Проєкт відділення гідродеалкілювання фракції С6-С8 продуктивністю за бензеном 136000 т/рік

Abstract

Гідродеалкілування ароматичних вуглеводнів є одним із провідних методів промислового добування бензену – важливої органічної сполуки, яка слугує базовою хімічною речовиною у нафтохімічній, фармацевтичній та пластмасовій промисловості.[1] В сучасних умовах дефіциту бензену та надлишку його похідних зростає інтерес до створення ефективних технологій його отримання. Один із способів - гідродеалкілування фракції С6-С8 ( яка містить толуен, етилбензен, ксилени та інші ароматичні вуглеводні), що дозволяє з високою селективністю отримати технічний бензен із вмістом понад 98%.[2] У роботі наведено аналіз існуючих методів добування бензену, а саме HAD, THD, каталітичний риформінг, піроліз, коксування вугілля. Обґрунтовано вибір саме процесу гідродеалкілування як найефективнішого з огляду на якість продукту та простоту рекуперації водню[3]. Розроблено технологічну схему установки, що передбачає попереднє гідрування стирену, каскадне гідродеалкілування на каталізаторі (Cr2O3/Al2O3), відділення цільового продукту шляхом стабілізації й ректифікації. Виконано розрахунок матеріального та теплового балансів, на основі яких проведено технологічні розрахунки та підібрано основне обладнання (реактори гідрування та гідродеалкілування, теплообмінники, колони). Селективність процесу сягає 98-99%, чистота технічного бензену – понад 98%, глибина перетворення ароматичних вуглеводнів – до 90% [4]. Запропоноване компонування відповідає вимогам GMP та українським будівельним нормам. 7 В економічному розділі обґрунтовано доцільність реалізації прєкту з урахуванням вартості сировини,обладнання, енергоресурсів та заробітної плати. За попередніми розрахунками проєкт демонструє високу рентабельність. Також розглянуто питання охорони праці, включаючи вибохо- та пожежонебезпеку процесу. Об’єкт дослідження – процес гідродеалкілювання фракції С6-С8. Предмет дослідження – технологічні, матеріальні та теплові параметри процесу виробництва бензену. Мета дослідження – розробити проєкт відділення гідродеалкілювання фракції С6-С8 з продуктивністю 136 000 т/рік за бензеном.

Hydrodealkylation of aromatic hydrocarbons is one of the leading industrial methods for obtaining benzene — a valuable organic compound serving as a basic chemical building block in the petrochemical, pharmaceutical, and plastics industries[1]. In modern conditions of benzene shortage and excess of its derivatives, there is growing interest in the development of efficient production technologies. One of these is the hydrodealkylation of the C6–C8 fraction (containing toluene, ethylbenzene, xylenes, and other aromatics), which enables the selective production of technical-grade benzene with a purity above 98% [2] This work presents an analysis of existing benzene production methods, including HAD, THD, catalytic reforming, pyrolysis, and coal coking. The choice of hydrodealkylation is justified as the most efficient in terms of product quality and hydrogen recovery simplicity [3] A technological process scheme was developed, incorporating the preliminary hydrogenation of styrene, cascade hydrodealkylation over a Cr?O?/Al?O? catalyst, and the separation of the target product by stabilization and rectification. Material and energy balances were calculated, followed by process computations and selection of the core equipment (hydrogenation and hydrodealkylation reactors, heat exchangers, and columns). The process achieves selectivity of 98–99%, benzene purity above 98%, and conversion of aromatic hydrocarbons up to 90% [4]. The proposed layout meets GMP requirements and complies with Ukrainian building regulations. 5 The economic section substantiates the feasibility of project implementation, taking into account the cost of raw materials, equipment, energy resources, and labor. Preliminary calculations indicate high profitability. The study also considers occupational safety issues, including explosion and fire hazards of the process. Study object – hydrodealkylation of the C6–C8 fraction. Scope of research – technological, material, and thermal parameters of the benzene production process. Goal of research – to develop a design of the C6–C8 hydrodealkylation department with an output of 136,000 tons of benzene per year. Key words: benzene, hydrodealkylation, C6–C8 fraction, catalyst, process scheme, material balance. 1.Weissermel, K., & Arpe, H.-J. (2008). Industrial Organic Chemistry (4th ed.). Wiley-VCH. 2.Rahman, M. M., & Zhang, J. (2022). Catalytic hydrodealkylation of toluene: A review. Chemical Engineering Journal, 435, 135017. Https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.135017 3.Smith, J. M., & Van Ness, H. C. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (7th ed.). Mcgraw-Hill. 4.Cheremisina, O. V., Malkova, A. N., & Ryabchikova, A. V. (2019). Hydrodealkylation of alkylbenzenes: Analysis of process efficiency. Petroleum Chemistry, 59(2), 117–125.