Расчет материального баланса процесса получения изопропанола методом парофазной гидратацией пропилена

Вариант 72

Расчет материального баланса процесса получения изопропанола методом парофазной гидратацией пропилена

1.  Описание процесса

Пропан-пропиленовую фракцию (ППФ) нагревают до 210 °С и под давлением 21 МПа подают в реактор, заполненный катализатором. Параллельно подают горячую воду. Протекают реакции гидратации:

[pic 4]                                                                 (1.1)

[pic 5]                                                                       (1.2)

Реакционные газы охлаждают, неконденсирующийся пропилен возвращают в процесс, а жидкую фазу разделяют азеотропной перегонкой. Тройную азеотропную смесь «изопропанол - эфир - вода» после отстаивания от воды разгоняют на эфир и товарный изопропанол.

2 Принципиальная схема процесса

Гидратацию пропилена можно проводить с жидким или твердым катализатором. В первом случае катализатором служит водный раствор серной кислоты. При пропускании смеси пропилена с водяным паром через 27 %-ный раствор серной кислоты при 200 °С и 15 атм степень конверсии пропилена за один проход составляет 10 %; получаемый водный конденсат содержит 20 % изопропилового спирта.

[pic 6]

Рисунок 2.1 – Упрощенная химико-технологическая схема установки для производства изопропилового спирта методом прямой гидратации пропилена.

1 – компрессор; 2 – смеситель; 3 – теплообменник; 4 – трубчатая печь; 5 – реактор-гидрататор; 6 – нейтрализатор; 7 – холодильник – конденсатор; 8 – сепаратор.

Активным твердым катализатором процесса прямой гидратации пропилена является восстановленная окись вольфрама в смеси с активатором и окисью цинка на носителе-высокопористом силикагеле. При пропускании 10 моль воды и 1 моль пропилена при 200-240 °С и 200 атм над этим катализатором получают 12-15 %-ный раствор изопропилового спирта в количестве 15-30 кг/ч (в пересчете на 100 %-ный спирт) на 1 м3 катализаторной массы.

Процесс осуществляется в паровой фазе при повышенном давлении 7 – 9 МПа и температуре [pic 7][pic 8] в присутствии катализатора, которым является фосфорная кислота, нанесенная на силикагель.

Свежий и не прореагировавший пропилен, сжимаются в компрессоре 1 до 7 МПа и затем газ в смесителе 2 смешивается с водяным паром в соотношении [pic 9]. Парогазовая смесь нагревается в теплообменнике 3 за счет тепла продуктов реакции и далее – дымовыми газами в трубчатой печи 4 до 300 °С. Смесь поступает в гидрататор 5, где проходит через слой катализатора. Продукты из гидрататора поступают в нейтрализатор 6, где уносимая из гидрататора фосфорная кислота нейтрализуется щелочью. Далее продукты реакции охлаждаются в теплообменнике 3, отдавая тепло парогазовой смеси, а затем – в холодильнике-конденсаторе 7, где проходит конденсация C3H7OH и H2O. Конденсат, содержащий 15 – 16 % спирта, отделяется от не прореагировавщего пропилена в сепараторе 8 и затем направляется на ректификацию. Не прореагировавший пропилен возвращается в процесс. Гидрататор – контактный аппарат емкостного типа представляет собой полую цилиндрическую колонну из углеродистой стали, днище и стенки которой защищены от действия фосфорной кислоты листовой красной   медью [8].