Введение

Стирол представляет собой прозрачную жидкость. Химическое название и формула: фенилэтилен - C₈Н₈. Стирол практически нерастворим в воде, хорошо растворим в органических растворителях, хороший растворитель полимеров [1]. Стирол содержится во многих продуктах термической деструкции органических веществ, в продуктах пиролиза природного газа, крекинга и пиролиза нефтепродуктов. Промышленное производство стирола в России было организовано в 1949 г. на Воронежском заводе синтетического каучука из этилбензола, получаемого алкилированием бензола.

Стирол - один из важнейших мономеров применяется в промышленности синтетических каучуков для получения бутадиен-стирольных каучуков и латексов, в промышленности пластических масс для получения полистирола и сополимеров стирола, а также в лакокрасочной, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.

Полистирол обладает хорошими электроизоляционными свойствами и большой химической стойкостью. Он применяется для изготовления деталей электро- и радиотехнической аппаратуры, пенопластов, пластмассовых изделий общего назначения.

Основным промышленным способом получения стирола является каталитическое дегидрирование этилбензола, получаемого из бензола и этилена. Другим промышленным способом получения стирола является процесс совместного получения стирола и окиси пропилена [2].

Теоретические основы процесса

Стирол наряду с бутадиеном и изопреном является важнейшим мономером для получения синтетических каучуков и пластмасс. Основное количество стирола в промышленности получают дегидрированием этилбензола. Метод отличается простотой и эффективностью [2].

Этилбензол получают путем алкилирования бензола этиленом по реакции:

C₆H₆ + CН₂ = CН₂ → C₆H₅-CН₂ - CН₃.

Процесс каталитического дегидрирования этилбензола осуществляется в адиабатическом реакторе контактного типа, наполненном железооксидным катализатором в присутствии водяного пара по реакции:

C₆H₅ - CН₂-CН₃→ C₆H₅ - CН = CН₂ + Н₂.

Реакция - эндотермическая и протекает с увеличением объема. Соответственно с повышением температуры и снижением парциального давления углеводорода увеличивается степень превращения этилбензола в стирол [1].

Оптимальная температура дегидрирования этилбензола 580 – 600⁰С и давление не выше 0,15 МПа. Объемная скорость подачи этилбензола не превышает 0,5 ч^-1 [2].

Применяемый в процессе дегидрирования в качестве теплоносителя водяной пар выполняет функцию разбавителя, что ведёт к снижению парциального давления углеводородов, к увеличению выхода стирола и сокращению до минимума побочных продуктов. Кроме того водяной пар непрерывно удаляет с катализатора углерод, образующийся в результате реакции [3].

На стадии дегидрирования этилбензола получается углеводородный контактный газ. Газ проходит через систему конденсаторов водного, воздушного и рассольного охлаждения. Углеводородный конденсат после конденсаторов с массовой долей стирола не менее 40 %, подвергается ректификации [3]. Конечная цель ректификации углеводородного конденсата - выделение стирола-ректификата с концентрацией основного вещества 99,7 % масс.

Выделение стирола путём ректификации при обычных условиях затрудняется из-за его склонности к полимеризации при высоких температурах, даже в присутствии ингибиторов.

Для понижения температуры в ректификационных колоннах используется вакуум, создаваемый паро-эжекционной установкой.

Для снижения полимеризации стирола в углеводородный конденсат добавляют раствор ингибитора. В качестве ингибитора применяют парахинондиоксим и паранитрофенол.