Dimensionarea unui Reactor Adiabatic de Dehidrogenare a Etilbenzenului la Stiren

1.Capacitatea instalatiei: 65000t stiren/an

2.Puritatea stirenului: 98%masa

3.Conversia etilbenzenului: 42%

4.Pierderi stiren: 2,5%masa

5.Numarul de ore de functionarepe an: 8000h/an

6.Raportul masic abur/materie prima la intrerea in reactor: 2,5Kg/Kg

7.Reactii secundare:

C6H5C2H5→C6H6+C2H4 Cs1=25%

C6H5C2H5 →8C+5H2 Cs2=35%

8C+16H2O→C6H5CH3+CH4

C6H5C2H5→8CO2+16H2 Cs3=40%

8.Temperatura la intare in reactor: 620

9.Diametrul interior al reactorului avand curgere axiala: 4,6m

10.Compozitia etilbenzenului proaspat:etilbenzen = 99,8%masa

Benzen = 0,2%masa

11. Compozitia etilbenzenului recirculat : etilbenzen = 99,5%masa

Benzen = 0,1%masa

Toluen = 0,2%masa

Stiren = 0,2%masa

12. Temperatura materiei prime la intrare in vaporizator: 25

13. Temperatura materiei prime si a aburului la intrare in supraincalzitor: 150

14. Temperatura materiei prime si a aburului la iesire din supraincalzitor: 520

15. Presiunea de intrare in zona de reactie: 1,7 atm

16. Abur supraincalzit in instalatie: 1,5atm, 150

17. Caracteristicile catalizatorului:

Dp=2,5mm, Lp=10mm,fractia de volum liber=0,35

Densitatea=1440Kg/

18. Caracteristicile inelelor ceramice:

de=25mm; di=19mm; lungime inel=25mm; fractia de volum liber = 0,74

suprafata specfica a inelui = 204

19.Variatia randamentului in stiren in functie de conversia etilbenzenului:

Conversia etilbenzenului,%mol 0 10 20 30 40 50

Randament,%mol 100,0 98,9 95,5 92,0 87,7 85,0

INTRODUCERE

Hidrocarburile aromatice din seria BTX (benzen, toluen, xileni si respectiv etilbenzen) reprezinta, alaturi de etilena, propilena si hidrocarburi C4 , principalele materii prime pentru industria petrochimica. Pornind de la aceste hidrocarburi se obtin o serie de derivati directi ca: anhidrida maleica, ciclohexan, nitrobenzen, etilbenzen, cumen, clorura de benzil, dimetiltereftelat, derivati ce stau la baza unor prodse finite din seria: polimerilor, fibrelor sintetice, spumelor poliuretanice, detergentilor, plastifiantilor, colorantilor, insecticidelor etc.

Hidrocarburile din seria BTX provin din trei procese si anume: distilarea uscata a carbunilor, reformarea catalitica a benzinei si piroliza hidrocarburilor. Interesul tot mai crescut pentru chimizarea hidrocarburilor aromatice din seria BTX rezulta din ritmul de crestere a productiei acestor hidrocarburi. Pe plan mondial s-au realizat rafinarii al caror scop principal este maximizarea productiei de hidrocarburi aromatice.

Pana la jumatatea secolului XX, hidrocarburile aromatice din seria BTX s-au obtinut aproape exclusiv din produsele secundare lichide de la cocsificarea carbunilor.Productia de aromate BTX reprezenta circa 1,8 % fata de cantitatea de cocs obtinuta, dar era suficienta pentru acoperirea cerintelor industrie chimice.[1]

In a doua jumatate a secolului XX hidrocarburile aromatice din seria BTX, cerute in cantitati tot mai mari pentru fabricarea detergentilor si maselor plastice, au inceput sa fie produse din fractiuni petroliere.

1. DATE DE LITERATURA PRIVIND PROCESUL DE DEHIDROGENARE A ETILBENZENULUI

Dezvoltarea industriei petrochimice bazata pe etilena si propilena prin piroliza hidrocarburilor a constituit o sursa suplimentara de aromate din seria BTX.

In Romania, in 1989, circa 15% din productia de benzen s-a produs prin distilarea carbunilor, 35% de la reformarea catalitica si 50% la piroliza hidrocarburilor.[1]

Etilbenzenul este unul dintre produsele de mare tonaj ale industriei chimice. Se foloseste aproape exclusiv pentru fabricarea cauciucurilor sintetice stirenului. Fractia C8 din uleiul usor de la distilarea carbunilor contine circa 8% etilbenzen. Etilbenzenul este prezent in fractia de xileni de la reformar catalitica in proportie de 15-25%. De asemeni, benzina de piroliza contine etilbenzen.

Productia mondiala de etilbenzen depaseste 10 milioane tone. Se foloseste aproape exclusiv pentru fabricarea stirenului. Productia de stiren prezinta o dezvoltare constanta, dar nu foarte spectaculoasa in comparatie cu alti monomeri.

- SUA: 1904 mii t/an

- Italia : 250 mii t/an

- Germania : 278 mii t/an

Productia de stiren se realizeaza in prezent aproape exclusiv prin dehidrogenarea etil-benzenului. Acesta se obtine printr-una din urmatoarele cai:

- alchilarea benzenului cu etilena;

- separarea etilbenzenului din extractul aromatic ( fractiunile xilenice ) rezultat in instalatii de reformare catalitica ;

- separarea etilbenzenului rezultat ca produs secundar la obtinerea izopropil-benzenului.

Pentru dehidrogenare se poate utiliza fie etil-benzen obtinut printr-una dintre operatiile enumerate, fie un amestec de etil-benzeni din provenientele aratate.