Виробництво стиролу (вінілбензолу)

Стирол використовується у виробництві пластмас і синтетичного каучуку.

Стирол одержується дегідруванням етилбензолу за реакцією

 

Згідно з принципом Ле Шател'є для ендотермічної реакції підвищення температури сприяє повнішому перебігу цього процесу. Оптимальною є температура 560...600 °С; за вищої температури починається розклад етилбен­золу і стиролу з утворенням бензену, толуену і смолоподібних продуктів. Ступінь перетворення етилбензолу в стирол зростає також з пониженням тиску до 0,01 МПа. Для здійснення цього процесу, як і для дегідрування бутану, яке розглядалося вище, застосовують контактні апарати з нерухомим шаром каталізатора, з псевдозрідженим (“киплячим”) шаром або з рухомим каталі­затором. Каталізаторами служать оксиди заліза, магнію, цинку, міді тощо.

На рис. 16.6 наведено технологічну схему виробництва стиролу з етилбензолу. Етилбензол змішується з водяною парою в змішувачі 4. Одержана суміш послідовно проходить міжтрубні простори випарника 3, а потім - перегрівача 2, де нагрівається до температури 530 °С, і надходить в контактний апарат 1. Тут на шарі каталізатора відбувається ендотермічна реакція дегідрування етилбензолу. Необхідна для здійснення реакції теплота підво­диться в апарат з перегрітою водяною парою. Після закінчення реакції каталізу поверхня каталізатора покривається шаром сажі внаслідок перебігу побічних реакцій глибокого розщеплення вуглеводнів, і каталізатор втрачає свою активність. Для регенерації каталізатора контактний апарат періодично продувають повітрям. Прореагована газова суміш охолоджується, проходячи трубками перегрівача, випарника і далі - котла-утилізатора 5. Пара, яка виробляється в котлі-утилізаторі, використовується в цьому виробництві як теплоносій. Охолоджена газова суміш надходить у конденсатори 6 і 7, перший з яких охолоджується водою, а другий - розсолом. Тут відбувається конденсація так званого стиролу-сирцю і води, які розділяються у відстійни­ку 9. Стирол подається на подальше очищення від домішок ректифікацією. Несконденсовані гази відділяються від рідини у сепараторах 8.

 

 

Рис. 16.6 Технологічна схема виробництва стиролу: 1 – контактний апарат; 2 - перегрівач; 3 – випарник; 4 – змішувач; 5 – котел-утилізатор;

6,7 – конденсатори; 8 – сепаратори; 9 - відстійник

 

Виробництво формальдегіду

Формальдегід використовується для виробництва фенолоформальдегідних, карбамідних меламінових, та інших смол, уротропіну, гліколевої кислоти, етиленгліколю, гліцерину, барвників, вибухових речовин, фармацевтичних препаратів. Водний розчин формальдегіду – формалін – використовується як дезинфікувальний засіб.

У промисловості формальдегід одержують окисненням метанолу, яке відбувається в присутності каталізатора – срібла, нанесеного на пористий носій (пемзу), за такою реакцією:

 

 

Частково відбувається також ендотермічна реакція дегідрування метанолу, кінцевими продуктами якої є формальдегід і дигідроген

 

 

Технологічну схему виробництва формальдегіду зображено на рис.16.7

 

 

Рис.16.7. Технологічна схема виробництва формальдегіду: 1 – випарювач метанолу; 2 - перегрівай метанолоповітряної суміші; З - контактний апарат; 4, 5 -холодильники; 6 - абсорбер

 

У випарнику 1 рідкий метанол випаровується за температури 45...55 °С унаслідок нагрівання гарячою водою, яка виходить з контактного апарата 3 та холодильника 4 і подається у змійовик випарника. Через барботер у випарник подається ретельно очищене повітря. Унаслідок змішування утворюється спиртоповітряна суміш, яка містить 0,5 г СН₃ОН на 1 л суміші. Менший вміст метанолу в суміші зумовлює небезпеку вибуху, а більший - посилює побічні реакції. Тому вміст спирту в суміші регулюється автоматично і дуже точно. Щоб запобігти можливій конденсації метанолу з парової фази, в технологічній схемі передбачається перегрівання спиртоповітряної суміші до 110 °С у пере- грівачі 2, у міжтрубний простір якого подається пара. Далі спиртоповітряна суміш подається в контактний апарат 3, де в шарі срібного каталізатора за температури 650...700 °С утворюється формальдегід. Температурний режим у шарі каталізатора регулюють зміною витрати і температури спиртоповітряної суміші, яка надходить в апарат, і води, що подається в трубки, розташовані безпосередньо в шарі каталізатора.

Проконтактований газ, який виходить з контактного апарата і містить (% об.): СН₂О 20...21; N₂ 36...38; решта - домішки Н₂, СО, СО₂, СН₄, СН₃ОН та інші, охолоджується водою у холодильнику контактного апарата 4 до 110...130 °С. Для унеможливлення полімеризації формальдегіду температура не повинна бути нижчою, ніж 110 °С. Далі гази охолоджуються водою в холодильнику 5 і подаються в абсорбер 6 із ситчастими тарілками, де відбувається поглинання формальдегіду водою з одержанням 33...40 %-го розчину - формаліну, який для запобігання полімеризації містить 10...12 % метилового спирту. Теплота абсорбції відводиться холодною водою, що подається у внутрішній холодильник адсорбера.