17

3 Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта

3.1 Описание технологического процесса

3.1.1 Теоретические основы процесса

Процесс алкилирования бензола пропиленом – каталитический. Катализатором процесса служит комплекс на основе хлористого алюминия AlCl₃. Хлористый алюминий в твердом виде не катализирует реакцию, поэтому необходимо приготовить для этой цели активный катализаторный комплекс. Катализаторный комплекс готовят, смешивая порошкообразный AlCl_{3 ,} бензол и ПАБы. Для инициирования реакции образования активного катализаторного комплекса в начальный момент вводят воду.

В процессе приготовления катализаторного комплекса протекают следующие химические реакции:

В присутствии воды образуется хлористый водород:

t = 30÷ 60⁰С

A

P= атм.

lCl₃ + H₂O Al(OH)Cl₂ + HCl

Al(OH)Cl₂ + H₂O Al(OH)₂Cl + HCl

В присутствии хлористого водорода, являющимся промотором процесса, образуется сильная алюминий - хлористоводородная кислота:

AlCl₃ + HCl H⁺(AlCl₄)^–

При взаимодействии ПАБов, бензола, алюминий-хлористоводородной кислоты образуется сильно полярный комплекс:

C₆H₄ (C₃H₇)₂ + 2C₆H₆ + 2H⁺(AlCl₄) ^–

C₆H₄ (C₃H₇)₂ 2C₆H₆ H(AlCl₇) + HCl

Процесс алкилирования бензола пропиленом протекает по реакции:

к/к AlCl₃

изопропилбензол

пропилен

бензол

t = 110 ÷128⁰C

+ Н₂С=СH ̶ CH₃ + Q

Q =620 ккал/кг

В пропан-пропиленовой фракции (ППФ) содержатся в виде примесей этилен и бутилен, поэтому, наряду с реакцией алкилирования с образованием ИПБ, протекают реакции алкилирования с образованием этилбензола и бутилбензола:

t = 110 ÷128⁰C

этилбензол

этилен

бензол

к/к AlCl₃

+ Н₂С=СH₂ + Q

Н₂C ̶ CH₃

бутилен

бензол

+ Н₂С=СH ̶ CH₂ ̶ CH₃ + Q

Наряду с реакцией образования ИПБ при алкилировании бензола пропиленом протекают реакции алкилирования ИПБ пропиленом с образованием ПАБов (диизопропилбензол, триизопропилбензол и т.д.)

изопропилбензол

пропилен

диизопропил-

бензол

+ Н₂С=СH ̶ CH₃

Р

изопропилбензол

еакция алкилирования бензола пропиленом обратима и при избытке бензола в присутствии катализаторного комплекса идет обратная реакция с поглощением тепла:

+ + ̶ Q

бензол

диизопропилбензол

изопропилбензол

Отрицательное влияние на реакцию алкилирования оказывает побочно идущая реакция полимеризации пропилена до димеров и тримеров:

+ CH₃CH=CH₂

димер

+ CH₃CH=CH₂

CH₃CH=CH₂

CH₃CHCH₂CH=CH₂

CH₃

тример

CH₃CHCH₂CHCH₂CH=CH₂

CH₃ CH₃

Протекание этой реакции предотвращают, регулируя температуру. С ростом температуры количество димеров и тримеров возрастает.