Раздел 3. Производство ароматических соединений

Раздел 3. Производство ароматических соединений

3.1. Производство бензола

Бензол (химическая формула C₆H₆, структурная формула ) выпускается промышленностью в виде прозрачной жидкости.

Бензол является важным крупнотоннажным продуктом органического синтеза, поскольку он используется в качестве сырья для производства широкого ассортимента продукции. Примерно половина бензола используется для получения стирола через производство этилбензола (разделы 3.2, 3,3). К другим видам использования бензола относятся производство изопропилбензола (кумола), который используется в совместном производстве фенола и ацетона (разделы 3.4, 3.6), циклогексана, который служит сырьем получения капролактама (раздел 6.3), а также фармацевтическое производство.

Мировое производство бензола в 2015 году составило более 60 млн т.

Основными процессами получения бензола в России и за рубежом являются технологии переработки риформата (продукта каталитического риформинга, технология рассмотрена в соответствующем разделе справочника ИТС НДТ-30 "Переработка нефти"), пиролизного бензина (пиробензина) и сырого каменноугольного бензола.

3.1.1. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

3.1.1.1. Гидродеалкилирование алкилбензолов и выделение бензола из пироконденсата

Получение бензола из пиробензина осуществляют с применением технологий экстрактивной ректификации (Morphylane ThyssenKrupp, Distapex Lurgi, GT-BTX GTC), гидродеаклилирования алкилароматических углеводородов (Detol, Litol, Pyrotol, Axens).

В России получение бензола из пиробензина осуществляется термическим и каталитическим гидродеалкилированием гидрированной пиролизной фракции С6-С8. Технологии гидроалкилирования алкилбензолов с узлом экстракции описаны в разделах 10.3.4, 10.3.5.

Пиролизный бензин направляют в ректификационную колонну-депентанизатор для выделения верхом фракции С5. Депентанизированный пиробензин направляют на ректификацию под вакуумом, где верхом выделяют фракцию БТК-фракцию, которая состоит преимущественно из бензола (50 %), алкилароматических углеводородов С7-С8 (30-40 %) и неароматических углеводородов С6-С8. Полученную БТК-фракцию направляют на двухстадийную гидроочистку в жидкой и/или газообразной фазах при давлениях 3,8-4,8 МПа и температурах 60-300 °С.

Гидроочищенную БТК-фракцию (гидрогенизат) в смеси с водородсодержащим газом направляют в термические или каталитические реакторы гидродеалкилирования, где происходит процесс гидрокрекинга парафиновых и циклопарафиновых углеводородов до метана и этана, и гидродеалкилирования толуола, этилбензола, ксилолов с образованием бензола. Разложение парафиновых и нафтеновых углеводородов позволяет выделить бензол методом обычной ректификации. Процесс гидродеакилирования проводят при давлениях 2-3 МПа, температурах 580-630 °С на входе реактора и 700-730 °С на выходе. Мольное соотношение водород:углеводороды С6-С8 = 4,5:1.

Гидродеалкилат направляют на стабилизацию для удаления водородсодержащего газа и растворенных легких углеводородов сепарацией и ректификацией. Стабилизированный гидродеалкилат направляют в ректификационную колонну предварительного выделения высококипящей фракции, которую направляют в ректификационную колонну смолоотделения для удаления тяжелых смол гидродеалкилирования. Верхний продукт колонны смолоотделения, состоящий преимущественно из бифенила и нафталина, возвращают в качестве рециклового сырья в реактор гидродеалкилирования.

Очищенный от смол гидродеалкилат подвергают тонкой очистке от следов олефинов и смол на отбеливающей глине методом адсорбции и направляют в ректификационную колонну для выделения боковым погоном верхней части колонны товарного бензола. Кубовый продукт колонны товарного бензола, состоящий преимущественно из толуола и других ароматических углеводородов, возвращают в качестве рециклового сырья в реактор гидродеалкилирования.

Принципиальная схема гидродеалкилирования алкилбензолов с последующим извлечением бензола приведена на рис. 3.1.1.

Рисунок 3.1.1 - Принципиальная схема процесса процесса гидродеалкилирования алкилбензолов

Описание технологического процесса приведено в табл. 3.1.1.

Таблица 3.1.1 - Описание технологического процесса гидродеалкилирования алкилбензолов

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Сырье (пироконденсат)	Выделение бензол-толуол-ксилольной фракции	БТК-фракция на стадию предварительного гидрирования. Фракция С5-. Фракция С9+		Ректификационная колонна
Свежий водородсодержащий газ. Водородсодержащий газ рецикловый со стадии предварительного гидрирования	Очистка водородсодержащего газа	Водородсодержащий газ		Адсорбер
БТК-фракция со стадии подготовки сырья. Водородсодержащий газ	Предварительное гидрирование	Гидрогенизат. Водородсодержащий газ на стадию очистки
Гидрогенизат. Толуольная фракция со стадии ректификации бензола	Гидродеалкилирование	Гидродеалкилат		Реактор
Гидродеалкилат	Стабилизация	Гидродеалкилат	Отдувки Газ в топливную сеть	Колонна стабилизации
Гидродеалкилат	Ректификация бензола	Товарный бензол. Толуольная фракция на стадию гидродеалкилирования		Ректификационная колонна

На рис. 3.1.2 приведена принципиальная схема получения бензола из пиробензина гидродеалкилированием алкилароматических углеводородов с применением технологии экстрактивной ректификации. Данная схема включает в себя колонну экстрактивной ректификации, на которую подают стабилизированную гидрированную фракцию С6-С8, из которой верхом колонны выделяют парафиновые и нафтеновые углеводороды С6-С8. Кубовый продукт колонны экстрактивной ректификации, состоящий из растворенных в экстрагенте ароматических углеводородов, подают в колонну десорбции. Восстановленный экстрагент с куба колонны возвращают в колонну экстрактивной ректификации, а выделенные ароматические углеводороды С6-С8 направляют в колонну товарного бензола через аппараты с отбеливающей глиной. В колонне товарного бензола происходит разделение ароматических углеводородов С6-С8 и стабилизированного и очищенного от смол деалкилата на товарный бензол и ароматические углеводороды С7-С8 (толуол, кислоты и этилбензол), которые подают в реактор гидродеалкилирования. При этом, в отличие от предыдущей схемы гидродеакилирования, нет необходимости в гидрокрекинге парафиновых и нафтеновых углеводородов и затрат энергетики для нагрева балластного бензола, так как эти компоненты в питании реактора отсутствуют.

Рисунок 3.1.2 - Принципиальная схема процесса гидродеалкилирования алкилбензолов с блоком экстракции ароматических соединений

3.1.1.2. Переработка сырого бензола коксохимических заводов с гидрированием

На первой ступени сырье с высоким содержанием примесей, олефинов и диолефинов гидрируют в каскаде, состоящем из двух реакторов.

Гидрированный сырой бензол затем направляют в стабилизатор, в котором отделяются отходящие газы, содержащие в том числе и H₂S.

Стабилизированный сырой бензол затем поступает в дегептанизатор. Верхний погон, фракция С_7-, направляется на экстрактивную дистилляцию, где бензол и толуол в одной ступени отделяются от относительно малого количества неароматических компонентов перед их разделением на высокочистый бензол и толуол.

Обычно фракцию С8+, отводимую из куба дегептанизатора, подают в другую систему фракционирования для отгонки ксилолов и высших ароматических углеводородов.

Сырой бензол перемешивается с потоками подпиточного и рециклового водорода и проходит через систему теплообменников, совмещенных с многоступенчатым испарителем, где испаряют все сырье, за исключением тяжелых углеводородов, которые с небольшой частью углеводородов отводят из куба многоступенчатого испарителя, отделяют в колонне дистилляции и выводят из куба в виде дегтя.

Поток испаренного сырья из многоступенчатого испарителя дополнительно нагревают и направляют в предварительный реактор гидрирования, в котором конвертируют основную часть непредельных углеводородов (в основном диенов). Гидрогенизат, выходящий из предварительного реактора, перегревают и направляют в основной (главный) реактор, в котором происходит гидрирование олефинов и остальных соединений (серы, азота и кислорода). После охлаждения продукты гидрирования главного реактора направляют в сепаратор высокого давления для извлечения водорода из жидкой фазы.

Отделенный водород затем перемешивают с подпиточным водородом, компримируют и возвращают в процесс.

Продукты гидрирования из сепаратора высокого давления направляют в систему стабилизаторов. Отходящий газ, содержащий H₂S и NH₃, отделяют от продуктов гидрирования, которые, в свою очередь, направляют на стадию фракционирования и извлечения ароматических углеводородов.

Существует также технология выделения сырого бензола коксохимических заводов без стадии гидрирования. В этом случае процесс выделения и очистки бензола включает следующие стадии:

- очистку от легкокипящих и тяжелокипящих примесей методом ректификации (в трех ректификационных колоннах) с получением бензола-ректификата;

- очистку бензола-ректификата от тиофена методом экстрактивной ректификации в двух колоннах в присутствии циркулирующего экстрагента - диметилформамида (ДМФА).

Первая ректификационная колонна предназначена для отделения бензола от тяжелых примесей (главным образом, толуола, изомеров ксилола, стирола, дициклопентадиена). Во второй колонне от бензола отгоняют легкокипящие примеси (главным образом, циклопентадиен и сероуглерод). Кубовый продукт второй колонны направляют в третью ректификационную колонну, верхом которой отводят очищенный бензол с примесью тиофена, который направляют на стадию экстрактивной ректификации.

Узел экстрактивной ректификации включает в себя две ректификационные колонны, работающие при атмосферном давлении по типу "разрезной колонны", и одну вакуумную колонну десорбции тиофена.

Эта технология также может быть дополнена стадией сернокислотной очистки от микропримесей (тиофена до 0,012 % и непредельных соединений до 0,5 %). Данную стадию осуществляют в реакторах с высокоскоростными мешалками, где происходит контактирование с концентрированной серной кислотой (92-95 %) при температуре не более 26 °С и давлении до 0,5 МПа с последующей нейтрализацией бензола водным раствором щелочи.

Непредельные соединения полностью связываются серной кислотой уже на первой ступени очистки (два реактора), а в качестве промотора реакции связывания тиофена с кислотой на второй ступени очистки (два реактора) используют уротропин. Его содержание в реакционной смеси поддерживают на уровне 0,03-0,05 %. Очищенный бензол направляют на нейтрализацию водной щелочью в колонну для отмывки бензола от водорастворимых примесей, а затем в две ректификационные колонны для выделения товарного бензола.

3.1.1.3. Извлечение бензола методом экстрактивной ректификации бензола каменноугольного и пироконденсата без гидрирования

Принципиальная схема извлечения бензола из двух видов сырья - сырого бензола коксохимических заводов и жидких продуктов пиролиза - пироконденсата - представлена на рис. 3.1.2.

Рисунок 3.1.2. Принципиальная схема процесса извлечения бензола методом экстрактивной ректификации бензола каменноугольного/бензола пироконденсата

Описание технологического процесса приведено в табл. 3.1.2.

Таблица 3.1.2 - Описание технологического процесса извлечения бензола методом экстрактивной ректификации бензола каменноугольного/бензола пироконденсата

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Сырье (бензол сырой каменноугольный/бензольная фракция пироконденсата)	Ректификация	Бензол-ректификат		Ректификационная колонна
Бензол-ректификат	Экстрактивная ректификация	Бензол-экстракт		Колонна экстрактивной ректификации
Бензол-экстракт	Осушка и очистка	Товарный бензол		Колонна

Выделение бензола и очистка его от примесей производятся в 3 стадии:

- ректификация от тяжелокипящих и легкокипящих компонентов;

- экстрактивная ректификация от "близкокипящих" компонентов;

- кислотная очистка от непредельных углеводородов и тиофена.

Ректификацию проводят последовательно от тяжелокипящих и легкокипящих по отношению к бензолу компонентов, а затем отгоняют от дициклопентадиена, образующегося при концентрировании циклопентадиена в дистилляте.

Бензол-ректификат направляют на экстрактивную ректификацию для очистки от "близкокипящих" к бензолу компонентов в присутствии экстрагента. Бензол коксохимических заводов очищают от тиофенов, бензол из пироконденсата - от непредельных (диеновых) углеводородов. Десорбцию экстрагента производят в вакуумном десорбере.

Светлые дистилляты со стадии выделения бензола используют для получения фракции ароматических углеводородов, а "тяжелую" часть направляют в топливо печное. Тиофеновую фракцию с содержанием бензола до 85 % используют в качестве растворителя.

Объединенный поток бензола после экстрактивной ректификации направляют на азеотропную осушку и далее на кислотную очистку концентрированной серной кислотой. Бензол контактирует в реакторах с высокоскоростными мешалками с концентрированной серной кислотой с последующей нейтрализацией потока раствором щелочи в воде. В качестве промотора реакции используют уротропин. Отработанную кислоту выводят на узел нейтрализации либо отгружают сторонней организации для утилизации. "Кислый" бензол нейтрализуют раствором натриевой щелочи и направляют в среднюю часть отмывной колонны, нижняя часть которой выполняет функцию отстойника. Отмывку производят технической (речной) водой. Отстоявшуюся в нижней части колонны воду выводят в ХЗК.

Отмытый бензол со смолами, нерастворимыми в воде, выводят из верхней части колонны и направляют самотеком на переиспарение и выводят на склад. Кубовый продукт, представляющий собой смолы кислотной очистки, выводят в печное топливо.

3.1.2. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве бензола

Достигнутые показатели потребления сырья и энергоресурсов при производстве бензола приведены в табл. 3.1.3.

Таблица 3.1.3 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве бензола

Наименование	Единицы измерения	Гидродеалкилирование алкилбензолов		Гидродеалкилирование алкилбензолов с блоком экстракции ароматических соединений		Извлечение бензола методом экстрактивной ректификации бензола каменноугольного/бензола пироконденсата
		Расход
		минимальный	максимальный	минимальный	максимальный	минимальный	максимальный
Пироконденсат или неочищенный бензин пиролиза C6+	кг/т	1638	2000	1027	1975	2850	3100
Бензол сырой каменноугольный	кг/т	-	-	-	-	1350	1480
Электроэнергия	/т	237,0	287,0	120	145	50	82
Теплоэнергия	Гкал/т	1,2	2,1	0,9	2,5	2,7	3,2
Топливо	т.у.т./т	0,101	0,374	-	0,886	-	-

В табл. 3.1.4, 3.1.5, 3.1.6 представлена информация по выбросам и сбросам предприятий - производителей бензола.

Таблица 3.1.4 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве бензола

Наименование загрязняющего вещества	Гидродеалкилирование алкилбензолов			Гидродеалкилирование алкилбензолов с блоком экстракции ароматических соединений			Извлечение бензола методом экстрактивной ректификации бензола каменноугольного/бензола пироконденсата
	Масса выбросов загрязняющих веществ кг/т бензола
	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)	0,36	1,01	0,68	0,041	0,95	0,50	-	-	-
Углерода оксид (CO)	0,14	0,90	0,52	0,014	0,65	0,33	-	-	-
Углеводороды предельные С1-С-5 (исключая метан)	0,056	0,737	0,397	-	-	-	-	-	-
Бензол	0,013	0,23	0,12	0,15	0,55	0,35	0,14	0,21	0,18
В периметр технологии не включены источники выбросов от парков хранения исходного сырья и готовой продукции, сливо-наливных эстакад, а также от факельных систем.

Таблица 3.1.5 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве бензола

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Гидродеалкилирование алкилбензолов			Гидродеалкилирование алкилбензолов с блоком экстракции ароматических соединений			Извлечение бензола методом экстрактивной ректификации бензола каменноугольного/бензола пироконденсата
		Показатели сбросов загрязняющих веществ, кг/т бензола
		Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Нефтепродукты	Передаются в централизованную систему отведения на очистные сооружения	-	0,97	-	-	0,5	-	-	18	-
ХПК		-	9,7	-	-	5,0	-	-	27,5	-
pH, ед.		8,5	9,9	-	8,0	10,0	-	6,0	8,5	-

Таблица 3.1.6 - Отходы, образующиеся при производстве бензола

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Гидродеалкилирование алкилбензолов			Извлечение бензола методом экстрактивной ректификации бензола каменноугольного/бензола пироконденсата
				Масса образующихся отходов производства, кг/т бензола
				Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Отходы неорганических кислот и их смесей (отработанная серная кислота)	2	Кислотная очистка	Передача на обезвреживание сторонней организации	-	-	-	-	59,61	-
Катализатор на основе оксида алюминия кобальт-молибденовый, отработанный	3	Регламентная замена катализатора на основе оксида алюминия молибденовый, содержащего оксид кобальта, отработанного от процесса предварительного гидрирования олефинов (непредельных углеводородов С6-С8)	Направление на аффинаж	-	0,33	-	-	-	-
Катализатор на основе оксида алюминия активного, содержащий палладий, отработанный	3		Направление на аффинаж	-	0,11	-	-	-	-
Сорбент на основе алюмосиликата отработанный, загрязненный нефтепродуктами (содержание нефтепродуктов менее 15 %)	4		-	-	0,56	-	-	-	-
Цеолит отработанный при осушки воздуха и газов, не загрязненный опасными веществами	5	Осушка воздуха и газов	Захоронение	-	0,38	-	-	-	-
Катализатор на основе оксида алюминия с содержанием оксида никеля не более 11,0 % отработанный	3	Регламентная замена катализатора процесса гидрирования алкилароматических соединений стирольного типа и диеновых соединений	Захоронение/утилизация	-	0,24	-	-	-	-
Катализатор на основе оксида алюминия молибденовый, содержащий оксид кобальта, отработанный	3		Захоронение/утилизация	-	0,15	-	-	-	-
Катализатор на основе оксида алюминия с содержанием хрома менее 27,0 % отработанный	3	Регламентная замена катализатора отработанного в процессе гидродеалкилирования нагретой смеси фракции углеводородов C6-C8	Захоронение/Утилизация/Размещение на собственном полигоне для захоронения твердых неутилизируемых отходов	-	0,77	-	-	-	-
Катализатор на основе оксида алюминия с содержанием железа менее 2,0 % отработанный	4	Процесс адсорбции олефинов от ароматических углеводородов в глиноземном реакторе	Захоронение/утилизация	-	0,82	-	-	-	-
Отходы минеральных масел компрессорных	3		Вторичное использование	0,21	0,34	0,28	-	-	-

3.2. Производство этилбензола

Этилбензол (химическая формула C₈H₁₀, структурная формула ) выпускается промышленностью в виде бесцветной прозрачной жидкости. Практически весь объем производимого этилбензола используют в качестве сырья для получения стирола. В меньшей степени этилбензол применяют в качестве растворителя или для получения гидропероксида этилбензола и ацетофенона.

В России производят около 800 тыс. т этилбензола в год.

Этилбензол производят путем алкилирования этиленом бензола. В новых технологиях в качестве катализатора процесса используются синтетические цеолиты, хотя значительное количество этилбензола по-прежнему производится алкилированием с использованием алюмохлоридного.

В реакторе алкилирования этилен практически полностью вступает в реакцию с бензолом, образуя этилбензол.

Эта реакция носит экзотермический характер, тепловой эффект равен 27,6 ккал/моль (115,556 кДж/моль).

Небольшое количество полученного этилбензола подвергается дальнейшему алкилированию с образованием совместно именуемых полиэтилбензолов (ПЭБ):

Эти побочные процессы идут также с выделением тепла, тепловой эффект каждой из реакций составляет 27,8 ккал/моль (116,393 кДж/моль).

Внутри ректора алкилирования образуются также некоторые другие побочные продукты:

Бутен может реагировать с бензолом, образуя при этом бутилбензол:

Олигомеры могут также образовывать неароматические углеводородные соединения (в основном циклопарафины), которые кипят в диапазоне рабочих температур бензола.

Кроме того, в реакторе алкилирования формируется небольшое количество тяжелых соединений, которые представлены в основном диарилалканами типа дифенилэтана, а также более глубоко алкилированными соединениями.

Ди-, триэтилбензолы и другие ПЭБ выделяют и превращают в ЭБ за счет трансалкилирования с бензолом:

3.2.1. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

3.2.1.1. Алкилирование бензола этиленом в присутствии алюмохлоридного катализатора

Катализатором процесса служит комплексное соединение на основе хлористого алюминия, хлористого этила. Катализаторный комплекс производят на узле приготовления каткомплекса. Для удаления влаги из бензольной шихты осуществляют азеотропную осушку на узле азеотропной осушки бензола.

Процесс алкилирования бензола этиленом проводят в алкилаторе, представляющем собой вертикальный цилиндрический аппарат с барботером в нижней части для подачи этилена. Избыточное количество тепла снимают циркулируемым катализаторным комплексом и испаряющимся бензолом, который из верхней части алкилатора в смеси с абгазами, содержащими хлористый водород (HCl), конденсируют в конденсаторе, охлаждаемом оборотной водой. Бензольный конденсат из конденсатора самотеком поступает в алкилатор.

Реакционную массу из алкилатора, содержащую катализаторный комплекс, подают через холодильник, где охлаждают оборотной водой до температуры 40-64 °С, в отстойник, представляющий собой полый цилиндрический аппарат для отстоя циркулирующего катализаторного комплекса, унесенного с реакционной массой. Отстоявшийся циркулируемый катализаторный комплекс снизу отстойника откачивают в алкилатор.

Из верхней части отстойника отстоявшуюся реакционную массу подают в смеситель на смешение с кислой водой, циркулирующей в системе разложения, где промывают водой с целью полного удаления остатков комплекса. При смешении с водой происходят отщепление хлористого алюминия от углеводородной части комплекса и его гидролиз.

В процессе производства образующуюся кислую химически загрязненную воду (ХЗВ) постоянно отводят на узел отпарки химзагрязненной воды. Кислую отпаренную воду из куба отпарной колонны после охлаждения подвергают нейтрализации. Нейтрализацию проводят щелочными стоками смежного производства или другими щелочными агентами. Далее нормативно-очищенный сток сбрасывают в коллектор ХЗК.

Отстой реакционной массы от воды производят в отстойнике, представляющем собой цилиндрический полый вертикальный аппарат. Избыточное количество воды снизу отстойника по разделу фаз самотеком сливается в сборник-отстойник. Нижний водный слой снизу отстойника рециркулирует в смеситель.

Схемой предусмотрена возможность вывода мульмы (продукта разложения водой катализаторного комплекса) - гидроокиси алюминия по уровню раздела фаз отстойника через три смотровых фонаря, расположенных на разных уровнях в подземную емкость. Мульма обычно находится на границе раздела фаз реакционной массы и воды.

Реакционная масса из верхней части отстойника самотеком поступает в промывную колонну, представляющую собой полый цилиндрический вертикальный аппарат с насадкой, где отмывается от мульмы водой.

Нижний водный слой снизу промывной колонны по уровню раздела фаз подают в смеситель и в сборник-отстойник.

Из промывной колонны реакционную массу подают в смеситель на нейтрализацию 2-10 % раствором едкого натра, циркулирующим в системе нейтрализации.

Далее в отстойнике происходит отстой реакционной массы от раствора едкого натра. Для поддержания постоянной концентрации раствора едкого натра в отстойнике, представляющем собой цилиндрический полый вертикальный аппарат, подают 20 % масс. раствор едкого натра в линию циркулирующего раствора едкого натра.

Нейтрализованная реакционная масса из отстойника самотеком поступает в промывную насадочную колонну, представляющую собой цилиндрический вертикальный аппарат с колосником в нижней части для загрузки насадки и распределителем воды в верхней части для подачи воды или парового конденсата на отмывку.

Отмывку реакционной массы в промывной колонне от раствора едкого натра производят паровым конденсатом. Нижний слой - химзагрязненную воду из промывной колонны - откачивают на промывку реакционной массы в промывную колонну или в сборник-отстойник.

Верхний слой - реакционная масса из колонны - самотеком поступает в отстойник, представляющий собой цилиндрический вертикальный полый аппарат для отстоя от химзагрязненной воды.

Накопившуюся химзагрязненную воду из отстойника периодически сливают в подземную емкость, а верхний слой - реакционную массу - откачивают на промежуточный склад.

Реакционную массу со склада промежуточных продуктов подают последовательно в три ректификационных колонны для выделения возвратного бензола, этилбензола, диэтилбензолов и смолы КОРЭ (кубовых остатков ректификации этилбензола). Схема и описание процесса представлены на рисунке 3.2.1 и в таблице 3.2.1 соответственно.

Рисунок 3.2.1 - Принципиальная схема процесса алкилирования бензола этиленом в присутствии алюмохлоридного катализатора

Таблица 3.2.1 - Описание технологического процесса алкилирования бензола этиленом

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Бензол	Азеотропная осушка	Бензол осушенный
Бензол осушенный. Бензол возвратный со стадии ректификации. Этилен. Катализаторный комплекс свежий и возвратный со стадии отстаивания и промывки	Алкилирование	Реакционная масса		Алкилатор
Реакционная масса. Раствор едкого натра. Паровой конденсат или осветленная вода	Отстаивание и промывка	Реакционная масса. Возвратный катализаторный комплекс на стадию алкилирования	Кислая ХЗВ в сборник. Щелочная ХЗВ в сборник	Смеситель. Отстойник. Промывная колонна
Реакционная масса	Ректификация	Возвратный бензол на стадию алкилирования Товарный этилбензол Фракция диэтилбензолов Смола КОРЭ		Ректификационная колонна

3.2.1.2. Алкилирование бензола этиленом в присутствии цеолитов

На рис. 3.2.2 представлена принципиальная технологическая схема производства этилбензола на цеолитсодержащих катализаторах, включающая три основных стадии: алкилирование, трансалкилирование и ректификацию.

В реакторе в присутствии цеолитсодержащего катализатора протекает реакция алкилирования бензола этиленом при температуре 220-450 °С и давлении 1,7-3,7 МПа с образованием этилбензола и полиалкилбензолов. Алкилирующая секция состоит из алкилационного реактора с шестью слоями катализатора и реакционного защитного слоя, который защищает слои катализатора, размещенного в реакторе, от отравления остаточными азотистыми соединениями, присутствующими в сырье. Сырьевой этилен обрабатывают адсорбентом и подают на каждый из слоев реактора алкилационного реактора.

На стадии трансалкилирования полиалкилбензолы, образованные в алкилирующей секции, взаимодействуют с бензолом с образованием этилбензола. Дистиллят колонны извлечения полиалкилбензолов смешивают с бензолом, подогретым за счет потоков алкилационного реактора, после чего направляют в нижнюю часть трансалкилационного реактора.

Стадия ректификации включает четыре ректификационные колонны, предназначенные для извлечения непрореагировавшего бензола, очистки товарного этилбензола, извлечения полиалкилбензолов и отвода легких фракций из установки. На бензольной колонне отделяют непрореагировавший бензол из выходных потоков алкилаторного и трансалкилаторного реакторов. Управление ее работой осуществляют так, чтобы ограничить содержание бензола в кубовых остатках, а этилбензола - в дистилляте.

Рисунок 3.2.2 - Принципиальная схема процесса алкилирования бензола этиленом

Описание технологического процесса приведено в табл. 3.2.2.

Таблица 3.2.2 - Описание технологического процесса алкилирования бензола этиленом

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Бензол. Этилен. Бензол со стадии ректификации	Алкилирование	Алкилат на ректификацию		Реактор
Полиалкилбензолы со стадии ректификации. Бензол со стадии ректификации	Трансалкилирование	Алкилат на ректификацию		Реактор
Алкилат со стадий алкилирования и трансалкилирования	Ректификация	Товарный этилбензол. Бензол на стадию алкилирования и трансалкилирования Полиалкилбензолы на стадию трансалкилирования	Легкие фракции на сжигание	Ректификационная колонна

3.2.2. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве этилбензола

Достигнутые показатели потребления сырья и энергоресурсов при производстве этилбензола приведены в табл. 3.2.3.

В табл. 3.2.4, 3.2.5, 3.2.6 представлена информация по выбросам, сбросам и отходам предприятий - производителей этилбензола.

Таблица 3.2.3 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве этилбензола

Наименование	Единицы измерения	Алкилирование бензола этиленом на алюмохлоридном катализаторе		Алкилирование бензола этиленом на цеолитном катализаторе
		Расход
		минимальный	максимальный	минимальный	максимальный
Бензол	кг/т	-	753	738	802
Этилен	кг/т	-	272	265	301
Электроэнергия	/т	-	27,8	30,5	64,0
Теплоэнергия	Гкал/т	-	0,830	0,035	0,760

Таблица 3.2.4 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве этилбензола

Наименование загрязняющего вещества	Алкилирование бензола этиленом на алюмохлоридном катализаторе			Алкилирование бензола этиленом на цеолитном катализаторе
	Масса выбросов загрязняющих веществ, кг/т этилбензола
	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)	-	-	-	0,0005	0,25	0,12
Углерода оксид (CO)	-	-	-	0,0002	0,11	0,05
Этилен	-	-	-	0,030	0,033	0,031
Бензол	-	0,15	-	0,010	0,16	0,083
Этилбензол	-	0,077	-	0,0031	0,059	0,031
Диэтилбензол	-	0,041	-	-	0,0026	-
В периметр технологии не включены источники выбросов от парков хранения исходного сырья и готовой продукции, сливо-наливных эстакад, а также от факельных систем.

Таблица 3.2.5 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве этилбензола

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Алкилирование бензола этиленом на алюмохлоридном катализаторе			Алкилирование бензола этиленом на цеолитном катализаторе
		Показатели сбросов загрязняющих веществ, кг/т этилбензола
		Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Нефтепродукты	Сточные воды отводятся на узел отпарки с последующей нейтрализацией и направлением на биологические очистные сооружения	-	-	-	0,0011	0,011	0,0059
ХПК		0,01	0,15	0,08	-	0,017	-
Этилбензол		0,0025	0,02	0,011	0,0007	0,046	0,023

Таблица 3.2.6 - Отходы, образующиеся при производстве этилбензола

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Алкилирование бензола этиленом на алюмохлоридном катализаторе			Алкилирование бензола этиленом на цеолитном катализаторе
				Масса образующихся отходов производства, кг/т этилбензола
				Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Цеолит отработанный при осушке воздуха и газов, не загрязненный опасными веществами	5		Захоронение	-	-	-	-	0,12	-
Катализатор на основе цеолита с содержанием цинка менее 4,0 % отработанный	4	Реактора алкилирования	Обработка, сортировка	-	-	-	-	0,19	-
Отходы производства стирола (шлам от зачистки оборудования)	3		Захоронение на полигоне промышленных отходов	-	0,016	-	-	-	-
Керамические изделия прочие, утратившие потребительские свойства незагрязненные	5		Передача сторонней организации на утилизацию	-	0,0013	-	-	-	-

3.3. Производство стирола

Стирол (химическая формула С₈H₈, структурная формула ) выпускается промышленностью в виде бесцветной жидкости со слабым специфическим запахом, нерастворимой в воде. В основном стирол используется в качестве сырья для производства полистирола, в том числе вспененного, а также в производстве сополимеров акрилонитрил-бутадиен-стирола и стирол-акрилонитрила, бутадиен-стирольных каучуков, эластичных термопластов и прочих продуктов.

На российских предприятиях производство стирола реализовано по двум принципиально разным способам:

- дегидрирование этилбензола;

- совместное производство стирола и оксида пропилена.

Объем производства стирола в 2017 году составил 960 тыс. т.

Дегидрирование этилбензола

В качестве катализаторов дегидрирования применяют системы на основе оксидов железа. Реакция дегидрирования - эндотермическая (тепловой эффект реакции дегидрирования - 30 ккал/моль) и обратимая, поэтому высокая температура способствует ее протеканию. Реакцию проводят при температурах от 550 до 650 °С и давлении от 0,35 до 2 кгс/см² абс. Повышению конверсии способствует снижение исходного парциального давления, поэтому этилбензол разбавляют инертным веществом, например, водяным паром (обычно массовое соотношение пара и этилбензольной шихты составляет от 2:1 до 3,5:1).

При таких условиях протекают следующие реакции:

Кроме бензола, толуола, метана, водорода, образуется ряд высококипящих продуктов за счет конденсации ароматических соединений.

Способ совместного производства стирола и оксида пропилена

Технология совместного получения стирола и пропиленоксида включает три основные стадии. Первая из них состоит в синтезе гидропероксида этилбензола окислением этилбензола воздухом (при давлении  0,4 МПа и температуре  150 °С) в каскаде реакторов колонного типа с последующим концентрированием с 10 до 25 %:

В качестве побочных продуктов на этой стадии образуются ацетофенон и метилфенилкарбинол. Окисление ведут до накопления в реакционной смеси  10 % гидропероксида.

Вторая стадия - жидкофазное эпоксидирование пропилена в присутствии гомогенного или гетерогенного катализатора (чаще всего на основе молибдена) с образованием метилфенилкарбинола:

Жидкофазный процесс проводят при 80-130 °С и давлении 1,6-6,5 МПа, а в качестве катализатора используют нафтенат молибдена. Степень превращения гидропероксида этилбензола достигает 90 %. Селективность образования пропиленоксида  92 %.

На третьей стадии осуществляют дегидратацию метилфенилкарбинола в стирол:

Катализатором процесса дегидратации метилфенилкарбинола служит активный оксид алюминия.

Конверсия метилфенилкарбинола составляет 90 %. Селективность по стиролу - 96  97 %.

3.3.1. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

3.3.1.1. Дегидрирование этилбензола в стирол

Принципиальная технологическая схема производства стирола дегидрированием этилбензола представлена на рис. 3.3.1.

Описание технологического процесса приведено в табл. 3.3.1.

Таблица 3.3.1 - Описание технологического процесса дегидрирования этилбензола

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Этилбензол. Этилбензол возвратный со стадии ректификации Топливный газ	Дегидрирование этилбензола	Углеводородный конденсат	Абгаз на сжигание	Пароперегревательная печь. Реактор
Углеводородный конденсат	Ректификация	Стирол товарный. Бензол-толуольная фракция. Бензол возвратный на производство этилбензола. Этилбензол возвратный на стадию дегидрирования. Кубовый остаток		Ректификационная колонна

Подогретую в теплообменнике этилбензольную шихту, представляющую собой смесь этилбензола-ректификата и возвратного этилбензола, подают в испаритель и далее в смеси с перегретым водяным паром в реактор, где при температуре 560-630 °С осуществляется реакция дегидрирования с образованием контактного газа. Контактный газ из реактора направляют в котел-утилизатор, где часть его тепла используется для получения вторичного водяного пара, и далее в пенный аппарат для охлаждения до очистки от катализаторной пыли.

Контактный газ после пенного аппарата конденсируют оборотной водой в конденсаторах и холодильниках и сливают в емкость. В емкости происходит разделение конденсата на углеводородный и водный слои. Углеводородный слой из емкости подают на ректификацию, водный конденсат из емкости направляют в пенный аппарат.

Для предотвращения полимеризации стирола на стадиях его выделения предусмотрено ингибирование контактного газа и углеводородного конденсата ингибитором, который подают в конденсатор и коллектор после пенного аппарата.

Ректификацию углеводородного слоя проводят с последовательным выделением бензол-толуол-этилбензольной фракции и стирола-сырца, стирола-ректификата (основного товарного продукта) и кубовых остатков ректификации стирола (КОРСа), бензол-толуольной фракции (бентола) и возвратного этилбензола.

Для предотвращения полимеризации стирола-ректификата применяют ингибитор пара-трет-бутилпирокатехин.

Рисунок 3.3.1 - Принципиальная схема процесса дегидрирования этилбензола

3.3.1.2. Способ совместного получения стирола и оксида пропилена

Принципиальная технологическая схема совместного производства стирола и пропиленоксида представлена на рис. 3.3.2.

Процесс окисления этилбензола кислородом воздуха до гидропероксида этилбензола осуществляют в каскаде реакторов барботажного типа, каждый из которых представляет собой полый аппарат с внутренним змеевиком. Этилбензольную шихту подают в верхнюю часть реактора, воздух - в нижнюю часть реактора.

Раствор гидропероксида смешивают со свежим молибденовым катализатором, рециркулирующими тяжелыми продуктами со стадии разделения, содержащими катализатор, и с избытком пропилена. Полученную смесь направляют в реакционный узел. Эпоксидирование проводят при 100  110 °С и давлении 2,5  3 МПа, необходимом для поддержания смеси в жидком состоянии. Чтобы достичь более полной конверсии гидропероксида при высокой удельной производительности и безопасных условиях работы, выполняют реакционный узел в виде каскада из нескольких реакторов с мешалками, охлаждаемых водой.

Рисунок 3.3.2. Принципиальная схема процесса совместного получения пропиленоксида и стирола

Продукты реакции направляют в колонну, где отгоняется наиболее летучий пропилен, возвращаемый на эпоксидирование. Затем в колонне в виде дистиллята получают оксид пропилена, а кубовый остаток перегоняют в вакуумной колонне, отделяя тяжелый остаток, содержащий катализатор. Часть тяжелого остатка возвращают на эпоксидирование, а остальное сжигают или подают на регенерацию катализатора. Дистиллят колонны состоит главным образом из этилбензола, метилфенилкарбинола и ацетофенона.

Из этой смеси после нейтрализации щелочью вначале отгоняют в колонне наиболее летучий этилбензол, который рециркулируют на синтез гидропероксида. Кубовый остаток колонны поступает в испаритель, где метилфенилкарбинол и ацетофенон в токе перегретого водяного пара испаряются и отделяются от смол. Смесь паров, подогретая в теплообменнике до 300 °С, последовательно проходит два адиабатических реактора, заполненных гетерогенным катализатором кислотного типа (активный оксид алюминия), где метилфенилкарбинол подвергается дегидратации. Поскольку реакция дегидратации эндотермична, смесь, охладившуюся после первого реактора, подогревают паром в теплообменнике. Суммарная степень конверсии метилфенилкарбинола при дегидратации составляет 90 %.

Полученные пары охлаждают и конденсируют в холодильнике, после чего водный слой отделяют от органического в сепараторе. Вода вновь идет на получение пара-разбавителя, чем создается система замкнутого водооборота. Органический слой содержит стирол, ацетофенон и не превращенный метилфенилкарбинол. Из этой смеси в колонне отгоняют стирол, который дополнительно очищают с получением продукта мономерной чистоты (на схеме не показано). В кубе колонны остаются ацетофенон и остатки метилфенилкарбинола, которые направляют на установку гидрирования, где ацетофенон превращается в метилфенилкарбинол. Процесс гидрирования ацетофенона в метилфенилкарбинол осуществляют при 153  183 °С и 2,45  4,805 МПа (25  49 кгс/см²) в присутствии медно-хромбариевого катализатора. Гидрирование ацетофенона водородом происходит в суспензии катализатора.

В процессе совместного производства стирола и оксида пропилена образуются химзагрязненные стоки и жидкие отходы. Часть химзагрязненных стоков (высокотоксичные) и жидкие отходы направляются на установку огневого обезвреживания жидких отходов и загрязненных углеводородами сточных вод. Обезвреживание осуществляется в циклонных реакторах. Установка состоит из трех систем. Две системы - работающие, одна находится в резерве или в ремонте. Кубовые отходы с производства поступают в емкости отстоя, где происходят отстой и разделение сточных вод на углеводороды и воду. Сточная вода подается через форсунки в среднюю часть циклонного реактора, в котором происходит разложение органической части жидких отходов на элементы их окисления кислородом воздуха. Процесс огневого обезвреживания заканчивается в камере дожига при температуре 800-1050 °С.

Часть химзагрязненных стоков направляется на установку биохимической очистки сточных вод на адаптированной иммобилизованной микрофлоре на очистку от органических соединений. Биохимическая очистка сточных вод представляет собой процесс окисления сточных вод специально селекционированным микробным комплексом в биореакторе с возвратом биомассы флотацией.

Процесс биохимической очистки сточных вод включает следующие стадии:

- усреднение состава и корректировка температуры химзагрязненной воды;

- прием реагентов: 25-процентной аммиачной воды, 92-процентной серной кислоты и приготовление 10-процентного раствора триполифосфата натрия;

- введение в сточную воду биогенных добавок;

- корректировка значения рН в биореакторе подачей 92-процентной серной кислоты в сточную воду;

- биохимочистка стока в биореакторе при непрерывной аэрации воздухом и циркуляции бактериальной суспензии;

- отделение бактериальной суспензии во флотаторе, расположенном в центре биореактора;

- отвод очищенной воды из биореактора с нижней части флотатора;

- удаление отработанного воздуха и подача его на обезвреживание.

Описание технологического процесса приведено в табл. 3.3.2.

Таблица 3.3.2 - Описание технологического процесса совместного получения пропиленоксида и стирола

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Этилбензол. Кислород	Окисление этилбензола	Гидропероксид этилбензола	Отработанный воздух на стадию каталитической очистки. ХЗВ на биохимическую очистку. ХЗВ на огневое обезвреживание	Реактор барботажного типа
Пропилен. Гидропероксид этилбензола	Эпоксидирование пропилена гидропероксидом этилбензола	Эпоксидат		Реактор
Эпоксидат	Ректификация эпоксидата на легкие и тяжелые фракции	Пропиленоксид. Метифенилкарбинол	ХЗВ на огневое обезвреживание	Ректификационная колонна
Метифенилкарбинол. Водород	Дегидратация метилфенилкарбинола	Катализат	ХЗВ на биохимическую очистку. ХЗВ на огневое обезвреживание	Адиабатический реактор
Катализат	Ректификация катализата	Стирол		Ректификационная колонна
Отработанный воздух со стадии окисления этилбензола	Каталитическая очистка газов		Очищенный воздух		Реактор
Топливный газ ХЗВ	Огневое обезвреживание жидких отходов и загрязненных углеводородами сточных вод		Дымовые газы, ХЗВ		Циклонный реактор
ХЗВ	Биохимическая очистка сточных вод на адаптированной иммобилизованной микрофлоре		Сточные воды на биологическую очистку		Биореактор

3.3.2. Текущие уровни эмиссии в окружающую среду

Достигнутые показатели потребления сырья и энергоресурсов при производстве приведены в табл. 3.3.3.

В табл. 3.3.4-3.3.6 представлена информация по выбросам, сбросам и отходам предприятий-производителей.

Таблица 3.3.3 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве стирола

Наименование	Единицы измерения	Дегидрирование этилбензола		Технология совместного получения пропиленоксида и стирола
		Расход на тонну стирола		Расход на тонну стирола
		минимальный	максимальный	минимальный	максимальный
Этилбензол	кг/т	1064	1188	-	1173
Электроэнергия	/т	101,4	156,7	-	395,8
Теплоэнергия	Гкал/т	3,36	4,76	-	6,83

Таблица 3.3.4 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве стирола

Наименование загрязняющего вещества	Дегидрирование этилбензола			Технология совместного получения пропиленоксида и стирола
	Масса выбросов загрязняющих веществ, кг/т стирола			Масса выбросов загрязняющих веществ, кг/т стирола и пропиленоксида
	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)	0,0004	1,28	0,54	-	0,34	-
Аммиак	0,0039	0,012	0,0079	-	0,023	-
Углерода оксид (CO)	0,0028	0,40	0,19	-	1,29	-
Бензол	0,0013	0,0083	0,0059	-	0,027	-
Этилбензол	0,0063	0,083	0,045	-	0,38	-
В периметр технологии не включены источники выбросов от парков хранения исходного сырья и готовой продукции, сливо-наливных эстакад, а также от факельных систем.

Таблица 3.3.5 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве стирола

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Дегидрирование этилбензола			Технология совместного получения пропиленоксида и стирола
		Показатели сбросов загрязняющих веществ, кг/т стирола			Показатели сбросов загрязняющих веществ, кг/т стирола и пропиленоксида
		Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Нефтепродукты	Сточные воды отводятся на узел отпарки или на сжигание и биохимическую очистку; далее на биологические очистные сооружения	0,011	0,022	0,017	-	-	-
ХПК		0,072	1,67	0,90	1,92	5,97	3,94
Этилбензол		0,0009	0,23	0,075	0,0037	0,046	0,024
Этенилбензол (стирол)		0,0007	0,34	0,094	0,0067	0,047	0,027
pH, ед.		6,5	10	-	6,5	10	-

Таблица 3.3.6 - Отходы, образующиеся при производстве стирола

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Дегидрирование этилбензола			Технология совместного получения пропиленоксида и стирола
				Масса образующихся отходов производства, кг/т стирола			Масса образующихся отходов производства, кг/т стирола и пропиленоксида
				Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Катализатор железосодержащий отработанный	4		Захоронение на полигоне промышленных отходов или вторичное использование в качестве лома черных металлов	0,77	0,85	0,81	-	-	-
Отработанный катализатор на основе оксида железа, содержащий хром (III)	3		Захоронение на полигоне промышленных отходов	0,65	1,06	0,85	-	-	-
Изделия фарфоровые и корундовые технические отработанные незагрязненные	4		Захоронение на полигоне промышленных отходов	-	0,20	-	-	-	-
Отходы производства основных органических химических веществ прочих (шлам катализатора молибденсодержащий)	3		Захоронение на полигоне промышленных отходов	-	-	-	-	0,012	-
Отходы производства углеводородов и их производных (пропионовый альдегид)	2		Сжигание в качестве топлива	-	-	-	4,00	4,71	4,35
Отходы производства стирола (легколетучая фракция тяжелой фракции эпоксидата)	3		Сжигание в качестве топлива	-	-	-	5,08	2,55	3,82
Отходы производства углеводородов ароматических с одним бензольным кольцом (бензальдегидная фракция)	3		Сжигание в качестве топлива	-	-	-	0,83	8,44	4,63
Отходы производства стирола (тяжелый остаток от роторно-пленочного испарителя)	3		Сжигание в качестве топлива	-	-	-	7,97	52,97	30,47
Отходы производства стирола (смола роторно-пленочного испарителя МФК)	3		Сжигание в качестве топлива	-	-	-	1,10	10,59	5,85
Отходы производства стирола (смола роторно-пленочного испарителя)	3		Сжигание в качестве топлива	-	-	-	2,62	24,13	13,38
Отходы производства стирола (кубовый остаток выпарного аппарата)	3		Сжигание в качестве топлива	-	-	-	0,30	0,51	0,40
Смесь отходов биохимической очистки сточных вод производств органического синтеза с осадками механической и биологической очистки смеси производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод	4		Захоронение на полигоне промышленных отходов	-	-	-		0,020	-
Катализатор на основе оксида алюминия, содержащий платину, отработанный	3		Передача сторонней организации	-	-	-	-	0,0079	-
Катализатор на основе оксида алюминия с содержанием железа менее 2,0 % отработанный	4		Захоронение на полигоне промышленных отходов	-	-	-	-	0,15	-
Шлам очистки емкостей и трубопроводов от нефти и нефтепродуктов	3	Зачистка и промывка оборудования для хранения, транспортирования и обработки нефти и нефтепродуктов	Обезвреживание, хранение в шламонакопителе	0,060	0,12	0,086	0,12	1,38	1,49
Отходы производства стирола (шлам от зачистки оборудования)			Захоронение на полигоне	-	0,05	-	-	-	-

3.4. Производство кумола

Кумол (изопропилбензол, 2-фенилпропан, химическая формула C₆H₅CH(CH₃)₂, структурная формула ) выпускается промышленностью в виде бесцветной прозрачной жидкости. Кумол используют в основном для синтеза фенола, ацетона и альфа-метилстирола. В России производится примерно 600 000 тонн кумола в год.

Промышленным методом получения кумола является алкилирование бензола пропиленом в присутствии катализатора:

C₆H₆ + CH₃CH = CH₂  C₆H₅-CH(CH₃)₂

Катализаторами процесса алкилирования могут служить протонные и апротонные кислоты: серная и фосфорная кислоты; фосфорная кислота, нанесенная на носитель; хлорид алюминия и фторид бора; фтороводородная кислота; цеолиты.

Использование твердых катализаторов значительно упрощает технологию подготовки сырья и переработку реакционной массы: отпадает необходимость осушки сырья и стадии удаления катализатора. Применение хлорида алюминия, несмотря на то, что связано с рядом технологических трудностей (сушка сырья, образование HCl и хлоридов при промывке и нейтрализации алкилата), позволяет обеспечить более высокую селективность алкилирования за счет обратимой реакции переалкилирования полиалкилбензолов в присутствии бензола:

Вследствие этого при использовании хлорида алюминия не только уменьшается выход полиалкилпроизводных, но и оказывается возможным перевод в моноалкилбензолы образующихся ди- и полиалкилбензолов.

В последнее время в России внедряются процессы в реакторе с неподвижным слоем цеолитных катализаторов (-цеолит, H-Z-Y, MCM-22, Englehard F-24), которые осуществляют при температуре от 130 до 180 °C и давлении от 15 до 30 атм.

Как и AlCl₃, цеолиты являются достаточно активными, чтобы катализировать реакцию переалкилирования полиалкилбензолов в кумол. Это позволяет в отдельном реакторе конвертировать полиалкилбензолы в дополнительное количество кумола. В целом селективность превращения бензола в кумол достаточно высока и колеблется от 99,7 % до почти стехиометрического, в зависимости от характера цеолита. Чистота продукта достигает 99,97 %.

Немаловажным преимуществом использования цеолитных катализаторов является то, что они легко подвергаются регенерации и могут быть использованы в течение нескольких циклов. Таким образом, проблемы удаления отходов, связанные с использованием фосфорной кислоты на носителе и AlCl₃, в этом случае отпадают.

3.4.1. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

3.4.1.1. Алкилирование бензола пропиленом в присутствии AlCl₃

Процесс получения изопропилбензола состоит из следующих стадий:

- азеотропной осушки бензола на узле ректификации;

- приготовления катализаторного комплекса;

- алкилирования бензола пропиленом в присутствии хлористого алюминия;

- разложения катализаторного комплекса, нейтрализации и депропанизации реакционной массы разложения.

Азеотропную осушку бензола осуществляют в ректификационной колонне при температуре верха 70 °С, куба не более 100 °С при атмосферном давлении. Осушенный бензол передают на узел алкилирования и узел приготовления катализаторного комплекса. Приготовление катализаторного комплекса производится по непрерывной схеме в реакторах с мешалками, куда подают осушенный бензол и полиалкилбензолы с узла ректификации, воду и хлористый алюминий. Приготовленный катализаторный комплекс передают на алкилирование. Кислые отдувки с реакторов очищают полиалкилбензолами и нейтрализуют 10-процентным раствором NaOH в скрубберах.

Пропилен очищают от примесей в блоке очистки пропилена на адсорбентах и далее подают на стадию алкилирования. Алкилирование бензола пропиленом проводят при температуре 130 °С, давлении до 0,4 МПа в работающих последовательно алкилаторах, куда подают осушенный бензол, катализаторный комплекс, фракцию полиалкилбензолов и пропилен (пропиленовую фракцию).

При алкилировании образуется реакционная масса, состоящая из бензола, изопропилбензола (с содержанием ИПБ 27-30 %), этилбензола, бутилбензола, полиалкилбензолов и полиалкилбензольной смолы. Реакционную массу после охлаждения подают на узел разложения катализаторного комплекса и улавливания бензола из абгазов.

Разложение катализатора происходит под влиянием воды. Реакционную массу промывают водой и нейтрализуют щелочью. Нейтральную реакционную массу после отстоя от воды и гидроксида алюминия направляют на ректификацию. Гидроксохлористый алюминий отгружают потребителю, загрязненную воду подают на нейтрализацию и очистку. Очистку воды осуществляют острым паром в нейтральной и слабощелочной среде. При переработке низкоконцентрированного пропилена предусмотрена депропанизация реакционной массы алкилирования. Насыщенные бензолом абгазы с узла алкилирования и отдувки с узла разложения очищают полиалкилбензолами и нейтрализуют 10-процентным раствором NaOH.

Реакционную массу подают в систему ректификационного разделения для выделения из нее отдельных компонентов: бензола, изопропилбензола и этилбензольной фракции, бутилбензольной фракции, полиалкилбензольной смолы и полиалкилбензолов. Изопропилбензол направляют на производство фенола и ацетона.

Содержащие бензол отдувки после конденсаторов колонн направляют на очистку полиалкилбензолами в насадочный абсорбер.

Принципиальная схема процесса приведена на рисунке 3.4.1

Рисунок 3.4.1 - Принципиальная схема процесса алкилирования бензола пропиленом на алюмохлоридном катализаторе

Описание технологического процесса приведено в табл. 3.4.1.

Таблица 3.4.1 - Описание технологического процесса алкилирования бензола пропиленом на алюмохлоридном катализаторе

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Бензол свежий. Реакционная масса со стадии разложения, нейтрализации, депропанизации	Ректификация	Осушенный бензол на стадию приготовления катализаторного комплекса. Полиалкилбензолы на стадию приготовления катализаторного комплекса. Изопропилбензол. Этилбензольная фракция. Бутилбензольная фракция. Полиалкилбензольная смола	Отдувки	Ректификационная колонна
Бензол осушенный со стадии ректификации. Полиалкилбензолы со стадии ректификации. Хлористый алюминий	Приготовление катализаторного комплекса	Катализаторный комплекс	Кислые отдувки на очистку	Реактор с мешалкой	Скруббер
Пропилен. Катализаторный комплекс	Алкилирование бензола пропиленом	Реакционная масса	Пропиленовые отдувки в атмосферу. Абгазы на нейтрализацию	Реактор
Реакционная масса. Раствор NaOH	Разложение, нейтрализация, депропанизация	Реакционная масса на стадию ректификации. Гидроксохлористый алюминий	Химзагрязненная вода на очистку. Отдувки
Химзагрязненная вода со стадии разложения, нейтрализации, депропанизации	Очистка сточных вод		Сточные воды на очистные сооружения
Абгазы со стадии алкилирования. Раствор NaOH	Нейтрализация абгазов		Отдувки		Скруббер Абсорбер

3.4.1.2. Алкилирование бензола пропиленом в присутствии цеолитов

На рис. 3.4.2 приведена принципиальная технологическая схема процесса алкилирования бензола пропиленом на цеолитном катализаторе. В этом варианте один реактор выполняет роль алкилатора, а в другом реакторе осуществляют процесс трансалкилирования. Алкилирование проводят при высоких скоростях подачи жидкого сырья (15-25 ч^-1), мольном соотношении бензола и пропилена (7-8):1, температурах: на входе в реактор - 210-215 °С и 250-255 °С - на выходе из реактора.

Продукты алкилирования перед подачей их в реактор трансалкилирования изотермического типа охлаждаются в холодильнике 7 до 220 °С. Катализатор при этом не дезактивируется, так как не контактирует с пропиленом. Затем их направляют в депропанизатор для отделения прежде всего пропана, содержащегося в пропан-пропиленовой фракции. Кубовый продукт аппарата направляют в колонну для отделения непрореагировавшего бензола. Последний возвращают в реактор. Кубовый продукт колонны направляют в колонну, где из него выделяют целевой продукт - изопропилензол. В качестве промежуточного продукта в колонне выделяют диизопропилбензолы, которые направляют в реактор. В качестве кубового продукта в колонне выводят полиалкилбензолы.

Рисунок 3.4.2 - Принципиальная схема процесса алкилирования бензола пропиленом на цеолитном катализаторе

Описание технологического процесса приведено в табл. 3.4.2.

Таблица 3.4.2 - Описание технологического процесса алкилирования бензола пропиленом на цеолитном катализаторе

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Пропан-пропиленовая фракция	Прием и подготовка пропан-пропиленовой фракции	Пропан-пропиленовая фракция		Адсорбер
Бензол	Прием и подготовка бензола	Бензол		Адсорбер
Бензол. Бензол возвратный. Пропан-пропиленовая фракция	Алкилирование	Реакционная масса алкилирования		Реактор
Полиалкилбензолы со стадии ректификации. Бензол возвратный	Трансалкилирование	Реакционная масса алкилирования		Реактор
Реакционная масса алкилирования	Депропанизация реакционной массы алкилирования	Пропан. Депропанизированная реакционная масса алкилирования		Ректификационная колонна
Депропанизированная реакционная масса алкилирования	Осушка и выделение возвратного бензола	Обезвоженный бензол возвратный. Смесь кумола, диалкилбензола, триалкилбензола		Ректификационная колонна
Смесь кумола, диалкилбензола, триалкилбензола	Выделение изопропилбензола	Изопропилбензол. Кубовая жидкость		Ректификационная колонна
Кубовая жидкость	Выделение полиалкилбензолов и смолы алкилирования	Полиалкилбензолы на стадию трансалкилирования. Смола		Ректификационная колонна

3.4.1.3. Алкилирование бензола пропиленом в присутствии фосфорной кислоты на носителе

Сырье - бензол и пропан-пропиленовую фракцию - смешивают в емкости 1 в мольном соотношении бензол/пропилен = 10:1 и после подогрева в рекуператоре и дополнительном перегревателе подают на верх полочного адиабатического реактора - алкилатора. Процесс алкилирования протекает при температуре около 200 °С и давлении 2,8-4,2 МПа. Для регулирования температуры в несколько точек по высоте реактора вводят рециркулирующий пропан.

Для поддержания стабильной активности катализатора в исходную шихту и в потоки пропана подается вода. Выходящий из нижней части реактора алкилат отдает в рекуператоре тепло сырью и поступает в депропанизатор. Отбираемый с верха депропанизатора пропан возвращается в цикл. Часть пропана, эквивалентная количеству, вносимому со свежим сырьем, выводится из системы. Кубовый продукт депропанизатора направляется в колонну выделения бензола. Дистиллят этой колонны смешивают со свежим бензолом и подают на стадию алкилирования. Остаток из куба колонны поступает в колонну выделения товарного ИПБ, где производят отделение последнего от ди- и полиизопропилбензолов, которые либо сжигают, либо направляют на специальную установку трансалкилирования.

3.4.2. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве кумола

В табл. 3.4.3 приведены технические показатели процесса алкилирования бензола пропиленом на различных катализаторах.

Таблица 3.4.3 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве кумола

Наименование	Единицы измерения	Алкилирование бензола пропиленом на алюмохлоридном катализаторе		Алкилирование бензола пропиленом на цеолитном катализаторе
		Расход
		минимальный	максимальный	минимальный	максимальный
Бензол	кг/т	-	671	-	668
Пропилен	кг/т	-	377	-	361
Электроэнергия	/т	-	24,1	32,0	37,8
Теплоэнергия	Гкал/т	-	1,80	0,78	0,83
Холод	Гкал/т	-	0,026	-	0,028

Характеристика выбросов, сбросов, отходов, образующихся при производстве кумола, приведена в табл. 3.4.4-3.4.6 соответственно.

Таблица 3.4.4 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве кумола

Наименование загрязняющего вещества	Алкилирование бензола пропиленом на алюмохлоридном катализаторе			Алкилирование бензола пропиленом на цеолитном катализаторе
	Масса выбросов загрязняющих веществ, кг/т кумола
	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Углеводороды предельные С1-С-5 (исключая метан)	-	3,33	-	-	0,014	-
Пропилен	-	0,84	-	-	0,019	-
Бензол	-	2,16	-	-	0,066	-
Изопропилбензол (кумол)	-	0,057	-	-	0,069	-

Таблица 3.4.5 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве кумола

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Алкилирование бензола пропиленом на алюмохлоридном катализаторе			Алкилирование бензола пропиленом на цеолитном катализаторе
		Показатели сбросов загрязняющих веществ, кг/т кумола
		Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Нитрат-анион	Направляются на биологические очистные сооружения	-	0,30	-	-	-	-
Сульфат-анион (сульфаты)		-	10,93	-	-	-	-
Хлорид-анион (хлориды)		-	3,61	-	-	-	-
ХПК		-	-	-	-	0,0011	-
БПК полн.		-	0,18	-	-	-	-

Таблица 3.4.6 - Отходы, образующиеся при производстве кумола

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Алкилирование бензола пропиленом на алюмохлоридном катализаторе			Алкилирование бензола пропиленом на цеолитном катализаторе
				Масса образующихся отходов производства, кг/т кумола
				Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Катализатор на основе оксида алюминия с содержанием железа менее 2,0 % отработанный	4			0,076	0,11	0,090	-	-	-
Отработанный адсорбент (цеолит)	5	Очистка пропан-пропиленовой фракции в адсорберах	Передача специализированному предприятию	-	-	-	-	0,016	-
Отработанный адсорбент	4	Осушка пропан-пропиленовой фракции в адсорберах	Передача специализированному предприятию	-	-	-	-	0,014	-
Отработанный адсорбент	3	Очистка бензола в адсорберах	Передача специализированному предприятию	-	-	-	-	0,039	-
Шары глинозема (керамические шары)	4		Передача специализированному предприятию	-	-	-	-	0,16	-
Синтетические и минеральные масла отработанные	3	Все этапы производства	Передача специализированному предприятию	-	-	-	-	0,0089	-

3.5. Производство -метилстирола

-метилстирол (АМС, изопренилбензол, химическая формула C₉H₁₀, структурная формула ) - гомолог стирола, у которого один атом водорода замещен метильной группой.

АМС преимущественно используют для получения АБС-пластиков, на долю которых приходится около трети спроса на -метилстирол. АМС также находит применение в производстве отдушек, антиоксидантов, смазочных масел. Небольшое количество АМС идет на производство низкомолекулярных полимеров, которые представляют собой вязкие жидкости, применяемые в производстве адгезивов, покрытий, воска и пластификаторов.

Основным промышленным методом получения АМС является каталитическое дегидрирование кумола. Данный процесс во многом аналогичен описанному выше процессу дегидрирования этилбензола, и поскольку условия термодинамического равновесия реакции дегидрирования для изопропилбензола более благоприятны, чем для этилбензола, процесс осуществляют при температурах на 80-100 °С ниже, чем при дегидрировании этилбензола в стирол. При конверсии кумола 60-70 % селективность образования целевого продукта может превышать 90 %.

В России АМС получают каталитическим дегидрированием кумола, а также в качестве сопутствующего продукта в процессе производства фенола и ацетона.

3.5.1. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

Смесь свежего и возвратного изопропилбензола подают в смесительную камеру испарителя. Испаренный и нагретый изопропилбензол подают в перегреватель. Перегретые пары в смеси с водяным паром подают в реактор, где в присутствии катализатора протекает дегидрирование. Полученную реакционную массу разделяют на углеводородный и водяной слои. Водный слой отпаривают от углеводородов в колонне, углеводородный конденсат разделяют на "легкую" и "тяжелую" фракции под вакуумом. "Тяжелую" углеводородную фракцию разделяют на АМС-фракцию и изопропилбензол, возвращаемый на стадию дегидрирования. АМС-фракцию направляют на дополнительное выделение возвратного изопропилбензола и АМС-сырца, из которого выделяют товарный продукт и смолу.

Поточная схема процесса получения -метилстирола приведена на рис. 3.5.1.

Рисунок 3.5.1 - Принципиальная схема процесса производства -метилстирола

Описание технологического процесса приведено в табл. 3.5.1.

Таблица 3.5.1 - Описание технологического процесса производства -метилстирола

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Изопропилбензол. Изопропилбензол возвратный со стадий разделения продуктов	Дегидрирование изопропилбензола	Реакционная масса		Реактор Печь-пароперегреватель Испаритель
Реакционная масса	Разделение реакционной массы	Углеводородный конденсат Водяной слой
Водяной слой	Отпарка углеводородов		Очищенная от углеводородов вода в канализацию	Колонна
Углеводородный конденсат	Разделение углеводородного конденсата	Тяжелая углеводородная фракция. Легкая углеводородная фракция		Ректификационная колонна
Легкая углеводородная фракция	Выделение ИПБ	Изопропилбензол возвратный на стадию дегидрирования. Легкие углеводороды		Ректификационная колонна
Тяжелая углеводородная фракция	Выделение ИПБ	Изопропилбензол возвратный на стадию дегидрирования. АМС-фракция		Ректификационная колонна
АМС-фракция	Выделение АМС-сырца	Изопропилбензол возвратный на стадию дегидрирования. АМС-сырец		Ректификационная колонна
АМС-сырец	Выделение товарного АМС	Товарный -метилстирол. Смола		Ректификационная колонна

3.5.2. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве -метилстирола

Усредненные нормы расхода используемого сырья, основных материалов и энергоресурсов приведены в табл. 3.5.2.

Текущие уровни эмиссий приведены в табл. 3.5.3-3.5.5.

Таблица 3.5.2 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве -метилстирола

Наименование	Единицы измерения	Дегидрирование изопропилбензола
		Расход
		минимальный	максимальный
Изопропилбензол	кг/т	-	1090
АМС-фракция с производства фенола и ацетона	кг/т	-	1429
Электроэнергия	/т	-	28
Теплоэнергия	Гкал/т	7,9	8,5
Топливо (метан-водородная фракция)	т/т	-	0,110

Таблица 3.5.3 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве -метилстирола

Наименование загрязняющего вещества	Дегидрирование изопропилбензола
	Масса выбросов загрязняющих веществ кг/т -метилстирола
	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)	-	0,030	-
Углерода оксид (CO)	-	0,17	-
Альфа-метилстирол	-	0,43	-
Изопропилбензол (кумол)	-	0,36	-

Таблица 3.5.4 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве -метилстирола

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Дегидрирование изопропилбензола
		Показатели сбросов загрязняющих веществ, кг/т -метилстирола
		Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
ХПК	Сточные воды направляются на механическую очистку и далее на биологические очистные сооружения	-	1,73	-

Таблица 3.5.5 - Отходы, образующиеся при производстве -метилстирола

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Дегидрирование изопропилбензола
				Масса образующихся отходов производства, кг/т -метилстирола
				Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Отработанный катализатор	3	Реактор дегидрирования	Передача специализированному предприятию на обезвреживание	-	0,48	-

3.6. Производство фенола и ацетона

Фенол (гидроксибензол, карболовая кислота, химическая формула C₆H₅OH, структурная формула ) выпускается промышленностью в виде белого кристаллического вещества. Фенол служит сырьем для получения фенолформальдегидных смол, поликарбонатов, эпоксидных смол, капролактама, термостойких полимеров, а также фармацевтических продуктов. Эта и другая продукция органического синтеза на основе фенола имеет большое экономическое значение, поскольку используется для производства широкого спектра потребительских товаров и технологических материалов, таких как клеи, ламинаты, пропиточные смолы, сырье для лаков, эмульгаторы и моющие средства, пластификаторы, гербициды, инсектициды. В России ежегодно производят порядка 200 тыс. т фенола.

На российских предприятиях фенол производят кумольным методом, основанным на окислении изопропилбензола до гидропероксида изопропилбензола, с дальнейшим разложением и разделением продуктов ректификацией. Помимо фенола, на производстве совместно получают товарный ацетон и альфа-метилстирол. На экономические характеристики процесса сильно влияет цена на попутный ацетон.

3.6.1. Описание технологических процессов, используемых в настоящее время

Принципиальная технологическая схема производства фенола и ацетона кумольным методом приведена на рис. 3.6.1 (таблица 3.6.1).

Свежий изопропилбензол смешивают с возвратным изопропилбензолом и гидропероксидом изопропилбензола в смесителе. Шихту насосом прокачивают через теплообменник и подают в верхнюю часть реактора окисления (окислительной колонны). В теплообменнике шихта подогревается за счет тепла оксидата до температуры 110 °С. В нижнюю часть колонны подают воздух, предварительно подогретый водяным паром также до температуры 110 °С в подогревателе. Отработанный воздух вместе с парами изопропилбензола, кислот и других примесей проходит вначале теплообменник и конденсаторы, а затем отстойник-нейтрализатор, в котором содой или щелочью нейтрализуются кислоты. Отработанный воздух выводят из системы, а очищенный от кислот изопропилбензол с примесями возвращают в смеситель. Соли из нейтрализатора также выводят из системы для утилизации.

Оксидат из нижней части окислительной колонны через теплообменник, где он охлаждается шихтой до температуры 60 °С, направляют в колонну для концентрирования гидропероксида изопропилбензола.

В связи с тем что гидропероксид при высоких температурах быстро разлагается (со взрывом), концентрирование проводят при глубоком вакууме (остаточное давление в кубе колонны - 0,79 кПа) и температуре в кубе не более 100 °С.

Дистиллят колонны (изопропилбензол с примесями кислот и углеводородов) направляют в нейтрализатор, а кубовый продукт (концентрированный гидропероксид изопропилбензола) - в реактор разложения. Туда же подают катализатор - раствор серной кислоты в ацетоне. Разложение гидропероксида изопропилбензола проводят при температуре 50-70 °С. В качестве среды разложения гидропероксида изопропилбензола на фенол и ацетон используется реакционная масса разложения. Тепло реакции отводится за счет циркуляции реакционной массы алкилирования через реакторы разложения. Каждый реактор представляет собой кожухотрубный теплообменник, в трубное пространство которого подается оборотная вода, а по межтрубному циркулирует реакционная масса разложения. Пары ацетона конденсируют в конденсаторе, и ацетон возвращают в реактор. В продуктах разложения остается серная кислота, поэтому перед их разделением их пускают через скруббер, заполненный анионитом.

Разделение продуктов разложения может быть осуществлено несколькими способами. В ректификационной колонне в виде дистиллята отделяют ацетон, -метилстирол и другие легколетучие примеси. Дистиллят колонны подают в ректификационную колонну, в которой при атмосферном давлении верхом отводят продуктовый ацетон. Кубовый продукт этой колонны - -метилстирольную фракцию - направляют на дальнейшее разделение с целью выделения продуктового -метилстирола и других продуктов. Кубовый продукт колонны направляют в ректификационную колонну для отделения всех летучих веществ от смолы. Эта и последующие колонны работают при остаточном давлении 9,5-13,3 кПа. Дистиллят колонны направляют в ректификационную колонну, в которой отделяют углеводороды от фенола. В колонне отделяют продуктовый фенол в виде дистиллята от смол. Возвратный изопропилбензол направляют на стадию окисления изопропилбензола.

Таблица 3.6.1 - Описание технологического процесса производства фенола и ацетона

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные, и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Изопропилбензол. Изопропилбензол возвратный. Воздух	Окисление изопропилбензола	Реакционная масса окисления		Реактор окисления
Реакционная масса окисления	Ректификация реакционной массы окисления	Гидропероксид изопропилбензола		Ректификационная колонна
Гидропероксид изопропилбензола. Серная кислота	Разложение гидропероксида изопропилбензола	Реакционная масса разложения		Реактор разложения
Реакционная масса разложения	Ректификация реакционной массы разложения	Товарный фенол. Товарный ацетон. Углеводородная фракция на переработку. Смола на переработку. Вода химзагрязненная на переработку		Ректификационная колонна
Углеводородная фракция. Смола Вода химзагрязненная. Раствор NaOH	Переработка отходов фенольного производства	Изопропилбензол возвратный на стадию окисления. Фенольная смола на отгрузку. Фенолят натрия на отгрузку. -метилстирольная фракция на отгрузку	Фенольная смола на сжигание Фенолят натрия на сжигание Обесфеноленная химзагрязненная вода	Ректификационная колонна. Экстрактор

Рисунок 3.6.1 - Принципиальная схема процесса производства фенола и ацетона

3.6.2. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве фенола и ацетона

Усредненные нормы расхода используемого сырья, основных материалов и энергоресурсов приведены в табл. 3.6.2.

Таблица 3.6.2 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве фенола и ацетона

Наименование	Единицы измерения	Производство фенола, ацетона и альфа-метилстирола кумольным методом
		Расход
		минимальный	максимальный
Кумол	кг/т	920	1472
Электроэнергия	/т	38,6	82,8
Теплоэнергия	Гкал/т	1,6	5,5

Характеристика выбросов, сбросов, отходов, образующихся при производстве фенола и ацетона, приведена в табл. 3.6.3, 3.6.4, 3.6.5 соответственно.

Таблица 3.6.3 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве фенола и ацетона

Наименование загрязняющего вещества	Производство фенола, ацетона и альфа-метилстирола кумольным методом
	Масса выбросов загрязняющих веществ, кг/т фенола и ацетона
	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Углеводороды предельные С1-С-5 (исключая метан)	-	0,97	-
Альфа-метилстирол	0,014	0,019	0,017
Изопропилбензол (кумол)	0,22	0,22	0,22
Фенол	0,13	0,16	0,15
Ацетон	0,27	0,66	0,47

Таблица 3.6.4 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве фенола и ацетона

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Производство фенола, ацетона и альфа-метилстирола кумольным методом
		Показатели сбросов загрязняющих веществ, кг/т фенола и ацетона
		Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
ХПК	Сточные воды направляются на механическую очистку и далее на биологические очистные сооружения	-	8,17	-
Сульфат-анион (сульфаты)		3,68	10,06	6,86
Фенол		0,0003	0,052	0,026

Таблица 3.6.5 - Отходы, образующиеся при производстве фенола и ацетона

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Производство фенола, ацетона и альфа-метилстирола кумольным методом
				Масса образующихся отходов производства, кг/т фенола и ацетона
				Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Отработанный катализатор	3	Очистка технологических газов от изопропилбензола и органических примесей	Отправляется на специализированное предприятие для извлечения драг. металла	0,021	0,49	0,22
Отработанная ионообменная смола	4	Очистка фенола, кубового остатка	Передается специализированному предприятию для обезвреживания	0,19	0,61	0,33
Отработанный катализатор	3	Каталитический процесс, сопровождающийся снижением или потерей каталитической активности в результате очистки технологических газов от изопропилбензола и органических примесей, гидролиза сероксида углерода	Отправляется на специализированное предприятие для извлечения драг. металла	-	0,03	-
Отработанный катионит	4	Катионитная очистка фенола	Передается специализированному предприятию для обезвреживания	0,19	0,24	0,21
Водный конденсат пропарки оборудования производства фенолов, загрязненный фенолом (фенольная вода после пропарки колонн и аппаратов)	3		Термическое обезвреживание	3,6	5,3	4,4
Ионообменная смола, отработанная при очистке кубовых остатков от непредельных углеводородов в производстве фенола и ацетона (отработанный анионит)	4			0,28	0,61	0,44