Дипломная работа: Система управления узлом дегидрирования этилбензола

Технологическая цель производства. Процесс производства стирола включает в себя стадии: дегидрирование этилбензола и ректификация углеводородного конденсата. Целью управления процессом дегидрирования является получение заданного выхода стирола. Выход стирола определяется расходом и составом этилбензольной шихты, соотношением расходов шихты и перегретого водяного пара, температурой в реакторе и активностью катализатора [6].

В состав производства стирола методом каталитического дегидрирования этилбензола входят следующие установки:

- печное отделение;

- реакторный блок;

- узел конденсации.

Печное отделение предназначено для перегрева водяного пара до температуры не более 750 ⁰ С.

Реакторный блок предназначен для получения контактного газа, содержание стирола в котором более 50%, путем каталитического дегидрирования этилбензола.

Для снижения парциального давления компонентов сырья в процессе дегидрирования вместе с этилбензолом вводится водяной пар. Водяной пар является также теплоносителем для эндотермической реакции дегидрирования.

Кроме того, за счет водяного пара происходит непрерывный процесс саморегенерации катализатора.

Основными показателями, характеризующими процесс дегидрирования, являются:

1. Выход стирола на пропущенный этилбензол - процентное отношение количества полученного стирола ко всему количеству этилбензола, пропущенного через реактор. Эта величина характеризует производительность реактора.

2. Выход стирола на разложенный этилбензол или селективность - процентное отношение количества полученного стирола к общему количеству разложенного этилбензола. Уменьшение селективности катализатора приводит к увеличению выхода побочных продуктов.

3. Конверсия этилбензола - процентное отношение разложенного этилбензола к общему количеству этилбензола, пропущенного через реактор. Конверсия показывает степень активности катализатора.

4. Объемная скорость подачи сырья - это расход этилбензольной шихты в м³ /час, приходящийся на 1 м³ катализатора. Эта величина характеризует нагрузку реактора по сырью.

Дегидрирование этилбензола осуществляется на катализаторе при температуре 560÷630 ⁰ С по реакции:

С₆ Н₅ -СН₂ -СН₃ →С₆ Н₅ -СН=СН₂ +Н₂ – 30000 ккал/ (кг/моль)

Кроме основной реакции, протекает ряд побочных реакций с получением бензола, толуола, этилена, а также тяжелокипящих:

1) С₆ Н₅ С₂ Н₅ + Н₂ → С₆ Н₅ СН₃ + СН₄

(этилбензол) (толуол) (метан)

2) С₆ Н₅ С₂ Н₅ + Н₂ → С₆ Н₆ + С₂ Н₆

(этилбензол) (бензол) (этан)

3) СН₄ + Н₂ О → СО + 3 Н₂

(метан)

4) 3 С₆ Н₅ С₂ Н₅ → 4 С₆ Н₆ +3 Н₂

(этилбензол) (бензол)

5) С+2 Н₂ О→ СО₂ +2 Н₂

6) СО+Н₂ О→ СО₂ +Н₂

7) 2 СО→ СО₂ +С

Катализаторами процесса дегидрирования этилбензола служат соединения на основе окиси железа и окиси хрома.