Тема: Модернизация установки очистки бензола от тиофена

Бензол входит в десятку наиболее востребованных и дорогостоящих веществ химической промышленности и широко используется в органическом синтезе. Производство бензола основано на переработке различных сырьевых компонентов: продуктов каталитического риформинга, пиролиза бензина, парофазного крекинга и сырого бензола коксовых установок.
Мировой спрос на бензол сегодня превышает 40 млн тонн в год и его основной объем (более 95%) производится из нефтехимического сырья, как правило, с использованием технологии гидроочистки. В то же время в Европе действуют четыре завода по производству смолоперерабатывающего сырья (Германия, Польша, Чехия и Бельгия). Лидерами по производству бензола в мире являются компании Exxon MobilChemical, Dow Chemical и Shell Chemicalcompany, которые в 2015 году произвели около 1,38 млн тонн бензола, при этом доля производства угольного бензола достигла 25%, а производство бензола в России увеличилось на 5% с 2010 по 2014 год. Примечательно, что годовые объемы производства бензола за этот период достигли 1200 т. Рост объемов производства в 2015 году составил 13,8 %.
Основными производителями угольного бензола в России являются следующие компании: Алтай-Кокс (45 тыс. т), Северсталь, Кокс, Кузнецкий металлургический комбинат, Западно-Сибирский металлургический комплекс (80 тыс. т), Новолипецкий металлургический комбинат (400 тыс. т), Магнитогорский металлургический комбинат.
95% бензола российского производства используется в стране. Финляндия, в основном закупающая сырой бензол у металлургических компаний, является крупнейшим импортером российского бензола. Ежегодно Россия импортирует почти 15 тыс. тонн бензола (в основном из Украины и Казахстана), что составляет менее 2% от объемов производства.
Ожидается, что годовой спрос на бензол возрастет почти на 4%, поскольку рынок готовой продукции, такой как полистирол, поликарбонаты, фенолы и полиамиды, быстро растет.
Переработка каменноугольного сырого бензола предполагает выделение из него чистых ароматических углеводородов: бензола, толуола, фракции БТК (бензол-толуол-ксилольной), а также инден-кумароновой фракции (ИКФ). Для получения чистых продуктов необходима предварительная обработка из ненасыщенных и сернистых соединений, оказывающих негативное влияние на процессы органического синтеза. В этой связи любая схема переработки включает в себя этапы предварительной подготовки, обеспечивающие удаление до необходимой глубины смеси ненасыщенных и насыщенных сернистых углеводородов [1-2].
В больших количествах бензол потребляется в производстве циклогексана - исходного продукта для получения капролактама, адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Большое расширение производства полиамидных волокон из продуктов полимеризации капролактама, а также из продуктов поликонденсации диаминов и дикарбоновых кислот, в частности гексаметилендиамина и адипиновой кислоты вызывает соответственно потребность в циклогексане и в чистом бензоле. К качеству бензола предъявляют довольно жесткие требования, особенно по содержанию тиофена (ароматического пятичленного гетероцикла, содержащего один атом серы в цикле), остальные серосодержащие соединения легко удаляются обычными цинковыми поглотителями. Это объясняется развитием каталитических процессов с применением дорогих, не регенерируемых катализаторов, повышенными требованиями к качеству полупродуктов, строго ограничивающих содержание примесей миллионными долями. Бензол для ряда производств должен иметь исключительно низкое содержание тиофена и других сернистых соединений, так как тиофен является каталитическим ядом в процессах каталитического гидрирования. Поскольку отечественная промышленность не выпускает высокоэффективные катализаторы гидрирования бензола, их приходится покупать за рубежом по достаточно высокой цене, что отрицательно сказывается на себестоимости капролактама.
Срок службы такого катализатора при использовании сырья с повышенным содержанием тиофена в зависимости от нагрузок составляет один или полтора года. Получение бензола столь высокого качества существующими методами невозможно без усовершенствования старой или внедрения новой технологии. В промышленности наиболее широкое распространение получили два метода очистки: каталитическая гидроочистка и сернокислотная. У данных способов существует ряд недостатков, которые будут рассмотрены ниже. Поэтому возникла необходимость выбрать другой метод очистки. Встала задача поиска сорбента, способного поглощать тиофен с целью загрузки его в существующие форконтактные колонны.
Целью работы является выбор адсорбента, способного сорбировать как тиофен, так и другие сернистые соединения, Определение продолжительности адсорбции тиофена до его проскока, расчёт динамическую ёмкость, расчёт пробега до насыщения его тиофеном и ориентировочный срока работы в колонне.
Купить

В данной квалифицированной работе рассмотрена модернизация установки очистки бензола, заключающаяся в замене медь-магниевого катализатора на сорбент-катализатор, способного сорбировать как тиофен, так и другие сернистые соединения, изначально предназначенный для другого процесса. Лабораторные испытания данного сорбента показали, что он обладает достаточной сероёмкостью и эксплуатация его может составить ориентировочно одиннадцать месяцев. Это позволило бы получить положительный экономический эффект продления срока службы дорогостоящего импортного никелевого катализатора на стадии производства капролактама-гидрирования бензола.
Выбранный метод имеет следующие преимущества перед другими возможными способами очистки бензола от тиофена:
• Отсутствие капитальных затрат в связи с использованием уже имеющегося оборудования
• Достижение значительного экономического эффекта за счет увеличения пробега дорогостоящего импортного катализатора
• Отсутствие факторов, ухудшающих экологическую обстановку ввиду безотходности процесса
• Применение более доступного и менее качественного сырья
• Частичный возврат материальных средств за счет сдачи в переработку на цветную металлургию отработанного катализатора-сорбента.
Купить