Simularea instalației de obținere a acetonei prin metoda dehidrogenării izopropanolului

1.Introducere

În acest proiect s-a urmărit realizarea unei instalații pentru obținerea industrială a acetonei din metoda dehidrogenării alcoolului izopropilic.

Reacțiile principale pentru obținerea acetonei:

CH3-CHOH-CH3 - CH3-CO-CH3 + H2 (1)

Alcool izopropilic Acetona Hidrogen

2CH3-CHOH-CH3 - (CH3)2CH-O-CH(CH3)2 + H2O (2)

Alcool izopropilic Di-izopropil eter Apa

CH3-CHOH-CH3 - CH2=CH-CH3 + H2O (3)

Alcool izopropilic Propilena Apa

Acetona poate fi utilizată ca și solvent pentru acetatul de celuloză și nitroceluloză, ca suport pentru acetilenă și reprezintă materia primă în sinteza chimică a unor categorii de produse, cum ar fi cetenă, metacrilat de metil, bisfenol A, diacetonalcool oxid de mesitil, metil izobutil cetonă, hexilen glicol (2-metil-2, 4-pentandiol) și izoforonă. O altă ultilizare a acetonei este aceea de dizolvant al acetilenei, pentru comprimarea acesteia în cilindrii de oțel, la gelatinarea nitrocelulozei, pentru fabricarea prafului de puscă fără fum, ca materie primă pentru cloroform, iodoform și a metacrilatului de metil.

Acetona este utilizată în reacțiile de sinteză(reacții de aldoadiție sau aldocondensare) cu formare de alcool biacetonic C6H12O2. Acetona împreună cu apa oxigenată (H2O2) este utilizată pentru a obține explozivulul triacetatul de peroxid (APEX sau TATP).

Altă întrebuințare importantă este folosirea acesteia ca și componentă volatilă a unor vopsele și lacuri. Acetona poate fi și excipient pentru anumite produse farmaceutice. Un număr mare de milioane de kilograme de acetonă sunt consumate în producția de solvenți de metil izobutil alcool și izobutil metil cetona.

Acetona este produsă în cantități comerciale, ca un produs secundar în timpul formării fenolului. Cu toate acestea, acetona care se fabrică astfel, în general, conține cantități mici de benzen și fenol. Există două procese care fabrică acetonă în cantități mari având ca materie prime alcoolul izopropilic sau cumenul. Un dezavantaj în obținerea din cumen îl reprezintă faptul că acetona este obținută ca produs secundar.

Se realizează proiectarea unei instalații de sinteză utilizând izopropanolul, fără obținere de compuși aromatici toxici precum benzenul ca în cazul obținerii acetonei prin metoda cumenului.

Se utilizează un reactor de tip CSTR, un separator bifazic care reprezintă unitatea de separare și purificare a produsului obținut din reactor, în care hidrogenul este eliminat din amestecul de reacție, printr-o coloană de absorbție în apă, a acetonei în fază de vapori eliminată odată cu hidrogenul, care are rol de recuperare a acetonei. Sunt prezente și două coloane de rectificare(partea de separare): una cu amestec ternar și alta cu amestec binar cu compoziția rezultată din blazul coloanei cu amestec ternar.

Se utilizează softul SIMULIS pentru amplasarea celor două coloane de rectificare, prin care se studiază comportărea amestecului ternar IPA-Acetonă-Apă, care formează amestec azeotrop, indicând o comportare puternic neideală a sistemului ternar.

Utilizarea unei metode mai puțin folosite, prin oxidarea propilenei face ca prezența unui pericol destul de mare a benzenului nereacționat și dificultatea utilizării unei propilene de puritate 99% să afirme metoda de obținere a acetonei prin dehidrogenarea alcoolului izopropilic ca având cele mai multe avantaje.