2.2 Физико-химические процессы в тоу

Основным промышленным способом получения стирола является дегидрирование этилбензола. Процесс каталитического дегидрирования этилбензола в стирол осуществляется в адиабатических реакторах, заполненных железоокисным катализатором, в присутствии водяного пара по уравнению реакции:

С₆Н₅С₂Н₅ → С₆Н₅С₂Н₃ + Н₂

этилбензол стирол водород

Для протекания реакции необходимо подвести тепло, поскольку реакция эндотермична (тепловой эффект 30 ккал/моль).

Под воздействием высоких температур в некаталитических зонах по свободно‑радикальному механизму возможно образование следующих основных примесей, наличие которых может повлиять на качество товарного стирола:

С₆Н₅С₂Н₃ → С₆Н₅С₂Н + Н₂

стирол фенилацетиленводород

С₆Н₅С₂Н₃ → С₆Н₅С₂Н₅ + (С₆Н₅)₂ + С₆Н₅С₂Н₂С₆Н₅

стирол этилбензол дифенил стильбен

С₆Н₅С₂Н₃ →С₆Н₅С₂Н₅ + С₆Н₄(С₂Н₅)₂

стирол этилбензол диэтилбензол

С₂Н₃С₆Н₄С₂Н₅ → С₆Н₅(С₂Н₃)₂ + Н₂

этилстирол дивинилбензол водород

С₆Н₅С₂Н₃ + Н₂О →С₆Н₅С₂Н₃О + Н₂

стирол вода ацетофенонводород

Вследствие того, что реакция идет с увеличением объема, на показатели процесса благоприятно сказывается понижение парциального давления – при этом повышается равновесная степень превращения этилбензола.

Технологически эти условия выполняются за счет использования в процессе перегретого водяного пара и осуществления процесса дегидрирования под вакуумом. Кроме того, водяной пар непрерывно удаляет с катализатора углерод, образующийся в процессе реакции.

Применение катализатора позволяет увеличить скорость основной реакции и обеспечить высокую избирательность процесса дегидрирования при достаточно глубокой конверсии этилбензола в стирол.

Необходимо учитывать отрицательное влияние хлора и серосодержащих соединений на железоокисный катализатор. Массовое содержание хлора и серы в этилбензольной шихте не должно превышать 0,0002 % соответственно.

При прочих равных условиях (температура, катализатор и т.п.) понижение давления в зоне реакции от избыточного до вакуума позволяет увеличить степень превращения этилбензола в стирол.

Суммарное действие водяного пара, эффективного катализатора, а также снижение избыточного давления в зоне реакции позволяет достигнуть высоких показателей процесса.

Так, снижение давления в зоне реакции на 0,01 МПа дает увеличение селективности процесса до 0,4 %, а конверсии до 0,6 %.

Дегидрирование этилбензола осуществляется под вакуумом в двухступенчатом адиабатическом реакторе с промежуточным подогревом контактного газа. Тип реактора – радиальный с центральной подачей потока. Для выравнивания скорости во входном канале предусмотрено тело вращения заданного профиля. На входе в первую ступень реактора предусмотрен эффективный статический смеситель (типа SMV фирмы «Зульцер», Швейцария), обеспечивающий температурный градиент не более  2 ^оС.

Условия проведения процесса:

• температура (580645) ^оС на входе в слои катализатора;

• объемная скорость подачи этилбензольной шихты в пределах (0,230,45) ч^‑1;

• давление (0,045÷0,075) МПа (0,45÷0,75) кгс/см²абс.

Подогрев контактного газа, поступающего во вторую ступень реактора, производится в межступенчатом подогревателе кожухотрубчатого типа, который обогревается перегретым водяным паром, поступающим из печи поз. П‑201А.

Количество водяного пара подаваемого в испаритель поз. Т-204 на смешение с этилбензольной шихтой составляет не менее 10% от массы этилбензольной шихты, поступающей в процесс.