Введение к работе
\. . \
Актуальность темы: Алкенилароматические углеводороды (стиролы) относятся к числу основных мономеров СК и пластмасс. Среди них особое место принадлежит стиролу и новому мономеру - пара-метилстиролу, получаемых путем каталитического дегидрирования соответствующих алкил-бензолов - этилбензола и пара-этилтолуола. При синтезе пара-метилстирола в качестве побочных продуктов образуются этилбензол и стирол, реализуемые как отходы производства.
В современных условиях, когда определяющей тенденцией развития нефтехимической промышленности является ресурсосбережение, одним из-ведущих направлений совершенствования химических производств становится переход к гибким технологическим комплексам. Принципиальная особенность такого подхода заключается прежде всего в комбинировании производства на основе комплексного использования сырья и энергии.
Сравнительный анализ процессов дегидрирования этилбензола и пара-этилтолуола, близких по своим физико-химическим и технологическим основам, показал принципиальную возможность и целесообразность их комбинирования. Создание технологии совместного получения стиролов позволяет, наряду с комплексным использованием сырья и отходов, повысить селективность процесса по сумме мономеров, за счет эффекта взаимного разбавления углеводородов снизить расход водяного пара на единицу выпускаемой продукции, а также гибко реагировать на згпросы рынка. Анализ научно-технической информации показал возможность реализации новой гибкой технологии комбинированного дегидрирования этилбензола и пара-этилтонуола на действующих установках по производству стирола.
Для моделирования реакционного узла и оптимального управления стадией дегидрирования алкилбензолов необходимо знание кинетики совместного дегидрирования этилбензола и пзра-этилтолуола, не изучавшейся ранее. Имеющиеся кинетическое описание индивидуального дегидрирования узкой фракции изомеров этилтолуолов было получено на оксидном ванадиевом катализаторе и не учитывает скорость образования стирола. Известные кинетические модели процесса дегидрирования этилбензола ка железо-хромкалиевых промышленных катализаторах получены в интегральных реак-торах, которые малочувствительны к изменению параметров процесса, что значительно усложняет выбор адекватного уравнения.
В связи с этим изучение закономерностей кинетики и механизма дегидрирования пара-этилтолуола и его смесей с этилбензолом на промышленном катализаторе является актуальной задачей, решение которой создает основу для разработки перспективной технологии и представляет практический интерес.
Работа выполнялась в рамках темы " Фундаментальные исследования и разработка ресурсосберегающих экологических модулей в отраслевых и межотраслевых технологиях народно-хозяйственного комплекса Самарского региона " ( N 900534).
Л ' і
j 2 1
Цель работы состоит в изучении активности и стабильности работь: основных промышленных железохромкалиевых катализаторов в условиях совместного дегидрирования пара-этилтолуола и этилбензола, в оценке ш сравнительных характеристик, исследовании закономерностей образования целевого и побочных продуктов в процессе дегидрирования пара-этилтолуола в присутствии наиболее эффективного контакта, получении кинетической модели совместных каталитических превращений пара-этилтолуола и этилбензола и оценке прогностических показателей эффективности работы промышленного адиабатического реактора радиального типа.
Научная новизна. Выполнен термодинамический анализ совместных превращений пара-этилтолуола и этилбензола в широком интервале температур, соотношений исходных алкилбензолов и разбавлений водяным паром. Установлена возможность регулирования равновесного состава системы.
Проведен сравнительный анализ активности и стабильности работы основных промышленных железохромкалиевых катализаторов в условиях совместного дегидрирования пара-отилтолуола и этилбензола. Выпонены кинетические исследования дегидрирования пара-этилтолуола, а также его смесей с этилбензолом в безградиентном реакторе на промышленном катализаторе марки К-24. Получены кинетические модели индивидуального и совместного дегидрирования пара-этилтолуола и этилбензола, положенные в основу моделирования реакционного узла перспективного процесса.
Практическая ценность. По результатам термодинамического анализа и экспериментальных исследований прогнозируется возможность регулирования относительного выпуска мономеров на стадии дегидрирования.
В результате проведенных исследований установлена сравнительная активность и селективность основных промышленных оксидных железохромкалиевых катализаторов применительно к условиям совместного дегидрирования пара-этилтолуола и этилбензола, показана целесообразность использования в этом процессе контакта марки К-24.
Полученное кинетическое описание индивидуального дегидрирования пара-этилтолуола может быть использовано при моделировании и расчете промышленного реактора процесса получения пара-метилстирола.
На основе кинетической модели комбинированного дегидрирования пара-этил-толуола и этилбензола предложена модель промышленного реактора совместного получения стиролов.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на Всесоюз
ной конференции "Химреактор-11" (Харьков, 1992) и на республиканской
межотраслевой научно-технической конференции "Экология-
92"(Актуальные эколого-экономические проблемы современной химии, Самара, 1992).
Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, получен патент РФ.
Объем работы. Диссертация изложена на 118 страницах машинописного текста, проиллюстрирована 12 таблицами и 19 рисунками, состоит из введения, 5 глав, выводов, заключения, списка литературы, включающего 124 наименования, и приложений.