Kumen prosesi global fenol-aseton bilelikde öndürilişinde agdyklyk edýär, ýöne onuň çylşyrymly reaksiýalary we distillýasiýa tapgyrlary takyk real wagt gözegçiligini talap edýär. Bu ýerde dykyzlygyň ölçegi gepleşiksiz: ol çig bölmek, aseton arassalamak we fenol arassalamak tapgyrlarynda suwuklyk akymynyň düzümini derrew yzarlaýar, bu bolsa garyndynyň üýtgemelerini ýa-da proses anomaliýalaryny çalt anyklamaga mümkinçilik berýär. Bu maglumatlar distillýasiýa parametrleriniň üýtgedilmegine gönüden-göni ýolbaşçylyk edýär, önümiň arassalygynyň senagat standartlaryna laýyk gelmegini üpjün edýär we diň kokslaşdyrmasy ýa-da durnuksyz gidroperoksid parçalanmagy ýaly howpsuzlyk töwekgelçiliklerini azaldýar - gijikmeler we sürüşme töwekgelçilikleri bilen oflaýn nusga almagyň çözüp bilmeýän boşlugy doldurýar.
Fenol we aseton önümçiligi üçin kumen prosesine umumy syn
Kumen öndürmek prosesi, adatça Hok prosesi diýlip atlandyrylýar, benzoldan we propilenden fenol we aseton sintez etmek üçin esasy senagat ýolydyr. Ol üç esasy tapgyrdan ybarat: benzolyň kumeni emele getirmek üçin alkilleşdirilmegi, kumeniň kumeniň gidroperoksidine oksidlenmegi we bu gidroperoksidiň fenol we aseton almak üçin kislota katalizli parçalanmagy.
Başlangyçda benzol propilen bilen kislotaly şertlerde reaksiýa girip, köplenç häzirki zaman seolit katalizatorlaryny ulanyp, kumeni emele getirýär. Bu tapgyrda selektiwlik örän möhümdir; islenilmeýän polialkilleşdirmegiň öňüni almak üçin temperatura we benzol-propilen gatnaşyklary ýaly proses parametrleri berk gözegçilikde saklanýar. Häzirki zaman katalizatorlarynyň ýokary selektiwligi galyndylary azaldýar we daşky gurşawa täsiri peseldýär, bu bolsa häzirki zaman kadalaşdyryjy şertlerinde esasy meseledir.
Kumen ösümligi
*
Kumeniň oksidleşmesi howa bilen amala aşyrylýar we radikal zynjyr reaksiýasy arkaly kumeniň gidroperoksidini emele getirýär. Bu aralyk önüm prosesiň esasy bölegi bolup durýar, ýöne işde uly howp döredýär. Kumeniň gidroperoksidi optimal temperatura gözegçiligi astynda ekzotermik we partlama howply dargamaga meýilli, şonuň üçin saklamak we reaksiýa zolaklarynda berk inženerçilik goraglaryny talap edýär.
Soňra gidroperoksid kislota katalizlenen bölünmäge sezewar bolýar - köplenç kükürt kislotasy arkaly ýeňilleşdirilýär - netijede fenol we aseton bir wagtyň özünde 1:1 molar gatnaşykda emele gelýär. Bu gatnaşyk prosesiň ykdysady simbiozyny kesgitleýär, sebäbi bir önümiň isleginiň ýa-da bazar bahasynyň üýtgemeleri başga önümiň ýaşaýşyna täsir edýär. Fenol we aseton ýylda millionlarça tonna bilelikde öndürilýär, kumen prosesi 2023-nji ýyla çenli global fenol önümçiliginiň takmynan 95% -ini düzýär. Alfa-metilstirol ýaly goşmaça önümler ulgama gaýtadan işlenýär we materialyň netijeliligini has-da ýokarlandyrýar.
Kumen gidroperoksidiniň esasy aralyk önüm hökmünde saýlanmagy hem prosesiň himiýasyny, hem-de infrastrukturasyny kemala getirýär. Onuň gözegçilikli parçalanmagy ýokary hasyllylyk we prosesiň ygtybarlylygy üçin möhümdir. Gidroperoksid parçalanmagy katalizatorlary we optimizirlenen reaktor dizaýny howply goşmaça reaksiýalary basyp ýatyryp, öwrüliş tizligini ýokarlandyrdy. Çig distillýasiýa sütunlarynyň we aseton arassalaýyş enjamlarynyň işlemegi, ilkinji reaksiýa halkasynyň aşagynda birleşdirilen senagat distillýasiýa tehnikalarynyň kämilligini has-da görkezýär. Bu bölünişler önüm derejesindäki kadalara laýyk gelýän keton arassalaýyş proseslerini goldamak üçin berk distillýasiýa sütun dizaýny we işleýiş strategiýalary bilen düzgünleşdirilýär.
Kumen prosesi himiki düzümine mahsus bolan birnäçe işleýiş we howpsuzlyk kynçylyklaryny döredýär. Bularyň arasynda radikal reaksiýalaryň takyk dolandyrylmagy, gidroperoksidiň toplanmagynyň öňüni almak we ýanýan ýa-da zäherli zyňyndylaryň degişli daşky gurşaw çäkleriniň çäklerinde saklanmagy bar. Senagat desgalary kumen gidroperoksidiň howply tebigaty we proses akymlarynyň ýokary ýanýanlygy sebäpli ýöriteleşdirilen reaktorlary, ösen gözegçilik we adatdan daşary ýagdaýlar ulgamlaryny talap edýär. Häzirki zaman prosesleri güýçlendirmek we gözegçilik etmek dizaýnlary bilen hem, töwekgelçilik profili yzygiderli gözegçilik, operatorlary taýýarlamak we proses howpsuzlygynyň düýpli seljermesini talap edýär.
Alternatiw fenol öndürmek ýollary boýunça yzygiderli gözlegleriň dowam edýändigine garamazdan, kumen prosesiniň ýokary arassa fenol we asetony integrasiýalaşdyrylan arassalamak we dikeltmek ulgamlary bilen bilelikde öndürmek ukyby onuň senagat ölçegçisi hökmünde roluny üpjün edýär. Bazaryň, himiýanyň we proses inženerçiliginiň özara täsiri häzirki güne çenli global fenol we aseton bazaryny kemala getirýär.
Kumen gidroperoksidiň parçalanmagynyň mehanizmi we gözegçiligi
Termal parçalanma kinetikasy we ýollary
Kumen gidroperoksidi (KGP) fenol-aseton bilelikde öndürmek prosesiniň esasy bölegidir. Onuň parçalanmagy kumeniň ýokary isleg bildirilýän iki senagat himiki maddasy bolan fenol we asetona öwrülmeginiň esasynda durýar. Parçalanmagyň mehanizmi KGP-de O-O baglanyşygynyň gomolitik bölünmegi bilen başlanýar we kumiloksi radikallaryny döredýär. Bu radikallar çalt β-köçürilme prosesine sezewar bolýarlar we kumen prosesiniň maksatly önümleri bolan aseton we fenol öndürýärler.
Reaksiýa kinetikasy çylşyrymly we ýönekeý birinji derejeli hereketden tapawutlanýar. Differensial skanirleme kalorimetriýasy (DSC) we integral kinetik modeller (Flynn-Wall-Ozawa we Kissinger-Akahira-Sunose) ortaça aktiwleşdiriş energiýasynyň ~122 kJ/mol bolandygyny, reaksiýa tertibiniň 0,5-e golaýdygyny görkezýär we bu bolsa garyşyk tertipli prosesi görkezýär. Bu ýol kumilperoksi we kumiloksi radikallaryny öz içine alýan zynjyr reaksiýalaryny öz içine alýar, olar asetofenon, α-metilstirol we metan ýaly goşmaça önümleri öndürmek üçin has köp reaksiýa geçirip bilerler.
Temperatura, basyş we CHP konsentrasiýasy ýaly işleýiş şertleri aseton we fenol önümçiliginde selektiwligi we hasyllylygy möhüm derejede kesgitleýär. Ýokary temperatura radikal başlangyjy çaltlaşdyrýar, umumy konwersiýa tizligini ýokarlandyrýar, ýöne bäsdeşlikli goşmaça reaksiýalara ýardam bermek arkaly selektiwligi peseldip biler. Tersine, ortaça basyş we optimal CHP konsentrasiýasy fenol we aseton emele gelmegine ýardam edýär we goşmaça önümleriň döremegini çäklendirýär. Prosesiň intensifikasiýalaşdyrylmagy - takyk termal gözegçiligi ulanmak - howpsuz, ýokary hasylly fenol we aseton önümçiliginiň möhüm bölegi bolmagynda galýar, Lonnmeter tarapyndan öndürilen ýaly dykyzlyk ölçegleri arkaly real wagt gözegçiligi bilen kumen öndürmek prosesinde ygtybarly proses pikirlerini üpjün edýär.
Katalizatorlar we himiki durnuklylyk
Katalitik parçalanma kumen prosesiniň netijeliligini we howpsuzlygyny kesgitleýär. Natriý gidroksid (NaOH) ýaly esasy katalizatorlar CHP-niň başlangyç parçalanma temperaturasyny we aktiwleşdiriş energiýasyny ep-esli peseldýär, bu bolsa has çalt öwrülişe getirýär, ýöne şol bir wagtyň özünde gaçýan reaksiýalaryň töwekgelçiligini ýokarlandyrýar. Kislotaly maddalar, şol sanda kükürt kislotasy (H₂SO₄), dürli mehanizmler arkaly bolsa-da, parçalanmany çaltlaşdyrýar, köplenç radikallaryň ömrüni üýtgedýär we önüm garyndysyna we goşmaça önümleriň ýaýramagyna täsir edýär.
Katalizatoryň saýlanmagy konwersiýa tizligine, goşmaça önümleriň azaldylmagyna we iş howpsuzlygyna gönüden-göni täsir edýär. Fenol we aseton önümçiligi üçin, senagatda NaOH-yň gözegçilik edilýän mukdary köplenç has gowy ulanylýar, sebäbi olar CHP-niň parçalanmagyny netijeli katalizleýär we islenýän önümlere ýokary selektiwligi üpjün edýär. Şeýle-de bolsa, katalizatoryň aşa köp bolmagy gözegçiliksiz zynjyryň ýaýramagyna itergi berip, termal gaçmagyň we α-metilstirol we asetofenon ýaly howply goşmaça önümleriň emele gelmeginiň töwekgelçiligini ýokarlandyryp biler. Şeýlelik bilen, kumen gidroperoksidiniň parçalanmagynda katalizatoryň howpsuz we yzygiderli dozasy, şeýle hem takyk proses seljermesi örän möhümdir.
Çöküşde howpsuzlyk dolandyryşy
CHP termiki taýdan durnuksyzdyr we işleniş we parçalanma wagtynda uly töwekgelçilik faktorlaryny döredýär. Bularyň arasynda onuň çalt ekzotermik reaksiýalara sezewar bolmak mümkinçiligi, katalitik gaçmaga duýgurlygy, hapalanmaga we ýerli gyzgyn nokatlara duýgurlygy bar. Dolandyrylmaýan CHP parçalanmasy basyşyň ýokarlanmagyna, enjamlaryň ýarylmagyna we howply zyňyndylara sebäp bolup biler.
Ulgamyň durnuklylygyny saklamak birnäçe esasy tejribelere esaslanýar. Lonnmeter ýaly içerki gözegçilik gurallary konsentrasiýa profilleri we prosesiň termal ýagdaýy barada real wagt maglumatlaryny berýär we adatdan daşary şertleri wagtynda anyklamagy üpjün edýär. Ýapyk proses ulgamlary täsiri we hapalanmany çäklendirýär. CHP-niň saklanýan temperaturasyny üns bilen gözegçilikde saklamak, inert atmosferany (azot ýaly) ulanmak we katalizatoryň artykmaç dozasynyň öňüni almak gaçýan reaksiýalaryň ähtimallygyny azaldýar. Kalorimetrik öňünden çaklama bahalary (adiabatik kalorimetriýany ulanmak bilen) prosese mahsus şertlerde parçalanmanyň başlanmagyny kesgitlemek we adatdan daşary ýagdaýlary sazlamak üçin giňden ulanylýar.
Proses dizaýny basyşyň ýokarlanmagyny dolandyrmak üçin bölmek we howa çykaryş ulgamlaryny öz içine alýar, şol bir wagtyň özünde temperatura gözegçilik edijileri we blokirleýjiler gyzgynlygyň mümkinçiligini azaldýar. Parçalanma reaksiýalary, adatça, ýylylygy çalt aýyrmak üçin niýetlenen reaktorlaryň içinde gözegçilikli üznüksiz akym astynda amala aşyrylýar. Bu çäreler aseton we fenol öndürmek üçin zerur bolan CHP-niň termiki parçalanmagynyň giň kumen proses ulgamynda netijeli we howpsuz bolmagyny üpjün edýär.
Kumene önümçilik prosesinde prosesleri optimizirlemek
Hasyllylygy we energiýa netijeliligini ýokarlandyrmak
Ýylylyk integrasiýasy kumeni öndürmek prosesinde ýylylyk netijeliligini ýokarlandyrmak üçin esasy usuldyr. Ýokary temperaturaly akymlardan ýylylyk energiýasyny yzygiderli dikeltmek we gaýtadan ulanmak arkaly zawodlar iýmitleri öňünden gyzdyryp, daşarky ulanyş sarp edilişini azaldyp we iş çykdajylaryny azaldyp bilerler. Iň täsirli ýylylyk integrasiýasy strategiýalary, adatça, iň ýokary dikeldilýän ýylylyk üçin gyzgyn we sowuk kompozit egrileri deňleşdirmek üçin çimdik seljermesi arkaly ýolbaşçylyk edilýän ýylylyk çalşyjy torlarynyň (HEN) dizaýnyny we optimizasiýasyny öz içine alýar. Mysal üçin, distillýasiýa we öňünden gyzdyrmak bölümlerinde gaýtadan gaýnadyjy we kondensator ýylylyk borçlaryny deňleşdirmek energiýany ep-esli tygşytlamaga we bug öndürmek arkaly emele gelýän parnik gazlarynyň zyňyndylaryny azaltmaga mümkinçilik berýär. Häzirki senagat mysallarynda ulanyş çykdajylarynyň 25% -e çenli azalandygy, energiýa çykdajylarynyň we daşky gurşawa laýyklygyň gönüden-göni peýdasynyň bardygy habar berildi.
Başga bir möhüm optimizasiýa ryçagy iýmiti gaýtadan işlemekdir. Kumen prosesinde benzolyň we propileniň doly konwersiýasy seýrek ýagdaýda bir reaktoryň geçişinde amala aşyrylýar. Reaksiýa girmedik benzol we kumeni gaýtadan işlemek arkaly proses netijeli reagent konwersiýasyny ýokarlandyrýar we katalizator serişdelerini has netijeli ulanýar. Bu çemeleşme diňe çig mal ýitgilerini azaltmak bilen çäklenmän, eýsem zawodyň umumy hasyllylygynyň ýokarlanmagyna hem goşant goşýar. Netijeli gaýtadan işlemek halkasynyň dizaýny basyşyň düşüşini minimallaşdyrmagy, düzümiň hakyky wagt gözegçiligini we akymlaryň takyk deňagramlylygyny göz öňünde tutýar. Gaýtadan işlemegiň dolandyrylyşynyň gowulanmagy katalizatoryň hapalanmagynyň töwekgelçiligini azaldýar we katalizator sikliniň ömrüni uzaldýar, bu bolsa işden çykma wagtyny we katalizatoryň ornuny tutýan çykdajylary azaldýar.
“Aspen Plus” we “MATLAB” ýaly eksergiýa seljeriş gurallary her bir zawodyň bölüminiň jikme-jik termodinamik seljermesini üpjün edýär. Barlaglar iň uly eksergiýa ýitgileriniň we şonuň üçin gowulandyryş mümkinçiliginiň ýokary temperatura distillýasiýa we bölmek bölümlerindedigini tassyklaýar. Şonuň üçin energiýa akymlaryny optimizirlemek we tutuş zawodyň içinde gaýtarmazlygy azaltmak üçin bu bölümleriň mukdary, simulýasiýa esasynda nyşana alynmagy ileri tutulýar.
Reaktoryň we distillýasiýa kolonnasynyň işleýşi
Reaktoryň ölçeglerini we dizaýnyny optimizirlemek maýa goýumlarynyň işleýiş netijeliligi bilen deňagramlylygyny üpjün etmek üçin örän möhümdir. Reaktoryň göwrümi, saklanýan wagty we katalizatoryň ýüklenmesi basyşyň aşa düşmegine ýa-da elektrik energiýasynyň aşa köp sarp edilmegine sebäp bolmazdan, ýokary bir gezeklik konwersiýalary üpjün etmek üçin sazlanmalydyr. Mysal üçin, reaktoryň diametriniň ulalmagy basyşyň düşmegini peseldip biler, ýöne netijesiz garyşdyrmaga sebäp bolup biler, has uzyn reaktorlar bolsa reaksiýanyň deňagramlylyk çäkleri we goşmaça önümleriň emele gelmegi sebäpli konwersiýany peseldýän derejä çenli gowulandyrýar.
Aşakdaky distillýasiýa sütünleri, esasanam çig distillýasiýa üçin, gaýnadyş gatnaşygynyň, iýmitlendirme ýeriniň, tabak aralygynyň we sütün basyşynyň iş sazlamasy kumeniň reaksiýa girmedik benzoldan, poliizopropilbenzoldan we beýleki goşmaça önümlerden has aýdyň bölünmegine mümkinçilik berýär. Netijeli distillýasiýa konfigurasiýasy diňe bir kumeniň dikeldilmegini artdyrman, eýsem gaýtadan gaýnadyjylara we kondensatorlara düşýän ýükü hem azaldýar, bu bolsa energiýa çykdajylarynyň azaldylmagyna gönüden-göni täsir edýär. Gapdal çekmeleriň ýa-da bölünen iýmitlendirme dizaýnlarynyň strategik ulanylmagy aseton we kumen ýaly ýakyn gaýnaýan komponentleriň arasyndaky bölünişi gowulandyryp, fenol we aseton bazary tarapyndan zerur bolan ýokary arassa fenol we aseton önümçiligini goldap biler.
Aşakda distillýasiýa sütüniniň energiýa profili görkezilýär, onda gaýtadan gaýnadyjydaky energiýa akymlary we kondensatordaky akymlar görkezilýär, şeýle hem esasy ýyladyş we sowadyş ulgamlaryna bolan umumy islegi azaldýan goşulan gapdal ýylylygy dikeltmek aýlawlary bilen.
Reaktoryň dizaýnynda innowasiýa
Soňky prosesleri güýçlendirmek strategiýalary kumen reaktor tehnologiýasyny täzeden düzýär. Mikroköpükli we kiçi reaktor ulgamlarynyň ulanylmagy reaksiýa berijileriň arasyndaky interfeýs gatnaşygyny artdyrýar, has çalt massa geçişini we ýokary selektiwligi gazanýar. Bu adaty bolmadyk reaktor formatlary konwersiýa maksatlaryny saklap ýa-da ondan ýokary derejede saklap, has pes ýaşaýyş wagtlarynda işläp bilýär, şeýlelik bilen sintezlenen önümiň birligine gerek bolan energiýa sarp edilişini azaldýar.
Mikroköpük reaktorlary temperatura üýtgemelerine has gowy gözegçilik edýär we katalizatorlary zäherläp ýa-da aşaky bölmegi kynlaşdyryp biljek agyr goşmaça önümleriň emele gelmegini azaldýar. Bu bolsa, gyzgyn nokatlary we basyşyň ýokarlanmagyny azaltmak arkaly howpsuzlygy ýokarlandyrýar we zyýanly gazlaryň, galyndy ýylylygyň we çig malyň aşa köp sarp edilişiniň azaldylmagy arkaly daşky gurşawa täsir edýän täsiri azaldýar. Mundan başga-da, kiçi reaktorlar fenol we aseton önümçiligine bolan üýtgeýän bazar islegine laýyk gelýän, elýeterli bahadan ölçeklendirilýän, merkezi däl, modully zawodlaryň arhitekturasyny döretmäge mümkinçilik berýär.
Bu innowasiýalar kumen oksidlenmesinde we gidroperoksid parçalanmasynda reaktoryň netijeliligi we prosesiň durnuklylygy üçin täze ölçeg döredýär, fenol-aseton bilelikdäki önümçiligini optimizirleýär we aseton arassalaýyş usullarynda we keton arassalaýyş proseslerinde talap edilýän önümiň arassalygynyň barha berk standartlaryna laýyk gelýär.
Bu proses optimizasiýa taktikalaryny ulanmak arkaly önüm öndürijiler kumen prosesiniň berk howpsuzlyk standartlaryndan ödün bermezden energiýa netijeliligi, zawodyň öndürijiligi, arassalyk maksatlary we durnuklylyk arasynda ýokary deňagramlylyga ýetip bilerler.
Aşaky işleme: Fenol we aseton bölmek
Kumen gidroperoksidiniň parçalanmagyndan soň fenol we asetony bölmek distillýasiýa we arassalamak ädimleriniň berk yzygiderliligini talap edýär. Energiýanyň we önümiň netijeli dolandyrylmagy uly göwrümli fenol we aseton önümçiliginde prosesiň dizaýnyny we işleýiş usullaryny kemala getirýär.
Önümi bölmegiň yzygiderliligi
Aşakdaky bölüm fenol, aseton, suw, α-metilstirol, kumen, benzol we beýleki kiçi goşmaça önümleri öz içine alýan çig reaktor çykyşyny arassalamakdan başlaýar. Reaktordan çykanda, garyndy neýtrallaşdyrylýar we köp suw bar bolsa, faza bölünişi geçirilýär.
Ilkinji bölmek üçin aseton aýrylýar. Asetonuň gaýnama temperaturasy pes (56 °C) sebäpli, ol adatça ýokary gaýnaýan organiki fazanyň galan böleginden ýokardan distillasiýa edilýär. Bu çig distillasiýa sütununda amala aşyrylýar, bu ýerde aseton, suw we ýeňil garyndylar ýokardan geçýär we agyr birleşmeleri bolan fenol aşaky önüm hökmünde galýar. Üstki asetonda suw we beýleki ýeňil uçlaryň yzlary saklanyp biler, şonuň üçin ol soňra guradylyp we arassalanyp bilner - eger örän ýokary arassalyk gerek bolsa, azeotropik ýa-da ekstraktiw distillasiýa arkaly - emma köp täjirçilik operasiýalarynda adaty distillasiýa ýeterlikdir.
Fenol baý galyndy distillýasiýa sütunlarynyň yzygiderliliginde has-da arassalanýar. Birinjisi galan aseton, benzol we ereýän gazlar ýaly ýeňil uçlary aýyrýar. Indiki fenol sütun esasy bölmegi üpjün edýär, arassa fenoly berýär we sütun aşagyndaky ýokary gaýnaýan goşmaça önümleri bölýär. Köp gurluşlarda α-metilstiren ýaly gymmatly goşmaça önümler hem gapdaldan çekmek ýa-da soňraky distillýasiýa ädimleri arkaly gaýtadan alynýar. Bu sütunlar bölmegiň netijeliligini ýokarlandyrmak we önüm ýitgilerini azaltmak üçin hasaplanan basyşlarda we temperatura tertibinde işleýär.
Distillýasiýa kolonkasy we çig distillýasiýa kolonkasynyň iş görkezijileri
Distillýasiýa kolonkalary aseton we fenol arassalaýyşynda esasy orun eýeleýär. Olaryň dizaýny we işleýşi kumen öndürmek prosesinde arassalyga, hasyllylyga we energiýa sarp edilişine gönüden-göni täsir edýär.
Asetony aýyrmak üçin, çig distillýasiýa kolonkasy aseton bilen fenolyň arasyndaky üýtgewsizlik aralygyny göz öňünde tutup, ýokary bölmek netijeliligini üpjün etmelidir. Netijeli tagtalary ýa-da ýokary öndürijilikli gaplamalary bolan beýik sütunlar ulanylýar. Energiýa integrasiýasy örän möhümdir; ýokardaky bugdan çykýan ýylylyk iýmitleri öňünden gyzdyryp ýa-da gaýtadan gaýnadyjy konturlarda dikeldilip bilner, bu bolsa umumy energiýa sarp edilişini azaldýar, bu bolsa esasy zawodlarda ýylylyk integrasiýasy ornaşdyrylandan soň energiýa sarp edilişiniň 15% azalandygyny habar berýän proses simulýasiýa barlaglarynda subut edilýär ([Himiýa inženerçiliginiň öňegidişligi, 2022]).
Işleýiş kynçylyklaryna, esasan, aseton bilen suwuň arasynda azeotrop emele gelmegi girýär. Bu doly bölünmegi kynlaşdyryp bilse-de, senagat ölçeglerinde deňeşdirme üýtgewsizligi adatça adaty rektifikasiýanyň peýdasyna bolýar. Aseton bugunyň ýitmeginiň öňüni almak we termodinamik hereketlendiriji güýçleri saklamak üçin basyş gözegçiligi örän möhümdir. Ýokarky we aşaky taraplarda takyk temperatura dolandyryşy önümleriň termiki taýdan zaýalanmazdan maksatly düzümleriň gazanylmagyny üpjün edýär.
Fenol distilýasiýasynyň öz çäklendirmeleri bilen ýüzbe-ýüz bolýar. Fenolyň ýokary gaýnama temperaturasy we oksidlenmäge duýgurlygy, köplenç ýörite erginleri ulanyp, sütün içki bölekleriniň korroziýa garşy durmalydygyny aňladýar. Sütün basyşy energiýa çykdajylaryny deňleşdirmek we parçalanma töwekgelçiliklerini azaltmak üçin sazlanýar. Termal polimerleşmäge meýilli önümler, mysal üçin α-metilstirol, gyssagly aýrylýar we goşmaça reaksiýalary basyp ýatyrmak üçin sowadylýar.
Sütünleriň işini takyk sazlamak, arassalyk maksatlaryna we sütün massasynyň deňagramlylygyna yzygiderli ýetilmegini üpjün etmek üçin çylşyrymly proses dolandyryşlary we liniýa içi ölçeg enjamlary - meselem, Lonnmetr liniýa içi dykyzlyk we ýapyşyklyk ölçeýjileri - yzygiderli ulanylýar.
Gidroperoksid parçalanmasy we önümiň dikeldilmegi bilen integrasiýa
Parçalanma, bölüniş we arassalaýyş bölümleriniň üznüksiz integrasiýasy kumen prosesi üçin örän möhümdir. Reaksiýa çykan suwlar gönüden-göni aşaky bölünişe gidýär. Çalt geçiş islenilmeýän goşmaça reaksiýalary ýa-da polimerleşmegi azaldýar.
Her bir bölmek basgançagy indiki basgançak bilen berk baglanyşyklydyr. Üstki aseton çalt kondensasiýa edilýär we uçujy ýitgileriň öňüni almak üçin ýygnalýar. Fenol we goşmaça önümler soňra arassalaýyş basgançaklaryna goşulýar. Gymmatly goşmaça önümler alnan ýerlerde, olaryň aýrylyş akymlary jikme-jik faza we düzüm seljermesinden soň alynýar.
Esasy ileri tutulýan ugur ýeňil uçlaryň (aseton/suw fraksiýasy) we agyr hapalanmalaryň (reaksiya geçirmedik kumen, smolalar) arasyndaky özara hapalanmanyň öňüni almakdyr. Bu sütünleriň içinde köp sanly bug-suwuk deňagramlylyk tapgyrlary we yzyna gaýtdyrylýan akymlary ulanmak arkaly gazanylýar. Turbalar we gaplar saklanmagy we gysga birikmegi azaltmak üçin niýetlenendir.
Optimallaşdyrylan zawodlarda aseton we fenolyň dikeldilme derejesi 97% -den geçýär, ýitgiler esasan gaça durup bolmajak arassalaýyş akymlary we yzly uçujylyk bilen çäklenýär. Prosesiň dowamynda emele gelýän, ereýän organiki maddalary öz içine alýan hapa suwlar aýry saklanýar we kadalaşdyryjy talaplara laýyk gelmek üçin ösen arassalaýyş ulgamlaryna iberilýär.
Netijeli integrasiýa esasy üýtgeýänleriň üznüksiz gözegçiligine daýanýar: Lonnmeter ýaly içerki ölçeglerden alynýan dykyzlyk we ýapyşyklyk görkezijileri iýmitiň hilini we önümiň arassalygyny real wagt režiminde barlaýar, bu bolsa iň ýokary hasyllylyk we iş howpsuzlygy üçin yzyna gaýtmak gözegçiligini üpjün edýär.
Fenol-aseton önümçiliginde netijeli proses dizaýny berk bölmek yzygiderliligine, energiýany optimizirlenen distilleýasiýa, reaksiýanyň we arassalamagyň ýakyn integrasiýasyna, şeýle hem yzygiderli içerki gözegçilikde saklanmaga esaslanýar, bu bolsa prosesiň ykdysadyýatyny we önümiň hilini goldaýar.
Asetony arassalamak üçin öňdebaryjy usullar
Fenol-aseton bilelikde öndürilenden soň, kumen prosesi arkaly asetony arassalamak önümiň hiline berk talaplar bilen kesgitlenýär. Asetony arassalamagyň degişli usulyny saýlamak soňky ulanylyşyň arassalyk talaplaryna, kadalaşdyryjy çäklendirmelere we kumen gidroperoksidiniň parçalanmagy we ýokarky akym reaksiýalary wagtynda döredilen garyndy profiline baglydyr.
Asetony arassalamagyň esasy ýörelgeleri
Kumen oksidleşmesinden alnan çig aseton suwuň, fenolyň, α-metilstirolyň, kumeniň, asetofenonyň, karboksil kislotalarynyň, aldegidleriň we beýleki kislorodly organiki maddalaryň ep-esli mukdaryny öz içine alýar. Aşakdaky arassalaýyş bu hapaçylyklary aýyrmak üçin niýetlenendir. Esasy tapgyrlaýyn distillasiýadyr:
- Başlangyç sütunlar agyr we ýokary gaýnaýan garyndylary — esasan fenol, α-metilstirol, asetofenon we gatrany emele getirýän maddalary — aşaky bölegi çekmek arkaly aýyrýar. Orta fraksiýa aseton-suw azeotropyny öz içine alýar, ýeňil uçlar bolsa (reaksiya geçirmedik kumen ýaly) indiki bölümlerde ýokardan fraksiýa edilip bilner.
Azeotropik distillýasiýa köplenç kyn aseton-suw garyndylaryny bölmek üçin möhümdir, azeotropik düzümi bozmak we aseton arassalygyny ýokarlandyrmak üçin uglewodorod siňdirijisini ulanmak gerek. Garyndylaryň gaýnama temperaturalary meňzeş bolan ýerlerde, ekstraksion distillýasiýa - glikollar ýa-da ýörite erginler bilen - ulanylýar. Bu ýerde goşundy deňeşdirme uçujylyklary üýtgedýär, ýakyn baglanyşykly organiki maddalaryň netijeli bölünmegine we asetonyň önümçiliginiň iň ýokary derejä çykarylmagyna ýardam edýär.
Distilleýasiýadan başga-da, adsorbsiýa arassalaýyş ädimleri galan fenol we polýar birleşmeleri aýyrýar. Aktiwleşdirilen uglerod, silika geli we ion alyş-çalyş smolalary bu roly sütun tapgyrlarynyň arasynda ýa-da ondan soň ajaýyp ýerine ýetirýär. Kislotaly organiki maddalar bar bolan ýerlerde, proses soňky distilleýasiýadan öň duzlary we kislotalary aýyrmak üçin kaustik soda bilen neýtrallaşdyrmagy we soňra suwly ýuwmagy öz içine alyp biler.
Ýokary arassalykdaky aseton (köp senagat ýa-da laboratoriýa talaplary üçin ≥99.5 agramlyk%) suwuň (<0.3 agramlyk%), fenolyň (<10 ppm), agyr aromatik maddalaryň (<100 ppm) we umumy uçujy däl maddalaryň (<20 ppm) talaplaryna laýyk gelmegini üpjün etmek üçin inçe süzgüçleme we ösen adsorbsiýany öz içine alýan soňky "jylalamak" tapgyryndan geçýär. Bu elektronika ýa-da derman derejeli aseton üçin örän möhümdir.
Distillýasiýada optimizasiýa we näsazlyklary çözmek
Aseton distillýasiýa prosesiniň netijeliligi distillýasiýa kolonkasynyň takyk dizaýnyna we tertipli işlemegine baglydyr. Fraksiýa kolonkalary güýçli massa geçişini we optimal bölünişi üpjün etmek üçin ölçegleri we işleýiş usullary bilen üpjün edilýär. Arassalygy we hasyllylygy iň ýokary derejä çykarýan birnäçe strategiýalar:
- Köp sanly tabaklar ýa-da ýokary netijeli gurluşly gaplama bolan beýik sütunlar, esasanam aseton-suw ýa-da aseton-kumen gaýnama nokatlary ýakyn bolan ýerlerde has aýdyň bölünişi üpjün edýär.
- Gaýtadan gazanlar we kondensatorlar arasyndaky ýylylyk integrasiýasy (meselem, bug gaýtadan kompressiýa ýa-da ýylylyk çalşyjylar arkaly) energiýa sarp edilişini azaldýar we temperaturany durnuklaşdyrýar, bu bolsa yzygiderli bölünmegi goldaýar.
- Dykyzlygyň we düzümiň yzygiderli gözegçiligi (Lonnmeter ýaly gurallar bilen) arkaly yzyna gaýtma gatnaşygynyň we önümiň çekilme tizliginiň inçe sazlanmagy, her bir partiýanyň berk arassalyk ölçeglerine laýyk gelmegini üpjün edip, çalt sazlamaga we önümiň takyk nyşana alynmagyna mümkinçilik berýär.
Distilýasiýa bilen baglanyşykly ýygy-ýygydan ýüze çykýan meselelere sütünleriň suw basmagy, köpüklenme we galyndylaryň toplanmagy girýär:
Sütün suw basmagy akym tizligi gaty ýokary bolsa ýüze çykýar — suwuklyk aşak däl-de, ýokary tarap hereket edýär, bu bolsa bölüniş netijeliligini ep-esli peseldýär. Muny çözmek üçin geçirijiligi azaltmak ýa-da gaýtdyş gatnaşyklaryny sazlamak gerek. Köpüklenme ýokary bug tizliginden ýa-da ýüzleý işjeň maddalaryň (meselem, smolalaryň ýa-da fenol yzlarynyň) bolmagyndan ýüze çykýar. Köpüklenme garşy serişdeler, sütün profillerini üns bilen düzmek we proses akymlarynyň tapgyrlaýyn girizilmegi dowamly köpüklenme prosesini ýeňilleşdirip biler.
Galyndylaryň toplanmagy, köplenç distillýasiýa enjamynyň iň aşaky tabalarynda ýa-da gaýtadan gaýnadyjysynda duş gelýär, oligomerleşme önümlerinden ýa-da gudradan gelip çykýar. Düýpki önümi wagtal-wagtal aýyrmak, yzygiderli arassalamak we temperatura profillerini çäklerde saklamak gudranyň emele gelmegini azaldýar we sütünleriň uzak wagtlap işlemegini üpjün edýär.
Azeotroplary bölende ýa-da ýakyn gaýnaýan hapaçylyklary dolandyranda, adaty tabaklar ýokary netijeli gaplama materiallary bilen çalşyrylyp bilner. Sütün boýunça temperatura we basyş profilleri berk penjirelerde saklanýar. Awtomatlaşdyrylan enjamlar - meselem, yzygiderli dykyzlyk ölçegleri - operatorlara spesifikasiýadan daşary önümi çalt kesgitlemäge we real wagtda jogap bermäge mümkinçilik berýär, bu bolsa iş netijeliligini we hasyllylygy ýokarlandyrýar.
Fenol we aseton önümçiligi üçin köp tapgyrly aseton distilýasiýasyny we arassalamagyny görkezýän ýönekeýleşdirilen akym diagrammasy (standart tejribä esaslanýan öz çyzgym)
Bu ösen aseton arassalaýyş usullarynyň bilelikdäki täsiri kumen öndürmek prosesinden çykýan goşmaça önümleriň howpsuz işlenilmegini, aseton we fenol bazarynyň standartlaryna ygtybarly laýyk gelmegini we daşky gurşawa täsiriň azalmagyny üpjün edýär.
Senagat optimizasiýasy we durnuklylygy üçin täsirler
Kumen öndürmek prosesinde, proses dizaýnyny, katalizi we bölmek saýlamalaryny serişdeleriň netijeliligi bilen berk baglanyşdyrmak möhümdir. Integrasiýalaşdyrylan proses dizaýny fenol-aseton bilelikde öndürmegiň her tapgyrynda hasyllylygy ýokarlandyrmak we galyndylary azaltmak üçin reaksiýa inženerçiligini, bölmek tehnologiýasyny we energiýany gaýtadan dikeltmek usullaryny sazlaýar. Berk gaty kislota katalizatorlary (şol sanda seolitler we geteropoliasidler) ýaly ösen katalitik ulgamlary ornaşdyrmak arkaly operatorlar kumen gidroperoksid parçalanmasynda has ýokary selektiwlige ýetýärler we α-metilstirol we asetofenon ýaly goşmaça önümleriň emele gelmegini azaldýarlar. Bu selektiwligiň ýokarlandyrylmagy diňe bir prosesiň hasyllylygyny ýokarlandyrman, eýsem galyndylaryň akymyny azaltmak arkaly durnuklylygy goldaýar.
Gidroperoksid parçalanma katalizatorlaryny saýlanda, prosesiň güýçlendirilmegi möhüm rol oýnaýar. Mysal üçin, birmeňzeş we geterogen kataliziň aýratynlyklaryny özünde jemleýän gibrid katalitik çemeleşmeler, iş çeýeliginiň ýokarlanmagy we katalizatoryň ömrüniň uzaldylmagy sebäpli has köp ulanylýar. Şeýle-de bolsa, katalizatoryň dizaýny ýokary işjeňligi we durnuklylygy kokslaşmak we garyndylar bilen zäherlenmek ýaly meselelere garşy utgaşdyrmaly, katalizatoryň minimal dolanyşygyny we ulanylan katalizatoryň taşlanmagyndan daşky gurşawa düşýän ýükü üpjün etmelidir. Dowam edýän katalizator innowasiýalary serişdeleriň netijeliligine gönüden-göni täsir edýär, çig mal ýitgilerini azaldýar we peýdaly zatlara bolan islegleri azaldýar.
Proses dizaýnynyň integrasiýasy, esasanam asetony arassalamak we asetony distillirlemek prosesi mahalynda, senagat optimizasiýasy üçin örän möhüm bolmagynda galýar. Öňdebaryjy distillasiýa sütunlarynyň dizaýnlarynyň - meselem, bölüji diwar sütunlarynyň - we energiýa tygşytlaýjy membrana esasly bölünişleriň ornaşdyrylmagy tygşytly we durnukly işlemegi üpjün edýär. Mysal üçin, bölüji diwar sütunlary çig distillasiýa sütunynyň işini ýeňilleşdirýär, bu bolsa däp bolan köp sütunly gurluşlara garanyňda 25% -e çenli energiýa tygşytlaýar, şeýle hem fiziki zawod giňişligini boşadýar. Mundan başga-da, çimdik analizi ýaly usullar bilen dolandyrylýan çylşyrymly ýylylyk integrasiýa strategiýalary bug sarp edilişiniň 20% -den geçendigini görkezdi, bu bolsa fenol we aseton önümçilik meýdançalarynyň täzelenmegi bilen subut edildi. Bu çäreler parnik gazlarynyň zyňyndylarynyň azalmagyna we gazylyp alynýan ýangyçdan alynýan bug çeşmelerine garaşlylygyň azalmagyna getirýär.
Suw we ýylylyk integrasiýasy kumeniň oksidlenme prosesinde we ondan soňky bölüniş tapgyrlarynda serişdeleriň netijeliligini has-da ýokarlandyrýar. Kaskad gaýtadan ulanmak ulgamlary we strategik taýdan ýerleşdirilen söndüriş zolaklary hapa suwlaryň çykarylyşyny 40% çenli azaldyp, hapa suwlaryň möçberini we hapalanma intensiwligini azaldyp biler. Bu, esasan hem, hapa suwlaryň çykarylyşyna we uglerod zyňyndylaryna çäklendirmeleriň güýçlendirilýän esasy fenol we aseton bazarlarynda ösýän kadalaşdyryjy çarçuwalara laýyk gelmek üçin örän möhümdir.
Kumen prosesini ulanýan fenol-aseton bilelikdäki önümçiliginde kadalaşdyryjy we daşky gurşaw meseleleri aýratyn üns berilýär. Kumen gidroperoksidi ýaly howply ara önümlere berk gözegçilik etmek, ýokary töwekgelçilikli işler wagtynda takyk proses gözegçiligini we hakyky wagt režiminde howpsuzlyk gözegçiligini talap edýär. Daşky gurşaw düzgünleri, esasanam Demirgazyk Amerika we Ýewropa ýurisdiksiýalarynda, zyňyndylary arassalamak, zyňyndylary gözegçilik etmek we eriji/ýylylyk gaýtadan işlemek üçin talaplary ýokarlandyrýar. Laýyklyk strategiýalary irki tapgyrdaky proses dizaýnyna ornaşdyrylan bolup, köplenç zawodlaryň düzülişine we tehnologiýa saýlamagyna gönüden-göni täsir edýän proses massasynyň intensiwlik ölçeglerini we ömür döwrüniň seljermesini öz içine alýar.
Real wagt gözegçiligi we proses optimizasiýasy netijeliligi saklamak we öňüni alyp bolmajak proses ýitgilerini azaltmak üçin möhümdir. Mysal üçin, Lonnmeter-den alynýan dykyzlyk ölçeýjileri we ýapyşyklyk ölçeýjileri aseton we fenol önümçilik tapgyrynyň dowamynda reaksiýanyň we bölüniş parametrleriniň üznüksiz, ýerinde gözegçilik edilmegine mümkinçilik berýär. Önümiň we goşmaça önümleriň konsentrasiýalaryny takyk yzarlamak arkaly operatorlar möhüm üýtgeýjileri - meselem, gaýtdyş gatnaşyklary, distillasiýada kesiş nokatlary we katalizator dozasy ýaly - sazlap bilerler, şeýdip energiýa sarp edilişini azaldýarlar we tehniki taýdan laýyk gelmeýän ýa-da galyndylaryň möçberini çäklendirýärler.
Senagat distillýasiýa usullarynyň ulanylmagy, real wagt režiminde sensor maglumatlary bilen goldanylýar, şeýle hem näsazlyklaryň ýüze çykmagynda näsazlyklary düzetmegi we ýapmagy çaltlaşdyrýar. Kampaniýadan kampaniýa üýtgeýjiliginiň azalmagy we tapgyrlaýyn gaýtadan öndürilmegiň ýokarlanmagy bilen operatorlar göni çykdajylary tygşytlamagy, çig mal gorlarynyň azalmagyny we daşky gurşawyň bozulmalarynyň azalmagyny gazanýarlar. Netijede, takyk ölçeg tehnologiýalary bilen katalizirlenen real wagt režiminde proses optimizasiýasy bäsdeşlige ukyply, laýyk we durnukly fenol we aseton önümçiligi üçin zerur bolup galýar.
Köp soralýan soraglar (Köp berilýän soraglar)
Kumen prosesi näme we ol fenol-aseton bilelikde öndürilmegi üçin näme üçin möhüm?
Kumen prosesi, Hok prosesi diýlip hem atlandyrylýar, fenol we asetony bir bitewi yzygiderlikde bilelikde öndürmegiň senagat usulydyr. Ol alkilleşdirme bilen başlaýar, bu ýerde benzol propilen bilen reaksiýa girip, seolitler ýa-da fosfor turşusy ýaly gaty kislota katalizatorlaryny ulanyp kumen öndürýär. Soňra kumen howa bilen oksidlenip, kumen gidroperoksidini emele getirýär. Bu aralyk önüm kislota katalizlenen bölünmeden geçýär we fenol we asetony takyk 1:1 molar gatnaşykda emele getirýär. Bu proses möhümdir, sebäbi ol global fenol we aseton önümçiliginde agdyklyk edýär, ýokary hasyl netijeliligini we serişdeleriň integrasiýasyny üpjün edýär. 2023-nji ýyla çenli global fenolyň takmynan 95% -i şu proses arkaly öndürilýär, bu bolsa onuň senagat we ykdysady merkezini nygtaýar.
Kumen gidroperoksidiniň parçalanmagy prosesiň howpsuzlygyna we hasyllylygyna nähili täsir edýär?
Kumen gidroperoksidiň parçalanmagy örän ekzotermik täsir edýär we uly ýylylyk bölüp çykarýar. Eger üns bilen dolandyrylmasa, ol termal gaçyşlara, partlamalara ýa-da ýangynlara sebäp bolup biler - bu bolsa prosesiň dizaýnyna we iş tertibine berk talaplary goýýar. Gidroperoksidiň parçalanmagy katalizatorlarynyň üns bilen saýlanmagy we reaksiýa şertleriniň berk gözegçiligi howpsuz işlemek üçin örän möhümdir. Temperaturany we reaksiýa tizligini gözegçilikde saklamak fenolyň we asetonyň önümçiliginiň iň ýokary derejede saklanmagyny üpjün edýär, şol bir wagtyň özünde goşmaça önümleriň emele gelmegini we howpsuzlyk töwekgelçiliklerini azaltmaga mümkinçilik berýär. Senagatyň iň gowy tejribesi üznüksiz ulgam gözegçiligini, adatdan daşary ýagdaýlarda söndürmegi we ekzotermikligi dolandyrmak we islendik basyşyň ýokarlanmalaryny saklamak üçin ygtybarly reaktor dizaýnyny öz içine alýar.
Çig distillýasiýa kolonkasy kumen öndürmek prosesinde nähili rol oýnaýar?
Çig distillýasiýa kolonkasy gidroperoksid bölünenden soň esasy birlik bolup durýar. Ol fenol, aseton, reaksiýa girmedik kumeni we kiçi goşmaça önümleri bölýär. Çig distillýasiýa kolonkasynyň netijeli işlemegi önümiň gaýtadan dikeldilmegini ýokarlandyrýar, energiýa sarp edilişini azaldýar we soňraky arassalamak tapgyrlaryna gönüden-göni girýän akymlary öndürýär. Distillýasiýa kolonkasynyň dizaýny we işlemegi dürli düzüm bölekleriniň gaýnama nokatlaryny hasaba almaly, bu bolsa temperatura we basyş gözegçiliginde takyklygy talap edýär. Distillýasiýadaky näsazlyklar önümiň ýitgilerine, hapalanmagyna ýa-da artykmaç ulanyş çykdajylaryna sebäp bolup biler.
Fenol-aseton önümçiliginde asetony arassalamak näme üçin zerur?
Kumen prosesinden alynýan aseton dürli garyndylary öz içine alýar: goşmaça reaksiýa önümleri (metil izobutil keton, izopropanol ýaly), suw we oksidlenme we bölünme wagtynda emele gelýän organiki kislotalar. Aseton derman serişdelerinde, erginlerde we plastmassalarda ulanyş üçin berk senagat standartlaryna laýyk gelmegi üçin berk arassalamak zerurdyr. Distilýasiýa sütünleri arkaly berk fraksiýalaşdyrmak ýaly arassalaýyş prosesleri bu garyndylary aýyrýar. Arassa aseton şeýle hem has ýokary bazar bahasyny getirýär we netijeli arassalamagyň ykdysady esaslandyrmasyny güýçlendirýär.
Proses integrasiýasy we reaktor innowasiýalary kumen prosesiniň ykdysady we ekologiýa taýdan nähili gowulandyryp biler?
Proses integrasiýasy energiýa sarp edilişini azaltmak üçin ýylylygy dikeltmek, reaksiýa girmedik materiallary gaýtadan işlemek we enjamlaryň işini ýeňilleşdirmek mümkinçiliklerini ulanýar. Mysal üçin, reaksiýa ýylylygynyň eksportyny integrasiýa etmek ýa-da distillasiýa yzygiderliliklerini birleşdirmek ýangyç we kommunal çykdajylary azaldyp biler. Mikroköpük reaktorlar ýaly öňdebaryjy tehnologiýalaryň ornaşdyrylmagy massa geçirijiligini gowulandyrýandygyny, oksidlenme netijeliligini ýokarlandyrýandygyny we galyndylaryň emele gelmegini azaldýandygyny görkezdi. Bu innowasiýalar umumylykda zyňyndylary we hapa suwlaryň emele gelmegini azaltmak arkaly daşky gurşawa täsiri azaldýar, şeýle hem umumy gaýtadan işlemek çykdajylaryny azaldýar, fenol-aseton bilelikdäki önümçiligini has durnukly we ykdysady taýdan ygtybarly edýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 19-njy dekabry
