Proiectarea unei instalații pentru fabricarea etilbenzenului

În cadrul acestui proiect a fost concepută o instalaţie de obţinere a etilbenzenului arătând necesitatea şi oportunitatea temei propuse şi alegând procesul tehnic optim.

Proiectarea s-a realizat cu ajutorul calculelor cinetice şi termodinamice precum şi prin calculul bilanţului de materiale. Apoi s-au efectuat calcule cu privire la determinarea dimensiunilor geometrice (diametrul şi înălţimea coloanei), calcule termice şi în final calculul conexiunilor. În continuare s-a trecut la elemente de automatizare şi control a proceselor, la modul de asigurare a transportului şi depozitării, a ventilaţiei şi iluminatului.

Proiectul se finalizează cu norme de tehnica securităţii muncii şi bibliografia care a stat la baza procesului.

Capitolul 1 : Memoriul General

1.1 Prezentarea produsului

Etilbenzenul este materia prima de bază în fabricarea stirenului. Cele mai multe instalaţii de fabricare a stirenului se bazează pe dehidrogenarea catalitică a etilbenzenului in prezenţa aburului.

Din punct de vedere economic, stirenul obţinut astfel este prelucrat industrial în vederea obţinerii materialelor plastice şi a cauciucului.

A.Proprietăţi fizice

Etilbenzenul în condiţii obişnuite este un lichid incolor cu miros aromatic, solubil în alcooli, eteri, acetona şi alţi solvenţi. Prezintă punct de fierbere=136,10 C, iar densitatea la 20o este 0,8672g/cm3.

Din punct de vedere toxicologic, trebuie reţinut că absorţia etilbenzenului se produce pe cale respiratorie, din acest motiv concentraţia maximă admisibilă este de 400mg/m3, iar la sfarşitul unei zile de munca cu expunere la etilbenzen, concentratia acidului mondelic (produsul biotransformarii etilbenzenului) in urina nu trebuie sa depaseasca 500mg/l.

B.Proprietăţi chimice

Reacţia de dehidrogenare

Una din cele mai importante aplicaţii industriale ale etilbenzenului o reprezintă dehidrogenarea catalitică a acestuia cu formare de stiren.

Recţia de halogenare

1.Bromurarea

Bromul substituie numai H de la C adiacent nucleului (pozitia benzelică)care este mai reactiv decât cel din pozitia β. Din reacţie rezultă exclusive 1-brom-feniletan.

Reactivitatea mărită a H₂ se explică prin delocalizarea de electroni din radicalul benzil.

2.Clorurarea

Se obţine ambii substituenţi, deoarece radicalul de Cl, in comparaţie cu bromul este mai reactiv şi mai puţin selectiv.

- Reacţia de sulfonare

- Reacţia de nitrare

- Reacţia de oxidare

1.2. Necesitatea şi oportunitatea proiectării propuse

Procedeele de alchilare a benzenului cu etena pot fi realizate fie în faza lichidă, fie în faza de vapori în sisteme catalitice corespunzatoare.

a.Alchilarea în prezenţa clorurii de aluminiu în faza lichida

Pentru alchilarea benzenului , etena nu trebuie să conţină alte olefine care duc la micşorarea randamentului şi la dificultaţi de separare.

Concentraţia etenei poate să varieze în limite relativ mai largi , admiţându-se concentraţii de minimum 90 %. Alţi compuşi nesaturaţi cum sunt propenele şi butenele formează izopropilbenzen sau butil benzeni , complicând procesul de purificare a etilbenzenului şi mărind consumul de benzen. Alchilarea benzenului cu etena în faza lichidă şi în prezenţa clorurii de aluminiu, conduce la formarea etilbenzenului şi a unor produse secundare potrivit reacţiilor: