Automatizări

1.DESCRIEREA PROCESULUI TEHNOLOGIC

Acest procedeu de dehidrogenare a alcoolului izopropilic a reprezentat cea mai importantă sursă de obținerea acetonei și este folosit și în prezent. Există mai multe variante ale acestuia procedeu și anume: dehidrogenarea directă a alcoolului izopropilic sau oxidarea acestuia cu aer conform:

CH3-CHOH-CH3 - CH3-CO-CH3 + H2 -56 MJ/kmol

CH3-CHOH-CH3+1/2 O2- CH3-CO-CH3+H20 -42 kcal/mol

Diferența dintre aceste două reacții constă în faptul că, în primul caz, se obține ca produs secundar hidrogen, iar în celălalt caz-apă.

Primul curent este definit ca fiind un amestec de apă și izopropanol, căruia i se adaugă curentul ce reprezintă alcoolul izopropilic nereacționat de la colana de rectificare a amestecului azeotrop IPA-Apă, amestecul fiind reintrodus apoi într-un mixer. Curentul rezultat din mixer ce este încălzit cu ajutorul a două schimbătoare de caldură: E-100 încălzește până la o temperatură de aproximativ 200-250 K, fiind apoi adus până la temperatura de 400-450 K de către încălzitorul E-101. Urmează apoi alimentarea în reactorul R-100. Acesta este un reactor cu deplasare totală(PFR), în interiorul său producându-se efectiv reacția de dehidrogenare oxidativă a alcoolului izopropilic la acetonă.

Răcirea efluentului reactorului se realizeză în schimbătorul de căldură E-102 până la o temperatura mai scăzută. Acest curentul răcit este separat în separatorul bifazic V101, care prin contactul cu apă pură, se recuperează acetona antrenată în faza de vapori în coloana T-101. Efluentul rezultat este trimis apoi la prima coloană de rectificarea, din care se obține ca distilat acetonă. Coloana a doua de rectificare este alimentată de către curentul rezultat din prima coloană de rectificare, din care se obține un efluent, reprezentat ca și compoziție de alcoolul izopropilic nereacționat și recirculat în mixer. Acest reciclu se utilizează pentru o bună și eficientă funcționare a instalației.

Figura 1-Schema bloci de obținere a acetonei prin metoda dehidrogenării alcoolului izopropilic

HIDROGENHIDROGENHIDROGENHIDROGENHIDROGEN

APĂ APĂ APĂ

IPA+APĂ IPA+APĂ IPA+APĂ IPA+APĂ IPA+APĂ IPA+APĂ IPA+APĂ

REACTORREACTOR REACTOR

SEPARATOR SEPARATOR SEPARATOR SEPARATOR SEPARATOR SEPARATOR SEPARATOR SEPARATOR

BIFAZIC BIFAZICBIFAZICBIFAZICBIFAZIC

COLOANĂ DE COLOANĂ DE COLOANĂ DE COLOANĂ DE COLOANĂ DE COLOANĂ DE

ABSORBȚIE ABSORBȚIE ABSORBȚIE ABSORBȚIE ABSORBȚIE

COLOANĂ D COLOANĂ D COLOANĂ D COLOANĂ D COLOANĂ D

E

RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE

1

C

OLOANĂ DE OLOANĂ DE OLOANĂ DE OLOANĂ DE OLOANĂ DE

RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE RECTIFICARE

2

ACETONĂ ACETONĂ ACETONĂ ACETONĂ

APĂ APĂ APĂ

AMESTECAMESTEC AMESTEC AMESTEC

IPAIPAIPA

-

APĂ APĂ APĂ

3

2.SISTEMUL DE SEPARARE AL COMPONENȚILOR

Operația de rectificare reprezintă metoda principală care stă la baza separării amestecului rezultat în urma reacției desfășurată în reactor. Amestecul supus acestei separări este obținut în urma rezultării acestuia din coloana de absorbție. Prin operația de absorbție se realizează separarea acetonei și a hidrogenului, componente rezultate dintrun separator bifazic. Astfel se absoarbe acetona și este amestecată cu acetona în fază de vapori, rezultată prin separarea bifazică. Amestecul obținut este introdus într-un mixer pentru o mai bună amestecare și apoi trimis către cele două coloane de rectificare.

Inițial s-a urmărit studierea comportării amestecului de componenți supuși procedeului industrial și s-a observat prin intermediul diagramei curbelor reziduale faptul ca la o presiune de 1 atm, amestecul compus din alcool izopropilic, acetonă și apă prezintă azeotrop.

Pentru coloana de absorbție s-a utilizat pentru recuperarea acetonei apa, care cu ajutorul unei pompe mărește presiunea până la 2 bar și astfel hidrogenul rezultat în fază de vapori conține o cantitate infimă de acetonă pierdută. Pentru ca amestecul rezultat ce conține acetona de interes, împreună cu alcoolul izopropilic și apa să fie mai departe introdus în prima coloană de rectificare, la o presiune de 1 bar, s-a utilizat o valvă în scopul depresurizării.

Scopul celei de-a doua coloană de rectificare este de a separa amestecul format din alcoolul izopropilic și apă. Alcoolul rezultat este apoi recirculat și introdus în instalație, în scopul eliminării de pierderi de materie primă și totodată pentru obținerea unei conversii mai mari în reactorul cu deplasare, prezent în instalație.