Способ получения стирола

О П И С А Н И Е (п)1002282ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветсиинСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУДата опубликования описания 07. 03. 83 71) Заявит 5) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИ ЛА 1Настоящее изобретение относится к способу каталитического дегидрирования этилбензола и может быть использовано в производстве стирола,Известен способ получения стироладегидрированием этилбензола, согласно которому дегидрирование этилбензола в стирол осуществляется в нескольких ступенях реактора.При этом подвод тепла в первую ступень осуществляется за сцет прямого смещения перегретых паров этилбензола и водяного пара, а выходящий после каждой ступени дегидрирования контактный газ перед подачей на последующую ступень перегревается до температуры реакции в косвенном перегревателе. Перегрев : осуществляется пропусканием контактного газа через печь 1.1).Очевидным недостатком применения перегрева в печи является опасность . загорания или взрыва в связи с возможным частичным повреждением труб при рабочих температурах Высокие максимальные температуры поверхности теплообмена 1 700-790 С 7 приводят к увеличенному некаталити" ческому разложению углеводородныхкомпонентов контактного газа с обра" зованием примесей, проводящих в дальнейшем к затруднениям в процессе ректиФикации вследствие образования нерастворимого полимера и забивки им оборудования.Наиболее близок к предлагаемому способ каталитического дегидрирования этилбензола в стирол, Этот способ заключается в последовательном пропускании смеси этилбензола с водяным паром через две и более эоны каталитического дегидрирования,причем поток, выходящий азиз каждой реакционной зоны, подогревается до необходимой температуры путем непрямого безопасного нагрева в теплообменнике, обогреваемом перегретым водяньм паром из пароперегревательной печи.Пар .после теплообменника направля1002282 3ется в 1-ю зону на смешение с исходным этилбензолом2.Недостатком известного способа,осуществляемого в зонах, являетсято, что схема процесса не позволяетодновременно регулировать заданноеколичество тепла, вносимого в каждуюиз зон, и выбирать оптимальный режимраспределения степени превращенияэтилбензола по зонам реактора, таккак температура смеси на входе в ре-,актор 1-й зоны зависит от теплообмена перегретого водяного пара в межступенчатом теплообменнике. В известной схеме регулирование температурыначала реакции возможно тольково 2-йступени, за счет изменения температуры пара, поступающего из печи,Температура пара, поступающего после межступенчатого теплообменника ,в 1-ю ступень, не регулируется,и тем самым не выдерживается необходимая температура реакции и степеньпревращения в 1-й ступени. А таккак общая степень превращения этилбензола зависит от режима первой ступени реактора, то процесс по данномуспособу не обеспечивает степень превращения этилбензола выше 55-603,Степень превращения этилбензолав стирол 55-60 обусловлена тем,что при степени превращения 603 требуется уже пар с температурой перегрева 710-720 С против 680 С пристепени превращения 503 (см.пример 1),а при степени превращения 70-753 температура перегретого пара должнабыть 730-750 С.Однако при применении пара, нагретого более чем до 680-700 С; будет40увеличиваться перегрев контактногогаза перед второй ступенью дегидрирования, так как поверхность теплообмена - постоянная величина, в,связи с чем количество подводимоготепла к первои ступени будет недо 4статочным. С учетом изложенногостепень превращения этилбейзола поданному способу не превышает 55-603.Целью изобретения является повышение конверсии этилбензола.Поставленная цель достигается описываемым способом получения стиролакаталитическим дегидрированием этилбензола в двухступенчатом реакторев присутствии водяного пара с подогревом потока, выходящего с первойступени, путем непрямого нагреваперегретым водяным паром, который фиспользуют для подогрева паров исхолного этилбензола, затем перегревают в печи таким образом, чтобы отношение между количеством полезно используемоготепла на первбй ступении количеством тепла, подаваемогомежду ступенями, составляет 1,0,1,96 при конверсии этилбензолана первой ступени 30-43 с последующим использованием перегретого пара для смешения с исходным этилбензолом перед первой ступенью,На чертеже приведена схема дегид-рирования этилбензола в стирол, поясняющая предлагаемый способ.Перегретый пар по линии 1 поступает на непрямой перегрев контактногогаза в перегревателе 2, затем частич-но охлажденнный пар по линии 3 поступает в перегреватель этилбензола 4,куда подают этилбензол (или этилбензол + 10-20 водяного пара ) по линии5.Охлажденный перегретый пар. по линии,6 подают в печь 7, обогреваемую засчет сгорания топлива, поступающегопо линии 8, Перегретый водяной париз печи 7 по линии 9 направляютна прямое смешение с перегретымипарами этилбензола, поступающимипо линии 10 из перегревателя 4,Совместный поток перегретого пара ипаров этилбензола по линии 11 поступает на первую ступень дегидрирования 12, Контактный газ из первойступени дегидрирования по линии 13подают в перегреватель 2 и далеепо линии 14 - на вторую ступеньдегидрирования 15. После второй ступени дегидрирования контактный газвыводят по линии 16 на выделениестирола известными способами,П р и м е р 1 (по прототипу).47,11 кг/час этилбензола при 540 С( теплосодержание - 302,56 ккал/кгсмешивают с 14695 кг/час водяногопарЬ с температурой 652 оС (теплосодержание - 911,4 ккал/кг)и полученную смесь подают в первую ступеньдегидрирования при 620 оС (теплосодержание - 7636 ккал/кг). Потокконтактного газа из первой ступенипри 584 С (теплосодержание743,0 ккал/кг) подают в межтрубноепространство теплообменника, черезкоторый пропускают 146,95 кг/ч парапри 680 С (тйплосодержание926,8 ккал/кг). Пар охлаждаетсяв теплообменнике до 652 С (теплосодержание 911,4 ккал/кг), контакт10022826 .ный газ перегревают до 604 дС ( тепло-, Суммарная стеепень превращения 1 содержание 750,65 ккал/кг) и подают этилбензола 503 при соотношении колина вторую ступень дегидрирования. чества полезно используемого тепла Контактный газ со второй ступени , на первой ступени к количеству подве;дегидрирования при 580 С .(теплосо-денного тепла между ступенями .держание 7409 ккал/кг ) направляют 3997,6:2263 = 1:0,566 на утилизацию тепла и выделение П р и м е р 2. На дегидрирование съирола известными способами. ,поступает 47,11 кг/час этилбензолаи 146,95 кг/цас водяного пара, Весо"Степень превращения этилбензола 1 О вое соотношение водяной пар/этилбенв 1-й ступени - 303, а количество зол 3,1:1. Дегидрирование проводят на полезно используемого тепла в 1-й пилотной установке в двух ступенях ступени 47 11+146 95) 063,6- реактора. Катализатор - железо"хром 1 Уч743,0 ) = 3997 ккал/цас. калиевыи. Температура реакции ( темпеСтепень превращения во второй сту ратура смеси этилбензола и пара на пени - 207, а количество подведен- входе в реактор) в 1-й ступени- ного тепла между ступенями628 С, во 2-й ступени - 607 С,о -0146,95926,8-911,4)= 2263 ккал/ Распределение температур и теплоцас. токов приведено в таблице 1. Таблица 1 Температу-,ра, С Теплосодержание, ккал/кг Количество, кг/час Номерапотоков 914,8 658 146,95 146,95 894,4 619 94,34 47,11 150 146,95 146,9546, 11 194,06 827,6 663 10 302,56 768,15 742,4 757,86 741,87 628 194,06 607 194,06 194,06 16 579 Степень превращения этилбензолав 1-й ступени дегидрирования - 3753а количество полезно используемоготепла 194,06. (.768,15-742,4),=. Степень превращения этилбензолаво 2-й ступени дегидрирования - 23,33;а количество подведенного тепла меж- фду ступенями 146,95.914,8-894;4)== 2997,8 ккал/час.Суммарная степень превращения этилбензола - 60,83 при соотношении количества полезно используемого тепла на 1-и ступени к количеству подведенного тепла между ступенями,4997:2997,8 = 1:0,6П р и м е р 3, Условия дегидри" рования те же, что в примере 2. Температура реакции в 1-й ступени С, во 2-й ступени - 635 С Рас, пределение температур и теплотоковприведено в таблице 2.;Стерань превращения этилбензолав 1-й ступени дегидрирования 31,04,а количество полезно используемоготепла 194,06,764,26-743,0 )== 4126 ккал/час.Степень превращения этилбензолаво 2-й ступени дегидрирования 38,0,а количество подведенного тепламежду ступенями 146,95 1 949,44894,4)= 8088 ккал/час.Суммарная степень превращения Номера Количестпотоков во, кг/час 758,6этилбензола - 69,0 при отношении ко-, личества полезно используемого тепла на первой ступени к количеству подведенного тепла между ступенями4126:8088 = 1:1,96П р и м е р 4. Условия дегидрирования те же, что в примере 2.Температура реакции в 1-й ступени - 635 С, во 2-й ступени 620 фС.Распределение температур и теплотоков приведено в таблице 3.Т а б л и ц а 31002282 10Продолжение табл. 3 1 1 12 584 742,93 194,06 194,06 620 764,88 194,06 16 742,24 ф 580 Степень превращения этилбензола в 1-й ступени дегидрирлвания - 42,7, а количество полезно используемого тепла194,06772,2 - 742,93 ) = = 5680 ккал/час.Степень превращения этилбензола во 2-й ступени дегидрирования 334, а количество подведенного тепла между ступенйиИ.146,95923,4 - 894,4 ) =4261,6 ккал/час. Суммарная степень превращенияэтилбензола - 75,7 Ф, при соотношенииколичества полезно используемоготепла на первой ступени к количеству15.ф подведенного тепла между ступенямиГ 5680: 4261,6 .1: 0,75 Состав исходной смеси, подаваемой 2 е на дегидрирование, и состав контакт, ного газа после 2-й ступени реактора приведен в таблице 4. Таблица 4 Составы исходной смеси и контактного газа Исходнаясмесь/поток 11/ Контактный газ (поток 1 О) КомпонентыТолуол 1 605 0 83 Зтилбензол 14,604 7,53 11,448 5,929,060 14,97 31,561 16,26 025 013 О 38 02 0,2 0,22 0,03 0,02 0,04 0,02 0,02 0,01 146,95 75,72 146,21 75,34 146,03 75,25 145,88 75,15,Вода 194906 100 194,06 100 194,06 100 194,06 100 Итого: Стирол легких углеводородов высоко", кипящих углево- дородов 0,74 0,381,102 0,57 0,828 0,43 1 286 О 66100228212 Продолжение табл. 7 Контактный газ (поток 10пример3 Исходнаясмесь/поток 11/ Компоненты пример 4г/цас пример 2кг/час кг/час вес. вес. Степень превращенияэтилбензо-.ла,Ф 69,0 60,8 75,7 Селективность проце - са, Ф 88 5 90,5 47,11. 94,34 + 146,95949,44 + 46,95 1 912,3 - 827,6 7,11 0,69 го этил енногое на 1 кгпри отиспользук колимежду 7,11.302,56+46,97.,110,5 26,8+ 146,9 Коли чес дегидриров вращенного количества тепла на 1 тепла межд 7,11 0,75 х(922,7 - 827,6)- 4 - 11 0,77 - 4321,5превращенного эИтак, относи тепла на дегидр вращенного зтил на 14-30. илбензола.ельное количестврование на 1 кгензола снижается е 1194+ Й 6,9 Я 917,4-827,6)0 Дальнейшее увеличение тепла между ступенями до 1:2 нецелесообразно, так повышения температуры гр и температуры на входе в гидрирования, что привод селективности. подвода соотношения как требуетющего пара ступени дет к снижению= 5309 ккал/кг 7, ф превращенного Количество дегидрировани превращенноготилб ог,тепла, подведенного и в расчете на 1 кг этилбензола, при от Сопоставление данных, приведенных в примерах 1-4, показывает, цто при использовании предлагаемого способагз степень превращения этилбензола увеличивается до 61-753 против 503 по прототипу.При этом относительный расход подведенного на дегидрирование тепла на 1 кг превращенного этилбензола снижаетсяТак, количество тепла, подведенного на дегидрирование, в расчете накг превращенного этилбензола в прототипе составляет: З 5= 6387 ккал/кг превращенного этил" фобензола тво тепла, подведенного на ание,в расчете на 1 кг преэтилбензола при отношении полезно используемого -й ступени к количеству у ступенями 1 :,0,64 + 146,954914,8 +0,0м ношении количества полезно используемого тепла на 1-й ступени к количеству тепла, подведенного между ступенями, 1:1,96= 4812,0 ккал/кг превращенбензола.Количество тепла, подведна дегидрирование, в расцепревращенного этилбензола,ношении количества полезноемого тепла на 1-й ступеничеству тепла, подведенногоступенями 1:0,7547,1194,34 + 146,95 923,41002282 т" Ф оектнаа филиал ППП "П г.ужгород, ул формула изобретения Способ получения стирола каталитическим дегидрированием этилбензола в двухступенчатом реакторе в присут .ствии водяного пара с подогревом по-, токавыходящего с первой ступени, путем непрямого нагрева перегретым водяным паром с последующим использованием последнего для смешения с исходным этилбензолом перед первой ступенью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью увеличения конверсии этилбензола, перегретый водяной, "пар после непрямого контакта с потоком, выходящим с первой ступени, используют для перегрева паров исходного этилбензола,затем перегреваютв печи таким образом, цтобы отношениемежду количеством полезно используемого тепла на первой ступени и количеством тепла, подведенного междуступенями, составляло 1:0,6-1,96при конверсии этилбензола на первойступени 30-43 ь.Истоцники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Н 3330878,кл. 260 6691 опублик. 19672. Патент США й 3326996,кл. 260-669, опублик. 1967 (прототип). ВНИИПИ Заказ 1721/9Тираж 416 Подписное