Принципиальная схема процесса с использование катализаторных комплексов приведена на рисунке 3.

Рис. 3. Принципиальная схема получения этилбензола при использовании катализаторного комплекса.

1 – колонна обезвоживания,

2 - сепаратор,

3 - реактор;

4 – газосепаратор,

5 - сепаратор для отделения катализаторного комплекса;

6 - блок приготовления свежего катализаторного комплекса;

7 - система промывки алкилата;

8, 9,10 - ректификационные агрегаты;

а - исходный бензол;

б - азеотропная смесь вода + бензол;

в - вода;

г - обезвоженный бензол;

д -газы;

е - циркулирующий катализаторный комплекс;

ж - этилен;

з - хлорид алюминия;

и - свежий катализаторный комплекс;

к - оборотный бензол;

л - этилбензол;

м - диэтилбензол;

н - кубовый остаток;

о - вода на промывку;

п - сточные воды.

При получении этилбензола алкилирование ведут с избытком бензола (200 – 300% от стехиометрического), чтобы уменьшить образование ди- и полиалкилбензолов. И все же содержание последних оказывается значительным. Диалкилпроизводные подвергаются переалкилированию в реакторе алкилирования. Но можно непосредственно использовать их в качестве товарных продуктов.

В процессе алкилирования бензола с хлоридом алюминия циркулируют значительные объемы жидкого катализаторного комплекса. Причем в реакционной массе две жидкие фазы: катализаторный комплекс и смесь бензола и алкилбензолов. В результате возможность подъема температуры процесса ограничена, так как при температурах выше 130 °С комплекс дезактивируется и разрушается (3, 6).

Более интересно гомогенное алкилирование в присутствии хлорида алюминия. В этом случае количество катализатора определяется его растворимостью в бензоле, а давление процесса подирается таким, чтобы олефин находился в жидкой фазе.

Реактор работает в адиабатическом режиме, и на выходе из него температура достигает 200 °С. При этом резко уменьшился выход побочных продуктов, а выход этилбензола стал близок к количественному.

По такой технологии работает установка мощностью 760 тыс. т/год. Ее особенностью является высокий выход продуктов алкилирования (99%) и более низкие удельные затраты хлорида алюминия (в два раза) по сравнению с обычным процессом. В схеме отсутствует рецикл катализатора. Последний выделяется при нейтрализации в виде гидроксида алюминия и используется на установках очистки сточных вод в качестве осадителя. Большая единичная мощность установки в сочетании с высокой температурой в реакторе создает благоприятные условия для утилизации тепла реакции, в результате 90% потребности в тепловой энергии установка покрывает за счет использования названного тепла.

Рассмотрим технологическую схему получения стирола.

Ряс. 2. Принципиальная схеме получения стирола:

1 – контактный аппарат;

2 – теплообменник;

3 – подогреватель;

4 – холодильник;

5 – газосепаратор;

6 сепаратор воды;

7 – смеситель;

8, 9, 10 – ректификационные агрегаты;

а – бензол;

б –. водяной пер;

в – водородсодержащие газы;

г – вода;

д – ингибитор;

е – оборотный бензол;

ж – «печное масло»;

л – стирол-сырец;

ы – товарный стирол;

к – кубовый остаток.

Этилбензольная шихта подогревается в теплообменнике до 70-95 за счет теплоты химически загрязненного конденсата и подается в испаритель вместе с небольшим количеством водяного пара. Из испарителя пары шихты с температурой 160 поступают в перегреватель, где перегреваются до 500-550 за счет теплоты перегретого водяного пара, выходящего из межступенчатого подогревателя реактора. Из перегревателя пары шихты направляются на дегидрирование в реактор. Теплота, необходимая для реакции, подводиться с водяным паром, перегретым в печи до 700-750.

Пароэтилбензольная смесь на входе в реактор имеет температуру 560-630. За счет эндотермической реакции после первого реактора температура контактного газа снижается до 570. Контактный газ из реактора поступает в межступенчатый подогреватель, где подогревается до 580-630, и затем направляется во второй реактор. Контактный газ из реактора с температурой 570 поступает в котел-утилизатор. Охлажденный до 180-200 контактный газ из котла-утилизатора направляется в пенный аппарат, где происходит дальнейшее охлаждение контактного газа и отмывка его от механических примесей.

Охлажденный контактный газ поступает на конденсацию. Конденсация осуществляется последовательно в нескольких конденсаторах. Полученные конденсаты стекают в отстойную емкость, где происходит расслаивание на водный и углеводородные слои. Верхний углеводородный слой, называемый печным маслом, самотеком поступает в сборник, где заправляется ингибитором гидрохиноном, и направляется на ректификацию. Нижний водный слой – химически загрязненный конденсат – собирается в емкость и насосом подается на отмывку контактного газа в пенный аппарат, откуда конденсат после охлаждения в теплообменнике направляется на очистку от механических примесей. Несконденсировавшийся газ после конденсаторов компримируется и поступает в линию топливного газа.

Основным процессом получения стирола в промышленности остается каталитическое дегидрирование. Увеличению равновесного выхода стирола благо­приятствует повышение температуры и понижение давления. По­этому дегидрирование ведут при температуре около 600°С, ис­пользуя разрежение или подачу острого пара. Выход стирола за проход составляет 25–35%. Катализатором служат смеси окси­дов железа и хрома, продотированные, например, карбонатом ка­лия. Ректификация стирола-сырца проводится в вакууме при до­бавлении ингибиторов полимеризации. Принципиальная схема процесса представлена на рис. 2. Сравнительно небольшая разни­ца температур кипения стирола и этилбензола требует примене­ния высокоэффективных ректификационных колонн.

Лучшие современные предприятия по производству стирола характеризуются следующими расходными показателями на 1 т стирола:

Этилен, т 0,307

Бензол, т 0,820

Пар (Р=О,53 МПа) . .1,70

Электроэнергия, кВт-ч 65

Топливо, ГДж . . .6,35

Перспективным методом производства стирола является окис­лительное дегидрирование этилбензола диоксидом серы – необра­тимый процесс, малочувствительный к примесям, содержащимся в этилбензоле, и позволяющий получить стирол с высоким выхо­дом. Перспективен и процесс сопряженного окислительного дегидрирования, по которому получают стирол и оксид пропилена [ 4, с. 206 –207]. По этой технологии сооружен ряд крупных производств, в частности в Нидерландах.