Интенсификация процесса получения этилбензола в реакторном блоке с предварительным смешением реагентов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.13, кандидат наук Хлебникова Елена Сергеевна

• Хлебникова Елена Сергеевна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Хлебникова Елена Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОВ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ОЛЕФИНАМИ

1.1 Производство и потребление этилбензола в России и за рубежом

1.2 Технологии алкилирования бензола олефинами

1.2.1 Технологическое оформление процессов алкилирования бензола олефинами

1.2.2 Конструкционные особенности реакторов алкилирования бензола олефинами

1.2.3 Классификация смесительных устройств

1.3 Катализаторы процесса алкилирования

1.3.1 Кислотные катализаторы алкилирования

1.3.2 Твердые катализаторы алкилирования

1.3.2.1 Цеолитные катализаторы

1.3.2.2 Нецеолитные катализаторы

1.3.2.3 Катализаторы с микро-мезопористой структурой

1.4 Анализ существующих моделей процессов алкилирования

1.4.1 Модель алкилирования бензола этиленом на цеолитных катализаторах

1.4.2 Модель алкилирования бензола этиленом на цеолитных катализаторах с учетом диффузии молекул

1.4.3 Модели алкилирования бензола пропиленом

1.4.4 Модель алкилирования бензола 1-додеценом

1.4.5 Модель алкилирования изобутана бутеном

1.5 Постановка цели и задач исследования

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Упрощенная схема установки получения этилбензола

2.2 Конструкция реактора алкилирования бензола этиленом

2.3 Факторы, влияющие на процесс алкилирования бензола этиленом

2.4 Использование квантово-химических методов в исследованиях химико-технологических процессов

2.5 Эспериментальные методы исследования состава продуктовой смеси

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ЭТИЛЕНОМ НА ХЛОРАЛЮМИНИЕВОМ КАТАЛИЗАТОРЕ

3.1 Механизмы реакций процесса алкилирования бензола этиленом

3.1.1 Механизм целевой реакции

3.1.2 Механизм побочных реакций

3.2 Термодинамический анализ процесса алкилирования бензола этиленом с использованием квантово-химических методов

3.3 Составление формализованной схемы превращений компонентов в процессе алкилирования бензола этиленом

3.4 Разработка кинетической модели процесса алкилирования бензола этиленом

3.5 Определение кинетических параметров реакций процесса алкилирования в лабораторных условиях

3.6 Оценка термодинамических параметров переходного состояния веществ с использованием квантово-химических методов

3.7 Решение обратной кинетической задачи

3.8 Составление материального и теплового балансов процесса алкилирования бензола этиленом

3.9 Учет активности катализаторного комплекса в математической модели процесса

3.10 Проверка модели на адекватность

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ СИСТЕМЫ «СМЕСИТЕЛЬ-РЕАКТОР» В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛБЕНЗОЛА НА ХЛОРАЛЮМИНИЕВОМ КАТАЛИЗАТОРЕ

4.1 Оптимизация режима работы реактора алкилирования бензола этиленом

4.1.1 Влияние технологических параметров на показатели процесса алкилирования бензола этиленом

4.1.2 Оптимизация расхода катализаторного комплекса

4.2 Гидродинамическое моделирование смесительной камеры

4.2.1 Определение макрокинетической области протекания процесса

4.2.2 Задание модели

4.2.3 Генерация расчетной сетки

4.2.4 Результаты гидродинамического моделирования

4.2.4.1 Определение эффективности использования патрубков для ввода возвратного катализаторного комплекса и бензола

4.2.4.2 Модификация расположения патрубков смесительной установки

4.2.4.3 Оценка возможности уменьшения расхода возвратного катализаторного комплекса на входе в смеситель

4.2.5 Оценка работы смесителя

4.2.5.1 Интенсивность перемешивания: перепад давления

4.2.5.2 Эффективность перемешивания

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация процесса получения этилбензола в реакторном блоке с предварительным смешением реагентов»

Актуальность работы

Производство этилбензола является самым крупнотоннажным коммерческим процессом по объему потребления и переработки бензола - почти 75 % получаемого в мире нефтехимического бензола приходится на производство этилбензола и изопропилбензола. Около 99% получаемого этилбензола используется в производстве стирола, оставшийся 1% этилбензола используется в качестве промежуточного продукта в химическом производстве.

В настоящее время на многих нефтехимических предприятиях, в особенности в России и Китае, используется технология алкилирования бензола этиленом с использованием жидкофазных кислотных катализаторов (кислот Льюиса), в частности, широко применим хлорид алюминия. Использование подобных катализаторов имеет ряд недостатков: большое количество загрязненных катионами алюминия сточных вод предприятий, коррозия оборудования, однако полный перевод подобных установок на цеолитсодержащие катализаторы является экономически нецелесообразным.

Одним из важнейших направлений интенсификации процесса алкилирования бензола этиленом является повышение эффективности совместной работы системы «реактор - смесительное оборудование» с целью уменьшения расхода коррозионно-активного катализаторного комплекса на основе хлорида алюминия при сохранении высокого выхода этилбензола. Определение оптимальных условий смешения реагентов перед каталитическим реактором направлено на увеличение скоростей химических реакций путем создания большей поверхности раздела фаз смешиваемых компонентов. В таком случае рассматриваемый классический процесс алкилирования бензола этиленом приближается по своей эффективности к технологии Monsanto-Lummus Crest, основанной на гомогенном алкилировании бензола этиленом в

присутствии каталитического комплекса на основе хлористого алюминия, селективность которого по отношению к этилбензолу составляет около 99%.

Оценить эффективность того или иного варианта интенсификации работы действующих установок получения этилбензола позволяет математическое моделирование нефтехимического процесса в совокупности с методами вычислительной гидродинамики. Однако до настоящего времени не было создано математических моделей процесса алкилирования на жидкофазном кислотном катализаторе, учитывающих его дезактивацию в реакционном цикле и позволяющих регулировать расход свежего катализатора. Это обусловлено отсутствием исследований по установлению кинетических и гидродинамических закономерностей процесса алкилирования бензола этиленом с учетом изменения активности жидкофазного катализатора при накоплении высокомолекулярных алкилароматических соединений. Поэтому работа в области кинетического и гидродинамического моделирования процесса жидкофазного алкилирования бензола этиленом является актуальной.

Работа выполнена в рамках государственного задания «Наука. Организация научных исследований» (2014-2015 гг.), № 1.1348.2014 по теме: «Создание и применение моделирующих систем для оптимизации нефтехимических процессов, использующих токсичные и коррозионно-активные катализаторы»; гранта №16-3360022. «Исследование процессов дезактивации жидких катализаторов синтеза алкилароматических и изопарафиновых углеводородов»; гранта №16-51-10079 «Динамика смешивания в диффузионно-лимитированных реакциях». Степень разработанности темы

Исследования процесса алкилирования ведутся научными коллективами Гамбургского технического университета (N. Hansen, F. J. Keil); Столичного автономного университета Аскапоцалько, Мексика (M. J. Aguilar-Pliego, Gutierrez-Arzaluz), Амстердамского университета (J. M. van Baten, R. Krishna);

Калифорнийского университета (A. T. Bell); Национального исследовательского Томского политехнического университета (В.А. Фетисова, И.О. Долганова, Э.Д. Иванчина).

Наиболее значительные результаты достигнуты в области использования твердых катализаторов, а также совершенствования аппаратурного оформления процессов с применением цеолитных катализаторов.

В России же подобные процессы получения этилбензола на твердых катализаторах находятся в стадии разработки.

В работах Фетисовой В.А. и Долгановой И.О. решены задачи по разработке математической модели реактора HF-алкилирования в технологии получения линейных алкилбензолов с учетом образования высокомолекулярных ароматических соединений и изменения активности HF-катализатора. В работе Чудиновой А.А. описана кинетика 19 реакций, протекающих в присутствии хлоралюминиевого катализатора при алкилировании бензола пропиленом. Вместе с тем, не была установлена зависимость активности жидкофазного катализатора от концентрации высокомолекулярных алкилароматических соединений, накапливающихся в циркулирующем катализаторном комплексе на основе хлорида алюминия, что ограничивало применение разработанной автором кинетической модели для прогнозирования и интенсификации процесса получения изопропилбензола.

До настоящего времени не были проведены исследования совместной работы химико-технологической системы «реактор-смесительное оборудование» в процессе получения этилбензола.

Исследование закономерностей процесса алкилирования бензола этиленом в промышленном реакторе с предварительным смешением реагентов и установление закономерностей изменения активности катализаторного комплекса на основе хлорида алюминия позволяют осуществить моделирование жидкофазного процесса с целью его интенсификации и повышения уровня экологической безопасности

нефтехимического производства.

Цель работы заключается в уменьшении расхода коррозионно-активного хлоралюминиевого катализатора в промышленной технологии получения этилбензола за счет изменения активности катализатора и создания новых способов интенсификации процесса алкилирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить научную задачу: исследовать кинетику и особенности механизма промышленного процесса алкилирования бензола этиленом на основе данных о закономерностях изменения активности хлоралюминиевого катализаторного комплекса от скорости накопления полиалкилбензольных (ПАБ) и высокомолекулярных алкилароматических соединений (ВМС).

Для решения научной задачи определены следующие основные этапы исследования:

1. Определение закономерностей изменения выхода и качества целевого и побочных продуктов в широком диапазоне изменения технологических условий проведения промышленного процесса жидкофазного алкилирования бензола этиленом (температура от 115 до 130 °С, массовые скорости подачи сырья: бензол 722 т/ч, этилен 0,7-2,2 т/ч) и состава сырья (мольное соотношение бензол: этилен (47:1)), расход возвратного катализаторного комплекса (от 5 до 10 т/ч) и свежего катализаторного комплекса (от 0,4 до 0,6 т/ч).

2. Определение кинетических параметров целевых и побочных реакций процесса алкилирования в результате проведения термодинамического анализа промежуточных стадий механизма.

3. Разработка математической модели процесса жидкофазного алкилирования бензола этиленом, включающей гидродинамическую и кинетическую составляющие с учетом зависимости изменения активности и расхода катализаторного комплекса от накопления полиалкилбензольных соединений и высокомолекулярных

алкилароматических соединений для обеспечения ее прогнозирующей способности в отношении выхода продукта, выполнение ее программной реализации и оценка адекватности расчетов по модели.

4. Создание приемлемого способа интенсификации процесса на основе результатов гидродинамического моделирования нового смесительного оборудования перед реактором алкилирования.

5. Определение оптимальных условий работы реактора и смесительного оборудования и разработка рекомендаций по уменьшению расхода хлоралюминиевого катализатора в процессе алкилирования бензола этиленом. Научная новизна

- С применением методов квантовой химии проведен детальный термодинамический анализ основных стадий механизма целевых и побочных реакций алкилирования бензола этиленом и построены энергетические профили реакций на хлоралюминиевом катализаторе, что позволило достоверно определить кинетические параметры (ко, Еа) оригинальной математической модели промышленного процесса алкилирования бензола этиленом, пригодной для адекватного описания процесса и интенсификации производства.

- Впервые сформирована схема механизма процесса алкилирования бензола этиленом, учитывающая 10 реакций образования этилбензола, полиалкилбензолов и высокомолекулярных алкилароматических соединений, протекающих в лабораторных и промышленных условиях.

- Впервые установлено, что активность возвратного катализаторного комплекса снижается за счет накопления в реакционной среде ПАБ и высокомолекулярных алкилароматических соединений, приводящее к уменьшению выхода этилбензола на 2-4 % мас. Показана возможность компенсации снижения выхода этилбензола путем увеличения температуры в реакторе алкилирования на 4 °С и увеличения расхода подаваемых полиалкилбензолов в 1,3 раза.

- Установлено, что при уменьшении размера капель / пузырьков реагентов и частиц катализатора до 0,5 мм внутренняя диффузия реагентов протекает значительно быстрее химической реакции, а внешняя диффузия реагентов к фазе катализатора перестает оказывать существенное влияние на процесс, что обеспечивается использованием регулярных смесительных насадок, а предложенный порядок ввода сырья (бензол - в первый патрубок, возвратный катализатор - во второй, свежий катализатор - в третий по ходу ввода этилена) в ^образное смесительное устройство позволяет интенсивнее гомогенизировать реагенты.

- Таким образом, впервые доказана принципиальная возможность минимизации количества катализаторного комплекса для обеспечения постоянного выхода этилбензола в промышленной технологии алкилирования бензола этиленом на основе установленных физико-химических закономерностей изменения активности хлоралюминиевого катализатора и гидродинамических условий его смешения с реагентами.

Практическая значимость работы

1. Разработана моделирующая система процесса алкилирования бензола этиленом на хлоралюминиевом катализаторе, учитывающая расход и активность катализаторного комплекса (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016663480). Созданная моделирующая система апробирована на установке получения этилбензола ОАО «Ангарский завод полимеров» г. Ангарск (акт использования от 17.01.2017).

2. Разработаны рекомендации по уменьшению расхода возвратного катализаторного комплекса за счет увеличения температуры реакции и применения смесительной камеры перед реакторным блоком, определена оптимальная схема подачи сырья в смесительное камеру.

3. На основе разработанной модели процесса жидкофазного алкилирования бензола этиленом создан компьютерный тренажер, позволяющий повышать

квалификацию инженерно-технического персонала промышленной установки в области управления процессом и поддержания требуемых параметров качества продуктов. Данный тренажер используется в образовательном процессе при проведении лабораторных работ на кафедре химической технологии топлива и химической кибернетики Национального исследовательского Томского политехнического университета. Положения, выносимые на защиту:

1. Кинетика процесса алкилирования бензола этиленом на хлоралюминиевом катализаторе в промышленных условиях.

2. Закономерности изменения активности катализаторного комплекса от накопления образующихся полиалкилбензолов и высокомолекулярных алкилароматических соединений.

3. Разработанная для прогнозирования и оптимизации математическая модель жидкофазного процесса алкилирования бензола этиленом на хлоралюминиевом катализаторе.

4. Способы интенсификации процесса алкилирования бензола этиленом, основанные на использовании нового смесительного устройства и оптимального порядка ввода реагентов.

Степень достоверности результатов

Достоверность полученных результатов в рамках диссертационного исследования подтверждена апробацией модели с использованием большого массива экспериментальных данных, полученных с промышленной установки производства этилбензола на ОАО «Ангарский завод полимеров» в допустимых интервалах изменения технологических параметров, составов сырьевых и продуктовых потоков.

Личный вклад состоит в определении термодинамических и кинетических параметров реакций процесса алкилирования бензола этиленом на хлоралюминиевом катализаторе; построении формализованной схемы химических превращений процесса; создании математической модели процесса получения этилбензола на

хлоралюминиевом катализаторе с учетом изменения активности и расхода катализатора; изучении гидродинамических особенностей процесса смешения реагентов перед реакторным блоком, проведении прогнозных и оптимизационных расчетов. Результаты исследований являются оригинальными и получены лично автором или при его непосредственном участии. Апробация работы

Проведенные в рамкам диссертационного исследования результаты были представлены и обсуждены на научно-технических конференциях, симпозиумах и конкурсах всероссийского и международного уровней: заочное участие в Международной Токийской конференции по катализу и технике TOCAT7 (г. Киото, 2014 г.); XIV Всероссийская выставка научно-технического творчества молодёжи НТТМ-2014 (г. Москва, 2014 г.), ХХ юбилейная международная научная конференция студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2014 г.); XXI Международная конференция по химическим реакторам «ХИМРЕАКТОР-21» (г. Делфт, 2014 г.); Международная конференция «Техника и технология современного нефтехимического и нефтегазового производства» 24-28 апреля, (г. Омск, 2016 г.); XVII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке», посвященная 120-летию со дня рождения профессора Л.П. Кулёва (г. Томск, 2016 г.); XI Международный форум по стратегическим технологиям IFOST-2016 (г. Новосибирск, 2016 г.); XXII Международная конференция по химическим реакторам «ХИМРЕАКТОР-22» (г. Лондон, 2016 г.); заочное участие в Международной конференции по химии и химическим процессам International Conference on Chemistry and Chemical Process (г. Рим, 2016 г.). Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 2 статьи в журналах из списка ВАК, 8 статей в журналах, индексируемых базами Scopus и Web of Science;

получено 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 110 наименований и 4 приложений. Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 19 таблиц.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОВ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ОЛЕФИНАМИ

1.1 Производство и потребление этилбензола в России и за рубежом

Производство этилбензола (ЭБ) является самым крупнотоннажным коммерческим процессом по объему потребления и переработки бензола — почти 75 % получаемого в мире нефтехимического бензола приходится на производство этилбензола и изопропилбензола [1]. Рынок этилбензол в свою очередь тесно связан с производством стирола. Около 99 % получаемого этилбензола используется в производстве стирола, оставшийся 1% ЭБ используется в качестве промежуточного продукта в химическом производстве [2].

В 2014 г. около 16 % мирового производства этилбензола приходилось на Западную Европу. [3].

Спрос на стирол на Ближнем Востоке приходится на регионы Арабского залива, Турции, Северо-Восточной Азии и Западной Европы. По прогнозам мировое потребление этилбензола будет увеличиваться в среднем на 2,1 % до 2019 года. Самый быстрый рост потребления ожидается в Китае.

На круговой диаграмме представлено мировое потребление этилбензола (рис.

1.1).

СНГ / Прибалтика

Канада Южная А:

Бразилия и

ост.

Китай

Тайвань

Япония

США

Средний Восток

Южная Корея

Восточная Европа

Рисунок 1.1 - Мировое потребление этилбензола в 2014 г.

В России основными производителями ЭБ являются ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», ЗАО «Сибур-Химпром», ОАО Нижнекамскнефтехим и ОАО «Ангарский завод полимеров». Их суммарная мощность 849 000 тонн в год, что составляет 2,4 % от мирового объема. В прошлом году в России нефтехимическими компаниями произведено 556 000 тонн этилбензола, что на 14,9% меньше, чем в 2008 г. Учитывая рост спроса на стирол-бутадиеновый каучук и полистирол, в ближайшее время производство ЭБ предположительно будет увеличиваться на 5-7% в год [4-6].

1.2 Технологии алкилирования бензола олефинами

1.2.1 Технологическое оформление процессов алкилирования бензола олефинами

В 1990 г. в Японии компаниями UOP/Lummus впервые был внедрен широкопористый катализатор на основе цеолита типа Y (8-9 Ä) в жидкофазном процессе алкилирования бензола. Преимуществами такого процесса являлись низкие температуры ведения процесса, и как следствие, большая продолжительность работы катализатора и сохранение высокой активности. Однако, такие катализаторы имели также ряд недостатков, например, присутствие достаточно крупных полостей в местах соединений пор цеолитной структуры создавало возможность образования побочных продуктов конденсации, диффузия которых была затруднена через поры размером в 8-9 Ä, что приводило к закоксовыванию и дезактивации катализатора.

Для устранения этого недостатка параллельно компаниями Chevron и Mobil (бывш. Polimeri Europa), ранее разрабатывающими катализаторы содержанием ультрастабильного цеолита Y-типа, было предложено использовать ß - цеолит в реакциях алкилирования и трансалкилирования [7].

В настоящее время разработкой, а также внедрением процессов производства этилбензола занимаются такие крупные компании как CDTECH, Mobil, PolimeriEuropa, UOP/Lummus, и др.

Polimeri Europa разработала ряд катализаторов на основе в - цеолита под названием РВЕ-1 и РВЕ-2, а также собственную технологию, отличием которой является наличие секции для предварительной обработки, где свежий бензол подвергается отделению молекулярного кислорода и влаги. Неконденсируемые примеси в этиленовом сырье, а также легкие ароматические углеводороды, которые образуются в ходе реакции, удаляются в процессе. Запуск первой установки по такой технологии был осуществлен в 2005 г [8].

Компании UOP/Lummus предложили использовать EBZ 500 катализатор в технологии «CDTECHEB» и «EBOne». Технология «CDTECHEB» совмещает газофазное и жидкофазное оформления реактора. Особенностью этого процесса является совмещение реактора с дистилляционной колонной. На сегодняшний день по данной технологии работает 6 установок получения этилбензола.

Технология «EBOne» представляет собой процесс жидкофазного производства этилбензола. В настоящее время в мире функционирует около 26 установок, работающих по этой технологии.

Компания Mobil Badger является мировым лидером по количеству проданных лицензий на получение этилбензола. В 1995 году ExxonMobil и Badger внедрили «EBmax» технологию, которая представляет из себя жидкофазный процесс с использованием уникальных катализаторов алкилирования МСМ-22 и трансалкилирования Trans-4. В настоящее время на долю технологий, разработанных компанией MobilBadger, приходится порядка 55% всего производимого этилбензола, более половины из которого получают по технологии «EBmax».

На рис. 1.2 представлена схема технологии «EBmax» [9]. В реакторе реагенты находятся в жидкой фазе, катализатор засыпан несколькими слоями, между которыми дополнительно вводится этилен. Конверсия этилена в процессе достигает 100%. Тепло, которое образуется в ходе реакции, отводится на подогрев сырья и получение пара.

рецирк. бензол

/ этилбензол

Рисунок 1.2 - Упрощенная схема технологии «EBmax»

Продукты реакций алкилирования и трансалкилирования направлятся в зону разделения, которая состоит из трех ректификационных колонн. Отделяемый бензол направляется в реакторы алкилирования и трансалкилирования, а тяжелый остаток обычно используется в качестве топлива.

В процессе компаний «MonsatoCo» и «LummusCrest, Inc.», так же, как и на установках предприятий России, жидкофазное гетерогенное алкилирование бензола этиленом в присутствии непрерывно вводимого хлорида алюминия осуществляется газами, содержащими 15 - 100 % этилена. Катализатор отделяется от продуктов и далее без регенерации направляется на нейтрализацию (рис. 1.3). Отмытый от хлорида алюминия и HCl алкилат подают на выделение товарного этилбензола, рециркулируемый в реактор бензол и полиэтилбензолы в процессе ректификации.

Расходный коэффициент процесса составляет по этилену - 0,265, по бензолу - 0,74. Мощность производства этилбензола превышает 3 млн. т в год на 11 установках.

Рисунок 1.3 - Принципиальная схема процесса получения ЭБ («MonsatoCo» и «Lummus Crest»): 1 - колонна; 2 - сепаратор; 3 - реактор; 4 - емкость с катализатором (А1С1з); 5 - аппарат для отмывки алкилата; 6, 7, 8 - дистиляционные колонны; I - бензол; II - этилен; III - стоки; IV - осушенный бензол; V - циркулирующий бензол; VI - полиалкилбензолы; VII - отходящие газы; VIII - вода; IX - щелочь; X - алкилат; XI - этилбензол; XII - тяжелый остаток; XIII - водный раствор А1С1з

Более интересно гомогенное алкилирование в присутствии хлорида алюминия в процессе «Lummus Crest, Inc.», при котором количество катализатора определяется его растворимостью в бензоле, а давление процесса подбирается таким, чтобы олефин находился в жидкой фазе. Реактор работает в адиабатическом режиме, а температура на выходе из него достигает 200 °С. При этом резко уменьшается выход побочных продуктов, а выход этилбензола становится близок к стехиометрическому.

Принципиальная схема процесса представлена на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 - Принципиальная схема получения этилбензола на жидкофазном хлоралюминиевом катализаторе: 1 - реактор синтеза; 2 - сепаратор: 3 - реактор диспропорционирования;

4 - аппарат для промывки алкилата; 5, 6, 7- ректификационные колонны; I - бензол; II -хлорид алюминия; III - газы; IV - вода; V - раствор солей алюминия на приготовление коагулянтов; VI - оборотный бензол; VII-этилбензол; VIII - диэтилбензолы на диспропорционирование;

IX - кубовый остаток; X - этилен

По такой технологии мощность установки соответствует максимальной мощности в мире - 760 тыс. т/год. Ее особенностью является высокий выход целевого продукта (99 %) и более низкие удельные затраты хлорида по сравнению с обычным процессом [10].

На сегодня в мире существует порядка 70 установок получения этилбензола, четверть из которых до сих пор использует хлорид алюминия в качестве катализатора, около 30 установок работают по газофазной технологии с применением цеолитных катализаторов, немного меньше установок используют жидкофазную схему производства с применением цеолитных катализаторов.

Для отечественной промышленности «ГрозНИИ», ИОХ РАН, ИНХС РАН, ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» разработан процесс и цеолитный катализатор алкилирования бензола этиленом. Промышленная эксплуатация созданной установки получения этилбензола (проектная производительность по этилбензолу 230 тыс.т в год) была начата с конца 2003 года. В связи со сложностью эксплуатации завода «ГрозНИИ» в г. Грозном в реактор был загружен катализатор алкилирования ЕВЕМАХ - 1 и ЕВЕМАХ - 2 по согласованию с разработчиками процесса. При

снижении активности катализатора в одном реакторе (пробег катализатора в среднем составляет 6-9 месяцев) процесс переводят на резервный реактор. Далее проводят окислительную регенерацию дезактивированного катализатора с подачей установленного количества кислорода непосредственно в реакторе [11].

Таким образом, основные принципы процесса, заложенные в технологию, были полностью реализованы. Начиная с пуска, и по настоящее время установка производит полностью удовлетворяющий показателям качества этилбензола для получения стирола - мономера для получения полистиролов.

Кроме этого, в 2010 году компания «Сибур-Химпром» запустила новую установку с использованием цеолитсодержащих катализаторов по производству этилбензола мощностью 220 тыс.т/год, против действующей ранее установки с использованием жидкофазного А1С13 катализатора, мощностью 120 тыс.т/год.

Несмотря на эффективность цеолитных катализаторов, в России до сих пор продолжают действовать две установки с использованием жидкофазного катализатора. К ним относится ОАО «Нижнекаменскнефтехим» и ОАО «Ангарский завод полимеров». Обе установки были введены в эксплуатацию в 1977 году, с мощностью по этилбензолу в ОАО «Нижнекаменскнефтехим» равной 172 тыс.т/год и в ОАО «Ангарский завод полимеров» - 55 тыс.т/год. Процесс перехода на другой вид катализатора потребует полную замену технологии и оборудования процесса, что экономически нецелесообразно.

С целью интенсификации промышленных процессов жидкофазного алкилирования бензола этиленом применимы математические модели реакторных процессов, включающие как кинетическую, так и гидродинамическую составляющие.

1.2.2 Конструкционные особенности реакторов алкилирования бензола олефинами

Реактор алкилирования бензола этиленом высшими олефинами на ИБ-катализаторе представляет из себя колонну, оснащенную ситчатыми тарелками, которые обеспечивают хорошее смешение фаз. Для того чтобы НБ-кислота оставалась в жидком состоянии, смесь в реакторе находится под давлением не менее 0,4-0,6 МПа, Принципиальное устройство реактора и тарелки представлено на рис.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хлебникова Елена Сергеевна, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. И. Герзелиев, С. Мячин. Этилбензол по-русски. The Chemical Journal: Август, 2009.

2. Ethylbenzene (EB): 2016 World Market Outlook and Forecast up to 2020 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://mcgroup.co.uk/researches/ethylbenzene-eb

3. Chemical Economics Handbook: Ethylbenzene [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.ihs.com/products/ethylbenzene-chemical-economics-handbook.html

4. Ethylbenzene: Production and Market in Russia [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chemmarket.info/en/home/article/2155/

5. Peterson G. Schmidt R. Q-MAXTM Process for Cumene Production. Handbook of Petroleum Refining Processes. McGraw-Hill: The McGraw-Hill Companies, 2004.

6. Басимов Р.А., Павлов М.Л., Прокопенко А.В. Основные этапы развития и современного состояния процесса получение этилбензола. Нефтепереработка и Нефтехимия - 2009. - №2. - С.24-28.

7. Processes for producing alkylbenzenes over solid acid catalyst at low benzene to olefin ratios and low heavies make: патент США № 8058199; заявл. 30.11.09; опубл. 15.11.11, Бюл № - 7 с.

8. Meyers R.A. Handbook of Petrochemicals Production Processes. McGraw - Hill Professional. - 2005. - 1280 с.

9. Lee s. Encyclopedia of Chemical Processing. CRC Press. - 2009. - 3388 с.

10. Гайле А.А., Сомов В.Е., Варшавский О.М. Ароматические углеводороды. Выделение, применение, рынок. М.: ХимИздат, 2000 - 464 с.

11. Технологический регламент производства этилбензола цеха № 46 ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

12. П. Г. Баннов. Процессы переработки нефти. - М.: ЦНИИТ Энефтехим, 2001. -625 с.

13. Хаджиев С.Н, Алкилирование изопарафиновых и ароматических углеводородов: сборник науч. трудов, Москва, 1980.

14. Алкилирование. Исследования и промышленное оформление процесса / Под ред. Олбрайта Л. Ф., Голдсби А.Р - Пер.с англ./ Под ред. Липович В. Г.- М.: Химия, 1982, - 336 с.

15. Бадикова А. Б. Усовершенствование процесса сернокислотного алкилирования изоалканов олефинами: автореф. дисс. к. т. н., Башкирский гос. университет. - Уфа, 2000 г. - 158 с.

16. Гершуни С. Ш. Способ получения алкилбензина и реактор сернокислотного алкилирования изобутана олефинами // Евразийский патент № 013873, 18.08.2008 г.

17. Российская технология сернокислотного алкилирования изобутана олефинами [Электронный ресурс] // Брошюра компании ГК РАН. - Режим доступа: http://rangroup.ru/upload/iblock/840/8404f1 dcf815b146a61 a1 d21fd19a00a.pdf

18. Thakur, R.K. Static Mixers in the Process Industries - A Review / R.K. Thakur, Ch. Vial, K.D.P. Nigam, E.B. Nauman, G. Djelveh // Trans. IChemE. - 2003. - V.81. - P.787-826.

19. G. Montante, M. Coroneo, A. Paglianti. Blending of miscible liquids with different densities and viscosities in static mixers // Chemical Engineering Science. - 2016. - V. 141. -P. 250-260.

20. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии - М: Альянс, 2005. - 750 с.

21. Айнштейн, В.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. -М.: Химия, 1999. - 888 с.

22. D. Rauline, P.A. Tanguy, J.M. Le Blevec, J. Bousquet. Numerical investigation of the performance of several static mixers // The Can J Chem Eng. - 1998. - V.78. - P.527-

23. Официальный сайт компании компании «Химмаш-Аппарат» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.him-apparat.ru/stat_smesitel.php

24. Официальный сайт компании «Sulzer» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.sulzer.com

25. A. Baumann, S.A.K. Leelani, B. Holenstein, P. Stossel, E.J. Windhab. Flow regimes and drop break-up in SMX and packed bed static mixers // Chemical Engineering Science. - 2012. - V.73. - P.354-365.

26. Тимофеев В.С. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: учебное пособие для вузов - 2-е изд., перераб. - Москва: Высшая школа, 2003. - 536 с.

27. Г. С. Кутузова. Алифатические и ароматические углеводороды и их производные с моно- и полифункциональными группами / Казанский государственный технологический университет; Нижнекамский химико-технологический институт. - Казань: Изд-во Казанского ГТУ, 2004. - 52 с.

28. Поконова Ю.В. Нефть и нефтепродукты. - СПб.: Профессионал Мир и семья, 2003. - 904 с.

29. Абзалилова Л.Р. Традиционные и инновационные материалы в промышленности синтетических каучуков в Росси и мире: учебное пособие. - Москва: Высшая школа, 2013. - 423 c.

30. Ким А.М. Органическая химия: учебное пособие. - Новосибирский государственный педагогический университет. - 4-е изд. испр. и доп. - Новосибирск: Сибирское унив. изд-во, 2004. - 842 с.

31. Venuto P.B., Hamilton L.A., Landis P.S. Organic reactions catalyzed by crystalline aluminosilicates // Journal of Catalysis. - 1996. - №5. - Р.81;

32. Способ конверсии углеводородов и катализатор для его осуществления; патент США № 2001131562 заявл. 20.05.2000; опубл. 20.07.2003; Бюл. № - 4 с.

33. Тимошин С.Е. Алкилирование бензола додеценом-1 на цеолитных катализаторах с микро-мезопористой структурой: автореф. дис. канд. хим. наук. - М., 2006. - 22 с.

34. Фетисова В. А. Повышение эффективности процесса алкилирования бензола высшими олефинами с использованием метода математического моделирования: диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук - Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), 2012.

35. Долганова И. О. Оптимизация процесса алкилирования бензола высшими олефинами с учетом изменения активности HF-катализатора и состава сырья: диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук - Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), 2012.

36. Олбрайт Л.Ф., Голдсби А.Р. Алкилирование. Исследования и промышленное оформление процесса.- М.: Химия, 1982. 336 с.

37. H. Ganji. Modelling and Simulation of Benzene Alkylation Process Reactors For Production of Ethylbenzene // Petroleum & Coal - 2004. - No 1. - С 55 - 63.

38. N. Hansen. Analysis of Diffusion Limitation in the Alkylation of Benzene over H-ZSM-5 by Combining Quantum Chemical Calculations, Molecular Simulations, and a Continuum Approach // The Journal of Physical Chemistry - 2009. - No 1. - P. 235 - 246.

39. I.M. Kolesnikov. Kinetics of alkylation of benzene with propylene in the presence of dimethyldichlorosilan // Chemistry and Technology of Fuels and Oils - 2004. - No 6. - P. 400-411.

40. M. Han. Intrinsic Kinetics of the Alkylation of Benzene with Propylene over ß Zeolite Catalyst // Kinetics and Catalysis - 2000. - No 4. - P. 588-593.

41. Iliuta. Liquid-Phase Alkylation of Benzene with Propylene Catalysed by HY Zeolites // Chemical Engineering technology - 2001. - No 9. - PP. 933 - 944.

42. C. Ramaswamy. Modeling of Solid Acid Catalyzed Alkylation Reactors // International journal of Chemical Reactor Engineering- 2005. - No 3. - P. 3-20.

43. J. Zhang. Characterization and kinetic investigation of tungstophosphoric supported on SiO2 for alkylation of benzene with 1-dodecene to synthesize linear alkylbenzene // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical - 2003. - P 359 - 367. Commarieub. Use of methanesulfonic acid as catalyst for the production of linear alkylbenzenes // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical - 2004. - P. 343-351.

44. G. D. Yadav, N. S. Doshi. Synthesis of Linear Phenyldodecanes by the Alkylation of Benzene with 1-Dodecene over Non-Zeolitic Catalysts // Organic Process Research & Development - 2002. - No 6. - P. 263-272.

45. Z. Lei. Study on the alkylation of benzene and 1-dodecene // Chemical Engineering Journal - 2003. - No 9. - P. 191-200.

46. Michael F. Simpson, James Wei, and Sankaran Sundaresan. Kinetic Analysis of Isobutane/Butene Alkylation over Ultrastable H-Y Zeolite // Ind. Eng. Chem. Res. - 1996, 35, P. 3861-3873.

47. Шарова Е.С., Полубоярцев Д.С., Чеканцев Н.В., Кравцов А.В., Иванчина Э.Д. Мониторинг промышленной эксплуатации катализаторов риформинга с использованием компьютерной моделирующей системы // Катализ в промышленности, 2009, № 3, С. 29-34.

48. Ивашкина Е.Н., Юрьев Е.М., Кравцов А.В., Милишников А.В., Иванчина Э.Д. Разработка технологической моделирующей системы процесса получения линейных алкилбензолов для прогнозирования и повышения эффективности работы промышленных установок // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний, 2008, № 3, С. 21-25.

49. Долганова И.О., Фетисова B.A., Шнидорова И.О., Иванчина Э.Д. Разработка и программная реализация алгоритма решения обратной кинетической задачи для процесса алкилирования бензола олефинами С10—С14 // Известия Томского политехнического университета, 2010. - т. 317 — № 3 - С. 117-121.

50. Долганова И.О., Ивашкина Е.Н., Иванчина Э.Д. Математическое моделирование в задачах повышения эффективности работы установки производства линейных алкилбензолов // Известия Томского политехнического университета. -2011. - Т. 319. № 3 - С. 109-112.

51. Фетисова В.А., Ивашкина Е.Н., Иванчина Э.Д., Кравцов А.В. Построение математической модели процесса алкилирования бензола высшими олефинами // Катализ в промышленности, 2009, - № 6 - С. 27-33.

52. ТР 04-12-2012: Технологический регламент производства этилбензола цеха 126/127 ОАО «Ангарский завод полимеров» - 2011, - 184 с.

53. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. - М.: Химия, 1985. - 489 с.

54. Гумеров А.Н., Валеев А.Н и др. Математическое моделирование химико-технологических процессов: учеб. пособие. - М.: КолосС, 2008. - 160 с.

55. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. - М.: Высш. шк., 1978. - 319 с.

56. Соловьев М.Е., Соловьев М.М. Компьютерная химия. М.: СОЛОН-Пресс, 2005,

- 536 c.

57. Гартман Т.Н., Клушин Д.В. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов: учеб. пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.

- 416 с.

58. Кравцов А.В., Новиков А.А., Коваль П.И. Компьютерный анализ технологических процессов. - Новосибирск: Наука, 1998. - 212 с.

59. Полещук О.Х., Кижнер Д.М. Химические исследования методами расчета электронной структуры молекул: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 146 с.

60. Грибов Л.А., Муштакова С.П. Квантовая химия. - М.: Изд-во «Гардарики», 1999, - 387 с.

61. Цирельсон В.Г., Бобров М.Ф. Многоэлектронный атом. Учеб. пособие. - М.: РХТУ, 2004.- 61 с.

62. Фларри Р. Квантовая химия. М.: Мир, 1985. - 472 с.

63. Байрамов В. М. Основы химической кинетики и катализа: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В. М. Байрамов. - М.: Издат. центр «Академия», 2003. -256 с.

64. Игнатович Э. Химическая техника. Процессы и аппараты. М.: Техносфера, 2007, - 656 с.

65. Романовский, Б. В. Основы химической кинетики. - М. : Экзамен, 2006, - 415 с.

66. Пурмаль, А. П. А, Б, В... химической кинетики. - М. : ИКЦ «Академкнига», 2004, - 277 с.

67. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов: учебное пособие / Гартман Т. Н., Клушин Д. В.. - М.: Академкнига, 2006. - 416 с.

68. Кравцов А.В., Ушева Н.В., Кузьменко Е.А., Федоров А.Ф. Математическое моделирование химико-технологических процессов: учебное пособие: учебное пособие. - Томский политехнический университет. - 4-е изд. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 136 с.

69. Khlebnikova E.S. Modeling of Benzene with Ethylene Alkylation / E. Khlebnikova, I. Dolganova, E. Ivashkina, S. Koshkin // MATEC Web of Conferences International Conference on Chemistry and Chemical Process (ICCCP 2016). - 2016. - Vol. 49 - P. 1-5.

70. E.S. Khlebnikova, A.A. Chudinova, N.I. Buchatskaya, E.N. Ivashkina, A.A. Salischeva, A.A. Gavrikov, A.E. Nurmakanova. Increasing the Efficiency of Liquid Phase Alkylation of Benzene with Propylene Using the Method of Mathematical Modeling // Procedia Engineering. - 2016. - Vol. 152. - P. 25-33.

71. Khlebnikova E., Ignatova L., Ivashkina E., Koshkin S. Zeolite based ethylbenzene production modeling // Chemical Reactors (CHEMREACTOR-22): XXII International Conference, September 19-23, 2016, - Novosibirsk: BIC, 2016. - P. 252-253.

72. Khlebnikova E.S., E. M. Yurev. Development of benzene with ethylene alkylation model in the presence of aluminum chloride // Petroleum and Coal. — 2016. - Vol. 58, iss. 1. - P. 120-125.

73. Райд К. Курс физической органической химии. - М.: Мир, 1972. - 576 с.

74. Сухорослова М.М., Новиков В.Т., Бондалетов В.Г. Лабораторный практикум по химии и технологии органических веществ. - Томск: Изд. ТПУ, 2002 - 132 с.

75. Органическая химия. Часть 2-я / О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009 г. - 544 с.

76. Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. Пер. с англ. под ред. проф. Варшавского Я. М. Изд. 3-е, М., «Химия», 1977. - 320 с.

77. Khlebnikova E.S., E. N. Ivashkina, K. K. Pappel Quantum-chemical Modeling of Benzene with Ethylene Alkylation Reactions Using Liquid-phase Catalyst. // Procedia Engineering. - 2016. - Vol. 152: Oil and Gas Engineering (0GE-2016). - P. 2-7.

78. Khlebnikova E.S., A. Bekker, E. Ivashkina, I. Dolganova, E. Yurev. Thermodynamic Analysis of Benzene Alkylation with Ethylene // Procedia Chemistry. - 2015. - Vol. 15: Chemistry and Chemical Engineering in XXI century. - P. 42-48.

79. Khlebnikova E.S. , E. N. Ivashkina. Reaction mechanism modeling of industrial ethylbenzene production in the presence of aluminum chloride using quantum chemistry methods. // Chemical Reactors (CHEMREACTOR-22): XXII International Conference, September 19-23, 2016, - Novosibirsk: BIC, 2016. - P.250-251.

80. Perry, Robert H., and Don W. Green. Perry's chemical engineers' handbook. New York: McGraw-Hill, 2008.

81. Levenspiel O. Chemical reaction engineering. 3rd edition. New York: John Wiley & Sons. 1998. 684 p.

82. Philips Chenier. Survey of Industrial Chemistry. New York: Kluwer Academic, 2002. pp. 469-470, W. Keim and M. Roper, Acylation and Alkylation, in Ulmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, W. Gerhartz, Y.S. Yamamoto, F.T. Campbell, R. Pfefferkorn, and

J.F. Rounsaville, Editors. 1995, Wiley-VCH.

83. Белов П.С., Вишнякова Т.П., Паушкин Я.М. Практикум по нефтехимическому синтезу / Учебное пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Химия, 1987.

- 240 с.

84. М.М. Сухорослова, В.Т. Новиков, В.Г. Бондалетов. Лабораторный практикум по химии и технологии органических веществ. - Томск: Изд.ТПУ, 2002 - 132 с.

85. А.В. Леванов, Э.Е. Антипенко. Введение в химическую кинетику // МГУ, Химический факультет, 2006. - 51 C.

86. ASTM D 5134. Standard Test Method for detailed analysis of petroleum naphtas through n-Nonane by capillary chromatography.

87. Хлебникова Е.С., Л.С. Игнатова, Е.Н. Ивашкина. Моделирование промышленного процесса алкилирования бензола этиленом на алюмохлористом катализаторе. // Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ). - 2015. - Т. 1. - C. 228-229.

88. Хлебникова Е.С., К. Х. Паппел, Т. В. Фатеева. Моделирование работы промышленной установки получения этилбензола // Химия и химическая технология в XXI веке: материалы XVII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени профессора Л.П. Кулёва, посвященной 120-летию Томского политехнического университета - Томск: Изд-во ТПУ. - 2016. - С. 373.

89. Соколов В.Н., И.В. Доманский. Газожидкостные реакторы - Л.: Машиностроение, 1976.

90. Официальный сайт компании «Microsoft Visual Studio». [Электронный ресурс].

- Режим доступа: https://www.visualstudio.com/ru/

91. СанПиН 2.1.4.559-96. ПИТЬЕВАЯ ВОДА. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

92. Официальный сайт компании COMSOL Inc. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.comsol.ru.

93. Новоселов А.Г., Тишин В.Б., Дужий А.Б. Справочник по молекулярной диффузии в системах газ - жидкость и жидкость - жидкость. В кн.: Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. 4.II. - СПб: НПО «Профессионал», 2006. - 916 с.

94. Mixing and Reaction Technology Pace Setting Technology, V.15, 24 p.

95. Технологическая инструкция по эксплуатации отделения алкилирования и приготовления катализаторного комплекса производства этилбензола цеха 126/127 ОАО «Ангарский завод полимеров».

96. Чижиумов С. Д. Основы гидродинамики: Учебное пособие / С. Д. Чижиумов. - Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2007. - 106 с.

97. Коркодинов Я. А. Обзор семейства k - s моделей для моделирования турбулентности / Пермский национальный исследовательский политехнический университет, режим доступа: http://vestnik.pstu.ru

98. Ларионов В.М., Филипов С.Е. Введение в гидродинамику. Учебное пособие: курс лекций, решение задач. - Казань: КГУ, 2010. - 108 с.

99. COMSOL Multiphysics User's Guide [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //people.ee. ethz.ch/~fi el dcom/pps-

comsol/documents/User%2QGuide/COMSOLMultiphysicsUsersGuide.pdf.

100. Хлебникова Е.С., Ивашкина Е.Н., Беккер А.В., Белинская Н.С., Ткачев В.В. Исследование процесса смешения реагентов в технологии алкилирования бензола этиленом с использованием методов вычислительной гидродинамики. // Химическая промышленность сегодня. - 2014. - № 8. - С. 46-56.

101. Хлебникова Е.С., Ивашкина Е.Н., Паппел К.Х. Оптимизация процесса смешения реагентов в технологии получения этилбензола с использованием гидродинамической модели // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. -2016. - № 9. - C. 30-35.

102. Khlebnikova E.S. Hydrodynamics of Reactant Mixing in Benzene with Ethylene Alkylation / E. Khlebnikova, A. Bekker, E. N. Ivashkina // Procedia Chemistry. - 2014. -Vol. 10 - P. 297-304.

103. Хлебникова Е.С., А. В. Беккер, Е. Н. Ивашкина. Создание модели смесительного устройства в технологии получения этилбензола. // IX Международная конференция "Эффективное использование ресурсов и охрана окружающей среды -ключевые вопросы развития горно-металлургического комплекса" и XII Международная научная конференция "Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов". - 2015. - Т. 1. - С. 413-419.

104. E. Khlebnikova, E. Yurev, E. Ivashkina, A. Chudinova. Optimization of reactant mixing in benzene alkylation technology // Petroleum and Coal. — 2016. - Vol. 58, iss. 7. -P. 736-739.

105. Khlebnikova E., Ivashkina E., Dolganova I. Benzene Alkylation with Ethylene: The Way to Increase the Process Efficiency. // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification Supports, 2017. - Vol. 120. - p. 1-8.

106. Bates P.D., Lane S.N., Ferguson R.I. (Eds.) Computational Fluid Dynamics: Applications in Environmental Hydraulics. Chippenham: John Wiley & Sons Ltd. - 2005. -532 p.

107. Grosz-Röll, F. Assessing homogeneity in motionless mixers / F. Grosz-Röll // Int Chem Eng. - 1980. - V.20. - P.542-549.

108. Joshi, P. The Kenics static mixer: new data and proposed correlations / P. Joshi, K.D.P. Nigam, E.B. Nauman // Chem Eng J. - 1995. - V.59. - P.265-271.

109. Baldyga, J. Interaction between chemical reactions and mixing on various scales / J. Baldyga, J.R. Bourne, S.J. Hearn // Chem Eng Sci. - 1997. - V.52. - P.458-466.

110. Алексеев К.А. Гидродинамика потока в статических смесителях насадочного типа: диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук - ФГБОУ ВО Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2016.

Рисунок А.1 - Принципиальная технологическая схема отделения алкилирования

Рисунок Б.1 - Сравнение расчетных значений состава продуктов с экспериментальными (ЭБ - этилбензол; диЭБ - диэтилбензол; ПАБ - полиалкилбензолы)

Приложение В

(справочное)

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

Акт внедрения результатов диссертационной работы в производство

АКТ АПРОБАЦИ1

нолог АО ■в П.Г. /2017 г.

компьютерной системы моделирования, разработанной в рамках диссертационной работы аспиранта кафедры химической технологии топлива и химической кибернетики Национального исследовательского Томского политехнического университета Хлебниковой Елены Сергеевны и

обеспечивающей мониторинг н прогнозирование показателен работы промышленного реактора алкилирования бензола этиленом на жидкофазном хлоралюмнпиевом катализаторе

Мы, нижеподписавшиеся представители АО «Ангарский Завод Полимеров» и Федерального государственного бюджетного образовательного

учрежденияпрофессионального образования«Национальныйисследовательский Томский политехнический университет» (ТПУ) составили настоящий Акт апробации компьютерной моделирующей системы, обеспечивающей мониторинг и прогнозирование показателей работы промышленной установки получения этилбензола на хлоралюминиевом катализаторе.

Программно-реализованная математическая модельхимико-технологической системы производства этилбензола позволяет проводить прогнозирование работы реактора алкилирования в области исследованных режимов присоставлении модели, позволяет проводить анализ для снижения затрат на производство продукции, а также ее себестоимость и увеличивая рентабельность производства.

Результаты расчетов, выполненные с применением данной компьютерной моделирующей системы, позволили инженерно-техническому персоналу АО «Ангарский Завод Полимеров» получить рекомендации поподдержанию оптимальных технологических режимов процесса для получения максимального и качественного выхода продукта в условиях снижения объемных скоростей жидкого катализатора алкилирования.

Программа используется для обучения и интеграции новых сотрудников числа инженерно-технического персонала.

ФГАОУ ВО НИ ТПУ

Заведующий кафедрой ХТТиХК Профессор кафедры ХТТиХК,д.т.н. Аспирант кафедры ХТТиХК Научный сотрудник кафедры ХТТиХК Старший преподаватель кафедры ХТТиХК