L ỜI NÓI ĐẦ U
4.3.2.Dehydro hóa đoạn nhiệt etylbenzen
3. Phương pháp sản xuất
4.3.2.Dehydro hóa đoạn nhiệt etylbenzen
-Điều kiện phản ứng:
Quá trình dehydro hóa ethylbenzen xảy ra trong thiết bị phản ứng. Phản ứng chính là phản ứng dehydro hóa, tăng thể tích và thu nhiệt mạnh. Quá trình thích hợp ở nhiệt độ cao và áp suất thấp.
Quá trình sử dụng hơi nước và làm lạnh nhanh khí sản phẩm, quá trình có thể tăng tốc bằng cách sử dụng xúc tác. Xúc tác có vai trò làm tăng độ chuyển hóa và chọn lọc của phản ứng, giảm nhiệt độ phản ứng. Nhiệt độ phản ứng vẫn cao, khoảng 550 – 6500 C, áp suất 0.1–0.3 Mpa (trong các sơ đồcũ) và thấp hơn 0.1 MPA ( trong các sơ đồ mới). Các xúc tác hiện đại có 5 cấu tử: cấu tử hoạt động (Fe 2O3 ), chất ổn định ( Cr2O3 , Al2O 3 , MgO), chất ức chế tạo cốc (K2O), chất khơi mào (CuO, V2O5,
78 AgO) và chất kết dính( aluminat canxi). Tùy thuộc vào loại xúc tác sử dụng, quá trình có thể tiến hành trong điều kiện đẳng nhiệt hoặc đoạn nhiệt.
Sản xuất Styrene bằng công nghệ đehydrohóa
Thuyết minh:
Dòng nguyên liệu etylbenzen và etylbenzen tuần hoàn được đưa vào thiết bị bốc hơi . Phần lỏng sẽ được tuần hoàn và trao đổi nhiệt với nguyên liệu đầu. Phần hơi nguyên liệu trộn cùng 10% hơi nước đưa vào lò gia nhiệt đến nhiệt độ 530 – 550oC được đưa vào đỉnh tháp phản ứng thứ nhất. 90% hơi nước đưa vào lò gia nhiệt đến 800-820°C vào đáy biết bị phản ứng. Mục đích cho hơi nước vào để cung cấp nhiệt cho phản ứng và do phản ứng là thu nhiệt và tăng thể tích nên phải tiến hành ở áp suất riêng phần hydrocacbon thấp nên sử dụng hơi nước để pha loãng. Thiết bị phản ứng loại xuyên tâm và chứa xúc tác cho phản ứng khử, tại đây EB bị khử tạo thành Styren.
Để cung cấp hơi nước cho phản ứng này nước ngưng sẽ vào lò gia nhiệt để tận dụng nhiệt để hóa hơi, hơi nước tạo thành được chứa trong trống đựng hơi nước. Phần lỏng được trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm của thiết bị phản ứng để hóa hơi
79 nước ngưng tuần hoàn lại trống đựng nước ngưng. Phần hơi đi lên trên trộn với etylbenzen vào lò gia nhiệt rồi vào thiết bị phản ứng và một phần không dùng thải ra ngoài.
Dòng khí ra khỏi thiết bị phản ứng có nhiệt độ 600°C qua thiết bịtrao đổi nhiệt với dòng lỏng của trống đựng hơi nước để giảm nhiệt được làm lạnh nhanh chóng trong thiết bị tôi bằng nước sau đó sản phẩm khí tiếp tục được làm lạnh trong thiết bịtrao đổi nhiệt bằng không khí.
Sản phẩm sau khi được làm lạnh và ngưng tụ, được đưa vào thiết bị tách ba pha:
Pha khí: H2, CO, CO2, hydrocacbon nhẹ sau khi nén, hóa lỏng phân đoạn nặng, được sử dụng làm nhiên liệu.
Pha nước giàu hydrocacbon thơm được đưa vào tháp tách, benzene và toluene được thu hồi.
Pha hữu cơ chủ yếu chứa styrene và etylbenzen được đưa sang bộ phận tách.
Styren và etylbenzen vào thiết bị tháp tách styren thô. Do styrene và etylbenzen có nhiệt đọ sôi rất gần nhau, styren có khuynh hướng trùng hợp ngay cả điều kiện chân không, cần bổ sung chất ức chế đinitophenol tránh phản ứng trùng hợp xảy ra ở nhiệt độ cao. Quá trình được thực hiện ở điều kiện chân không để giảm nhiệt độ trong tháp. Sốđĩa lớn (60–70 đĩa) và chỉ số hồi lưu cao ( > 6 ). Thực hiện trong điều kiện chân không ( 7 –30 kPa ) để giảm nhiệt độđáy tháp xuống dưới 108oC và tăng độbay hơi tương đối.
Trên đỉnh tháp tách styren thô chứa chủ yếu benzene, toluene, etylbenzen và khí nhẹ khí được tách ra làm nhiên liệu, phần lỏng một phần được đưa lại tháp tách, phần còn lại đưa sang tháp thu hồi etylbenzen chưa phản ứng, etylbenzen tuần hoàn được thu ở đáy tháp và được tuần hoàn lại vào thiết bị phản ứng, đỉnh tháp thu hồi
80 etylbenzen là các sản phẩm nhẹ được đưa vào tháp tách phân đoạn nhẹ sẽ thu được benzen và toluen.
Đáy tháp tách styren thô chứa styrene đưa sang tháp tinh chếstyren để thu styren tinh khiết cần bổ sung chất ức chế tert-butyl-4catechol hoặc hydroquinon trong quá trình bảo quản.
Tinh chếstyrene đòi hỏi điều kiện mềm hơn: 20 đĩa, nhiệt độđỉnh tháp 50oC, đáy tháp 105oC, tương ứng với áp suất 10 và 20 kPa. Đỉnh tháp thu được sản phẩm là styrene với độ tinh khiết nhỏ nhất là 99,85% khối lương,
Tháp thu hồi etylbenzen: làm việc ở áp suất khí quyển và có nhiệt độ đáy tháp khoảng 140oC ( 60 đĩa ).
Tháp tách phân đoạn nhẹ làm việc ở áp suất khí quyển, nhiệt độ đáy tháp 115oC ( 20 đĩa ). Benzen thu ởđỉnh làm có thểđược tuần hoàn sang thiết bị phản ứng alkyl hóa. Đáy tháp thu được toluene.
81