Esquema del Proceso de Producción Cumeno: Propileno y el benceno es la materia prima que se utilizan para la producción de cumeno. Estos se almacenan en los tanques de almacenamiento respectivos de capacidad de 500 metros en el patio de almacenamiento a la unidad de bombeado por las bombas centrífugas. El benceno bombea al recipiente de alimentación que se mezcla con el benceno reciclado. La corriente de benceno se bombea a través del vaporizador con 25 atm de presión y se vaporiza a la temperatura de 243°C, mezclado con el propileno que esta con la misma temperatura y presión de la corriente de benceno .Esta mezcla reaccionante pasa a través de un calentador de súper disparado donde se obtiene la temperatura de reacción 350°C. La mezcla de vapor se envía al lado de los tubos del reactor que está lleno con el catalizador de ácido fosfórico sólido soportado sobre la tierra de diatomeas el calor exotérmico se elimina por el agua a presión que se utiliza para la producción de vapor y el efluente desde el reactor es decir, cumeno, p- DIPB, benceno sin reaccionar, propileno y propano con 350oC temperatura se utiliza como el medio de calentamiento en el vaporizador que se utiliza para la vaporización de benceno y se enfrió a 40 ° C en un enfriador de agua, propileno y el propano se separan de la mezcla líquida de cumeno, p-DIPB , benceno en un separador que opera ligeramente por encima atm y la presión es controlada por el valor de control de vapor del separador, el gas combustible se utiliza como combustible para el horno también. La mezcla líquida se envía a la columna de destilación de benceno que opera a una presión de 1 atm, 98,1% de benceno se obtiene como el destilado y se utiliza como reciclaje y la mezcla de líquido de fondo se bombea a punto de burbuja a la columna de destilación de cumeno donde destilado 99,9% de cumeno y se obtiene inferior pura p-DIPB. El calor del producto de fondo p-DIPB se utiliza para el precalentamiento de la alimentación de la columna de benceno, Todas la utilidad como agua, electricidad, vapor de refrigeración de la caldera, de aire neumático se suministran desde la sección de utilidad Mecanismo y cinética de la reacción de cumeno Producción: Se propone el siguiente mecanismo de reacción para la alquilación de benceno para la producción de cumeno. Las principales reacciones que tienen lugar son de alquilación y trans-alquilación. Las reacciones secundarias que tienen lugar son isomerización y desproporción. El mecanismo de reacción y la cinética gran trabajo de investigación está involucrado en el diseño de un rector de la producción de cumeno a partir de benceno y propano. Benzeno + Propileno →Cumeno Constante de velocidad específica= k= 2. como catalizador de ácido fosfórico sólido se sustituyen por zeolitas y la reacción de conversión catalítica se celebran en carcasa y tubos reactores en lugar de reactores de lecho fijo para llevar. Reacción del proceso de cumeno es exotérmica en la naturaleza así un complejo diseños de la cáscara y del reactor tubo no son suficientes para la conversión de energía. por ejemplo catalizador de ácido fosfórico y la reacción. Bueno esta reacción puede ser producido en fases líquida y gaseosa. Flujo laminar de la fabricación de cumeno a partir de benceno y propileno: Descripción: El cumeno se produce en plantas a gran escala como intermedio para la fabricación de fenol.pueden variar dependiendo del catalizador utilizado. pero de alta conversión se obtienen en reacciones en fase gaseosa. Se obtiene los datos cinéticos de reacción basado en el catalizador específico utilizado para la reacción. .8X10^7 Energia de activación= E = 104174 KJ/kmol Vel. De reacción =Constante de velocidad especifica x concentraciones de benzeno y propileno Reacción de transalquilación: La constante de velocidad de reacción= k = 6. La reacción puede ocurrir en presencia o ausencia de ion carbonio intermedio.52 X 10-3 exp(27240/RT) Estos datos de equilibrio para la reacción de transalquilación se obtiene para catalizador de zeolita beta modificada. El cumeno se produce por reacción de benceno y propileno. Para 300 toneladas por día de cumeno contorno producción de proceso que utiliza un sólido de ácido fosfórico como catalizador. se usa como materia prima para la obtención de fenol y acetona. El precalentamiento y la sección de vaporización: El benceno y el propano se mezclan con la proporción 2: 1 y se alimentan a la sección donde se utilizan una serie continua de intercambiador de calor para calentar la mezcla de alimentación con los efluentes del reactor de cumeno precalentamiento. Moderno Proceso Cumeno Producción Industrial: El cumeno es un importante químico en el actual mundo industrial y sus usos están aumentando de manera constante. La presión se mantiene por los compresores de la sección de bombeo. Sección del reactor: un reactor de haz de tubos está diseñado como tal para con soportar la presión de hasta 25 atm y 350 grados centígrados el tubo del reactor están llenos de catalizador y la alimentación se carga desde reacciona el top y gas y al lecho del catalizador con conversión de 99% de propileno y salida de la corriente se envía a la sección de reciclado y purificación. Proceso de producción de cumeno se ha estudiado mucho y el mecanismo de reacción y la cinética de reacción han sido especificados por muchos investigadores. en donde reacción secundaria generará compuestos como isopropilbenceno di. Finalmente. diisopropilbenceno que se formó como producto se separa por una columna de destilación bandeja de tamiz que es de 99 por ciento de pureza. Tanto . después del intercambiador de calor de un calentador disparado se utiliza para vaporizar y elevar la temperatura de la mezcla a la temperatura de las condiciones de reacción. El proceso seguido para la producción de cumeno es la alquilación catalítica de benceno con propileno y ahora un catalizadores a base de zeolita día se utilizan en lugar de los catalizadores ácidos basados normales debido a ventajas añadidas. La separación y la sección de purificación: benceno sin reaccionar se separa en una columna de destilación del efluente obtenido del reactor y el benceno recuperado se recicla a la corriente de alimentación.Como la hoja de flujo explica el proceso de un sistema de estado estacionario que es un proceso continuo y eficiente de la energía.9%) y el propano (95%) se almacenan en estado líquido en tanques de almacenamiento y el propano se almacena en la esfera.(DIPB). El benceno exceso de reactivo se mezcla en el tanque de circulación donde se añade propano a la línea de corriente de la entrada de alimentación a la cascada de intercambiadores de calor. Planta Cumeno consisten en las siguientes secciones: Almacenamiento y sección de bombeo: Benceno (99. La alimentación de benceno fresco se hace pasar a través de la sección superior de la columna de mediados despropanizador para eliminar el exceso de agua y luego se envía al reactor de alquilación. Efluente reaccionado desde el reactor químico se alimenta a la columna de despropanizador que separa el propano y el exceso de agua. disminución de los costes de inversión y de operación y un ambiente libre de corrosión. el proceso QMAX ™ ofrece la más alta calidad del producto y una gran estabilidad. El catalizador a base de zeolita QZ-2000 utilizado para el proceso de Q-MAX ™ que opera con una baja tasa de flujo de benceno y. Las impurezas en la tarifa tienen menos efecto El reactor de alquilación se divide en cuatro lechos catalíticos presentes en una sola carcasa del reactor . La corriente de colas de la columna de despropanizador se alimenta a la columna de destilación de benceno donde se recoge el exceso de benceno en la parte superior de la columna y se recicla a la corriente de proceso alimentado. Esta mezcla de benceno fresco y reciclado se carga a través del reactor de alquilación. QZ-2000 no es corrosivo y regenerar factible. mejor calidad del producto. El benceno de reciclado a los reactores de alquilación y transalquilación se extrae de la columna de benceno. menos residuos sólidos.experimental. La alimentación de propileno fresco se divide entre los lechos de catalizador y está totalmente consumido en cada cama. Un exceso de benceno ayuda a evitar la formación de alquilación de poli y reducir el efecto de la oligomerización de olefinas Como se produce la reacción química en la condición exotérmica. El proceso Q-Max ™ convierte una mezcla de benceno y propileno a cumeno de alta calidad utilizando un catalizador de zeolita regenerable. el aumento de temperatura durante la reacción de alquilación es controlado por el efluente del reactor. En comparación con otras tecnologías de cumeno zeolita basado. Q-MAX ™ Descripción del proceso para la producción de cumeno: El proceso de Q-MAX ™ ofrece un muy buen rendimiento de cumeno y calidad. El proceso Q-Max ™ se caracteriza por un excepcionalmente alto rendimiento. así como los estudios de simulación y optimización basada informáticos se han llevado a cabo por varios investigadores. La temperatura de la corriente de entrada de los lechos de catalizador se mantiene aún más a la temperatura diseñado por los tubos de paso de efluente del reactor de circuito que se enfrían por los intercambiadores de calor de flujo lateral entre las camas. de inversión y de servicios públicos costes se reducen en gran medida. por tanto. El proceso ™ Q-Max desarrollado por UOP utiliza QZ-2000 / catalizador QZ-2001 que es una variante de β zeolita. . En el reactor de transalquilación. Tiempo de vida del catalizador es de aproximadamente 2-4 años. El nuevo catalizador QZ-2001 se utiliza en el reactor de alquilación mientras que el catalizador QZ-2000 original usado en el reactor de transalquilación. el calor evoluciona a medida que la reacción procede la producción de productos de reactivo. El DIPB de reciclaje de la cabeza de la columna DIPB combina con una porción del benceno de reciclaje y se carga de flujo descendente a través del reactor de transalquilación. Los productos de fondo de la columna de DIPB contiene aromático subproductos pesados. DIAGRAMA DE REACTOR DE CARCASA Y TUBOS Para llevar a cabo reacciones químicas en fase gaseosa en presencia de catalizador de un reactor de carcasa y tubos que mejor se adapte a el juego de transferencia de calor que es un papel importante en la conversión de la reacción química. mantenimiento. El DIPB se separa de la cumeno y se hace reaccionar con benceno reciclar en condiciones óptimas para la transalquilación para producir cumeno adicional. pudiendo fácilmente operado y controlado diseñado. El proceso Q-Max ™ produce normalmente cerca de los niveles de equilibrio de cumeno (entre 85 y 95% en moles) y DIPB (entre 5 y 15% en moles). La corriente de DIPB se recicla para aumentar la conversión en el reactor de transalquilación. Si el calor no es eliminado y por lo que lleva a un aumento en la temperatura de la mezcla de reacción debido a la acumulación de calor. El cumeno rectificar producto fondo de la columna es de diisopropilbenceno (DIPB). DIPB y el benceno se convierten en más de cumeno. carga. tenemos que suministrar la energía de activación. Esta reacción de los mecanismos de la demanda de una mejor transferencia de calor del reactor que se puede utilizar con sujeción catalizador. Un diseño en forma de intercambiador de calor de carcasa y tubos donde tubo actúa como reactor enchufe llenos de catalizador y . Del mismo modo para las reacciones endotérmicas calientan a suministrar de forma continua para que la reacción continúe hacia adelante. El vapor de alta presión se utiliza como medio de calentamiento a las columnas de fraccionamiento. El efluente del reactor de transalquilación se envía entonces a la columna de benceno.La corriente de fondo de la columna de destilación de benceno alimenta a la columna de rectificación de cumeno en cumeno se recupera por encima. que se mezclan en el aceite combustible. y se alimenta a la columna de rectificación DIPB. si se elimina este calor de la reacción continuo hacia adelante porque la temperatura de la mezcla de reacción se mantiene constante a la temperatura de diseño operativo. cuando este alcanza la barrera de energía de activación la reacción va hacia atrás por lo que la reacción cesa y el producto no se forma. En caso de que la reacción es exotérmica. Los productos pueden separarse como corrientes laterales de la columna de destilación. que por el mantenimiento de los temperatura a la diferente ubicación en la columna de destilación. Sin embargo. Así que para la obtención de los compuestos individuales de la mezcla de una técnica de volatilidad o diferencia en la presión de vapor y sus puntos de ebullición se puede utilizar para el desarrollo de una técnica de separación mediante el suministro de calor. ese componente en particular se puede separar de ubicación de la placa de temperatura fija. SIMULACIÓN REACTOR CUMENO UTILIZANDO CINÉTICA MODELO DE REACTOR RPLUG EN ASPEN PLUS Para producir cumeno a partir de benceno y propileno un modelo de reactor de Plug (reactor de flujo pistón Riguroso con reacciones velocidad controlada a base de cinética sé) tipo se utiliza en Aspen además de simulación de procesos de software para encontrar el comportamiento de la fecha cinética disponible. el factor de cinética y energía de activación se aplican en el menú de reacción. un diseño de la bandeja de relleno y tamiz se mezclan para desarrollar una columna de destilación de múltiples componentes de modo que los componentes pueden separarse mediante el control de la temperatura del lecho empaquetado y proporcionar suficiente área de contacto y el tiempo para la separación.la cáscara de calefacción o refrigeración de medios se utilizan para fines de intercambio de calor. Cuando una mezcla de alimentación que tiene más de dos componentes o compuestos en él de lo que se denomina como la mezcla multicomponente. Si los componentes en la mezcla tienen diferentes puntos de ebullición a presión constante. La pureza del producto destilado se altera durante las operaciones continuas y difícil de controlar. Usando la ley de potencia (base molaridad). Destilación multicomponente hace difícil para mezclas de componentes de ebullición azeotrópicas y cerrar. El principal inconveniente de carcasa y tubos reactores es que no son tan buenos para las reacciones de líquidos. pero eficiente para reacciones catalíticas en fase gaseosa ESQUEMA DE LA COLUMNA DE DESTILACIÓN MULTICOMPONENTES Se dan las columnas de destilación primera prioridad en técnicas de separación y sobre todo para las separaciones de componentes múltiples. . la fracción libre. No se considera la reacción de transalquilación. Los resultados están disponibles sin ningún tipo de errores están presentes aquí para mostrar cómo Aspen puede simplificar el cálculo y el diseño del proceso.95% de propileno).Asunción hecha para la simulación del reactor cumeno: Método de propiedad SRK se utiliza para la simulación.8 × 107 E = 104174 Propylene + Cumene → p-diisoproyl benzene —————— R2 . La relación de alimentación es de aproximadamente 2: 1 de benceno a propileno. es decir totalmente 3. No se considera corriente de reciclaje.2 m No hay otros equipos se someten a estudio de simulación como se muestra en la hoja de flujo de simulación. Un intento áspero se hace para encontrar la fracción molar de los componentes y la temperatura a lo largo del reactor adiabático. la información necesaria sobre el estado de la operación del proceso se puede obtener. Sólo el comportamiento del reactor se prueba descuidando las materiales de embalaje. Se utiliza tipo de modelo reactor adiabático. Condiciones de funcionamiento utilizan de cumeno simulación del reactor: Temperatura de Reactor: 350°C Presion del Reactor: 25 atm Longitud: 0. Con menos datos de entrada.05 kmol / hr corriente de propileno (0. REACCION CINETICA Propylene + Benzene → Cumene ——————— R1 R1=k1CpCb k10 = 2.05 kmol / h (200. velocidad de alimentación es 2 kmol / h de benceno y 1.9 m Diametro: 0. los efectos de transferencia de calor.51 kg / hr). 052 kmol / h (200.9267 kmol / hr DIPB 0. Synthesis. La producción total de 2.525 kmol / hr. Propi-01 = propileno Benze-01 = benceno ISOPR-01 = Isopropilbenceno PDII-01 = p-di isopropilbenceno(DIPB) PROPA-01 = Propano Conversión del 100% se considera lo que la salida del reactor contiene: cumeno 0.038 kmol / h junto con propano componente empate con 0.R2= k2CpCc k20 = 2. Aumento general de temperatura es de 190 ° C. RESULTADOS Gráfico de composición de bloque PBR muestran cómo los reactivos se reaccionan así como la formación de producto a lo largo de la línea azul modelo de reactor adiabático muestra la caída de propileno. La temperatura final obtenida es de aproximadamente 540 oC.51 kg / hr) El gráfico Bloquear PBR: temperatura muestran el perfil de temperatura del reactor a lo largo de la longitud del reactor que aumenta y se estabiliza según la reacción. Analysis. .E = kJ/kmol Referencia: Turton (2003). and Design of Chemical Processes. 2 nd Edition.351 kmol / hr sin reaccionar benceno 1.32 × 109 E = 146742 Rates = kmol s-1 m-3. El balance de materia cuando se hace correctamente se obtiene una estimación de las necesidades materiales y productos formados durante un proceso. o empobrecido en un proceso industrial o un equipo de proceso en particular en un intervalo de tiempo dado de la operación. sino que pueden sufrir cambios físicos o químicos. El material puede referirse a un equilibrio en un sistema por masa total moles totales Masa de compuesto químico Moles de compuesto químico Moles de una especie atómica Volumen La ley de conservación de la masa que la masa total de los diversos componentes implicados permanece constante durante un proceso de unidad. la cual establece que la materia ni se crea ni se destruye.BALANCE DE MATERIA PARA UNA PLANTA DE CUMENO CON PRODUCCION DE 300 TON POR DIA Un balance de materiales es una contabilidad exacta de todos los materiales que entran. Rate of mass input = Rate of mass output + Rate of mass accumulation . salen acumula. cualquier unidad de proceso. Todos los cálculos de balance de materiales se basan en el principio de conservación de la masa. Así. Top producto de la columna de separación de cumeno es 99. Producto de fondo de la columna de separación de cumeno es 100 millas% p-DIPB. Rate of mass input = Rate of mass output DATOS ASUMIDOS: La conversión es 99% de propileno.500 kg / hr /120. Relación de alimentación molar de benceno a propileno 2: 1.5 toneladas / hora de cumeno 12.19 = 104 Kmol / h de cumeno Ecuación Estequiometría: Primera reacción: CH2-CH2-CH2(propylene ) + C2H2-C2H2-C2H2 (benzene) C6H5-C3H7(cumene) Reacción lateral: CH2-CH2-CH2(propylene ) + C9H12 (cumene) C3H7-C6H4-C3H7(DIPB) Para la primera reacción: 1kmol de benzeno = 1 kmol de propileno = 1 kmol de cumeno Para la reacción lateral 1 kmol de benzeno = 2kmol de propileno =1 kmol de cumeno El propileno utilizado para la cumeno y DIPB: Así. BASE 300 toneladas / día de hoja de flujo de producción CUMENO 300 toneladas / 24 por hora de cumeno 12. Top producto de la columna de benceno es un 98.9% de cumeno.9% de pureza. se utiliza como combustible.1% de benceno y 1.9% en moles de cumeno. propileno requerido es 104 kmol / hr . Dejado ser el propano es la sustancia que no participan en la reacción.Para el funcionamiento en estado estacionario donde la acumulación es constante. El benceno es aproximadamente> 99.500 kg / h de cumeno 12. Alimentación de propileno es 95% puro y resto de propano. Producto molar cumeno selectividad de p-DIPB es de 31: 1. por cumeno. 99 = 112.9022 .35 kmol / hr BALANCE PROPILENO propileno requerido para cumeno= 104.9022 kmoles Propano en la alimentación = 117.89 kmol BENCENO BALANCE benceno requerido para cumeno 104.La selectividad es 31: 1 de cumeno a DIPB.7204 requiere de propileno total de = 110. Conversión de propileno es del 99% Sea X Kmol de DIPB formó Entonces.35 DIPB formado es = 3.887 DADO conversión de propileno 99% así.1667 benceno requerido para DIPB .0-110.0071 / 0.112.360 = 6.88 kmol de propileno Alimentación total es = 112. de entrada propileno 110. es decir.16 propileno requerido para DIPB 2X3.0071 sin reaccionar 112.8871 / 0.95 = 117. el catalizador convierte propileno y benceno a la relación de 31 moles de cumeno y 1 mol DIPB. cumeno formado es 31X 31 X = 104 X = 3.8 = 1.0071 = 5.11997 PROPANO PRESENTE: Como 110. 52 kmol Alimentación Reciclar = 114.24 = 221. el benceno que se alimentan 110.7-107.987 = 7.8X2 = 221.01 kmol .24 kmoles Alimentación mixta = 107.5269 DADO benceno relación de alimentación de propileno a = 2: 1 Por lo tanto.360215 total de benceno requiere 107.52 + 114.774 Que no ha reaccionado = 221.247 Recipiente de alimentación: La alimentación fresca = 107.77 kmoles Equilibrar alrededor del reactor: RSS = alimentación mixta de benceno + propileno de alimentación Separador Bottom = 223.223.987 kmoles Top = propileno + propano RSS = superior + inferior (alimentación serían salida del reactor 231 kmol) Top = 231.5 114.3. 9% en moles de cumeno y el 100% en moles de p-DIPB en fondo.987 kmoles Dar: Producto Top contiene 98.21 kmol Bottom = alimentación .116.4 kmol Cumeno presente en la parte superior del producto = 116.999 = D Producto superior = 104.968 X 0.top = 107.52 kmoles Dado: producto de primera contiene 99.52 kmoles Columna de destilación de cumeno RSS = 107.51 = D X 0.52 a 104.019 = 2.Columna de destilación de benceno RSS = 223.16 = 3.981 Top producto = 116.52 X 0.top = 223. Equilibrio Cumeno: 107.987 X 0.987.4 = 107.1% en moles de benceno. asumir toda benceno se recoge en la parte superior sólo entonces. Equilibrio Benceno: 223.36 kmol En general el balance material de planta: .4 X 0.16 kmoles Producto de fondo = alimentación . 88 kmoles El rendimiento de cumeno basada en propileno: Rendimiento = (moles de producto producido) (Factor Stiochiometry) / (moles de reactivo alimentan a procesar) = 104.16 Kmol Factor estequiométrico = 1 (de la ecuación) Moles de reactivo alimentado = 110. En una secuencia de proceso modificado de tres y cincuenta y siete reactores es operado a temperatura sucesivamente más bajas. la mezcla se pone en contacto con el aire y se mantuvo a 110 y 115 ° C hasta 20 a 25% del cumeno se convierte en el peróxido de cumeno.Rendimiento: Como 1 mol de cumeno se produce a partir de 1 mol de propileno es el factor de estequiometría 1 Moles de cumeno producen = 104. El cumeno (isopropil benceno) puede ser fabricado por cualquiera de alquilación en fase líquida o vapor de benceno con propileno.0 y 8.0. Cumeno purificada se mezcla con cumeno reciclaje purificada y se alimenta al recipiente de oxidación junto con una solución de carbonato de sodio diluida. que a su vez se descompone al fenol y acetona por la acción del ácido.93% Una descripción del proceso corto para Fenol Fabricación: El proceso de peroxidación de cumeno para la fabricación de fenol implica la oxidación de aire en fase líquida de cumeno al peróxido de cumeno. en la fase de vapor es ácido fosfórico absorbido en un soporte. . con el fin de mantener el pH entre 6.16X1 / 110. Los rendimientos de peróxido de cumeno se pueden mejorar mediante la operación a temperatura más baja (100 a 110 ° C) y la aceptación de las conversiones más bajas.88 = 93. En la fase líquida el catalizador de alquilación es el ácido sulfúrico por lo general. Numerous no oxidantes inorgánicos. Es altamente indeseable que dichas 1. 2 cambio de carbono al oxígeno. La mezcla de producto resultante consiste siguientes composiciones de los productos . 2 divisiones ocurren durante la etapa de oxidación porque los fenoles son potentes inhibidores de la oxidación de radicales libres. por ejemplo. Por lo tanto.La mezcla en bruto desde el oxidante se concentra al peróxido de cumeno alrededor del 80% y se alimenta a un reactor en el que el peróxido de cumeno se escinde en fenol y acetona. se utiliza dióxido sulfúrico. es esencial que no hay materiales ácidos interfieren con el proceso de oxidación. El mecanismo de escisión es un ejemplo de un 1. y en presencia de una pequeña cantidad de ácidos sulfúrico acid. La reacción se lleva a cabo habitualmente bajo condiciones de temperatura suave (70 a 80 ° C) y presión.