Оптимизация процесса разложения технического гидропероксида изопропилбензола и нейтрализации реакционной массы разложения в производстве фенола и ацетона

УДК 547.562:661.7

И. Л. Шагапов, В. М. Бабаев

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗЛОЖЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ГИДРОПЕРОКСИДА ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ РЕАКЦИОННОЙ МАССЫ РАЗЛОЖЕНИЯ

В ПРОИЗВОДСТВЕ ФЕНОЛА И АЦЕТОНА

Ключевые слова: разложение технического гидропероксида изопропилбензола, модернизация процесса, моделирование в «Hysys».

В статье предложен путь оптимизации процесса разложения технического гидропероксида изопропилбензола в производстве фенола и ацетона путем замены блока разложения на каскад кожухотрубчатыхреакторов.

Keywords: Technical isopropylbenzene hydroperoxide decomposition, the modernization process simulation in «Hysys».

The article suggests way to optimize the process of decomposition Technical isopropylbenzene hydroperoxide in the production of phenol and acetone by replacing the decomposition stage shell and tube reactor.

Введение

Реконструкция производства фенола и ацетона, проводимая в 2005 - 2007 гг., позволила достичь проектной мощности (65000 т/г фенола) по классической технологии на существующих аппаратах ОАО «Казаньоргсинтез». [1] Однако применяемая технология по-прежнему остается энергоемкой (расход электроэнергии на тонну фенола составляет 43,2 кВт, а пара - 7,8 Гкал), при которой еще высока доля побочных продуктов и отходов производства. Для поддержания заданной мощности при высоких технологических показателях производства необходимо продолжить работу по оптимизации основных узлов данного процесса.

Выявление цели оптимизации

Процесс разложения технического гидропероксида изопропилбензола (ТГПИПБ) является одной из важнейших стадий кумольного процесса, определяющей его общую селективность.[2]

Сложившееся представление, что общая селективность фенольного процесса в основном определяется стадией окисления изопропилбензола (ИПБ), является не верным, поскольку на стадии разложения ТГПИПБ количество образующихся из диметилфе-нилкарбинола (ДМФК) побочных продуктов может удваиваться или даже утраиваться по сравнению с их количеством на стадии окисления ИПБ. [3] Указанное предопределяет, что высокими показателями стадии разложения ТГПИПБ вполне исправляются плохие показатели стадии окисления.

В кумольном процессе получения фенола и ацетона широкое распространение получил двуста-дийный способ разложения ТГПИПБ, который протекает в следующей последовательности: на I стадии разлагается основная масса ТГПИПБ, на II стадии реакционная масса разложения (РМР) нагревается до температуры, при которой перикись дикумила (ПДК) и не разложившийся ТГПИПБ превращаются в фенол и ацетон. Схема I стадии разложения ТГПИПБ, реализуемая на ОАО «Казаньоргсинтез», показана на рисунке 1.

На данный момент, в узле разложения ТГПИПБ, реализуемый на ОАО «Казаньоргсинтез»,

стабильность работы узла регулируют исключительно количеством рециркулирующей РМР. Состав потока РМР показывает, что уже на первой ступени разложения образуется около 3 % основных компонентов фенольной смолы. Для повышения эффективности работы узла разложения ТГПИПБ и оптимизации процесса предлагается проводить разложение ТГПИПБ в системе кожу-хотрубчатых реакторов. Подачу ТГПИПБ осуществить по ходу системы разложения, по произведенным расчетам это позволит увеличить пропускную способность реакторного блока, проводить процесс разложения ТГПИПБ в более мягком, безопасном режиме и с высокой селективностью, за счет подбора в каждом реакторе оптимальной температуры разложения. Предложенный выше процесс проиллюстрирован на рисунке 2.

Рис. 1 - Узел разложения ТГПИПБ в системе «HYSYS»

Рис. 2 - Узел разложения ТГПИПБ по проекту в системе «HYSYS»

Предложенный проект оптимизации легко может быть реализован в действующем производстве на базе ОАО «Казаньоргсинтез» без больших капитальных затрат, а также позволяет

улучшить экономические показатели, что подтверждается результатами моделирования в системе Hysys и расчетами по выявлению экономической эффективности производства.

Согласно математической модели [4], осуществлены расчеты, которые выявили, что при замене пустотелого разлагателя на блок кожухотрубчатых реакторов разложения пропускная способность узла увеличится в 1.6 раз. При одинаковой мощности по ТГПИПБ конверсия ДМФК увеличивается на 11.7%, выход ПДК возрастет на 32.6%, а кумилфенола и ди-мера метилстирола, являющихся компонентами фе-нольной смолы, уменьшается на 53.5 и 33.2 % соответственно, что приводит к существенному увеличению эффективности производства.

Выводы

Переход на блок кожухотрубчатых реакторов -теплообменников, как показано на рис. 2, позволит увеличить эффективность работы узла разложения ТГПИПБ и провести дальнейшую оптимизацию про-

изводства. Если увеличить количество реакторов в блоке разложения ТГПИПБ, можно достичь еще большей эффективности реакторного блока. Для модернизации узла разложения предлагается провести замену пустотелого разлагателя на четыре кожухотрубчатых реактора.

Литература

1. Постоянный технологический регламент производства фенола и ацетона. Цех 0403-0406, корпус 0405. ОАО «Казаньоргсинтез».

2. Дахнави Э. М. Перспективы развития кислотно-каталитического разложения ТГПИПБ / Э. М. Дахнави, Х. Э. Харлампиди // Вестник Казанского государственного технологического университета. -2010. - № 4. - С. 277-289

3. Закошанский, В. М. Кумольный процесс получения фенола и ацетона / В. М. Закошанский // Нефтехимия. 2007. - Т.47. - №4. - С. 301-303.

4. Дахнави, Э. М. Математическая модель разложения гидропероксида кумола в адиабатическом реакторе / Э. М. Дахнави // Нефтепереработка и нефтехимия. -2010. - № 2. - С. 30-33.

© И. Л. Шагапов - магистрант каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, ildar-shagapov@yandex.ru; В. М. Бабаев - к.х.н., доц. той же кафедры, babaev-84@mail.ru.

© I. L. Shagapov - graduate student of the department of technology of basic organic and petrochemical synthesis KNRTU, ildar-shagapov@yandex.ru; V. M. Babaev - Ph.D., assistant professor of technology of basic organic and petrochemical synthesis KNRTU, babaev-84@mail.ru.