  СДМФК - стирол, полученный дегидратацией  метилфенилкарбинола в процессе совместного получения стирола  и окиси пропилена.

Форма выпуска: прозрачная однородная жидкость без нерастворенной влаги и механических примесей.

Упаковка: продукт заливают в железнодорожные  цистерны, танк-контейнеры или спеццистерны.

Транспортирование: продукт транспортируют железнодорожным  и автомобильным транспортом  в крытых транспортных средствах.

Хранение: в емкостях из нержавеющей стали  или алюминия, а также в биметаллических  емкостях с внутренним слоем из алюминия или из углеродистой стали с внутренним специальным покрытием под азотной  подушкой. Температура хранения должна быть не выше 20° С.