Бензол является органическим химическим соединением. Относится к классу простейших ароматических углеводородов. Производят его из каменноугольной смолы, при ее переработке получается бесцветная жидкость, имеющая своеобразный сладковатый запах.

Химическая формула – (C6H6,PhH)

Бензол хорошо растворяется в спирте и хлороформе. Отлично растворяет жиры, смолы, воски, серу, битум, каучук, линолеум. При возгорании сильно коптит, пламя яркое.

Токсичен и канцерогенен. Оказывает наркотическое, гепатотоксическое и гемотоксическое воздействие.

Применение в быту и на производстве

Бензол используется в химической, резиновой, полиграфической и фармацевтической промышленности.

Применяется для производства синтетических каучуков, волокон, резины, пластмасс. Из него изготавливают краски, лаки, мастики, растворители. Входит в состав моторных бензинов, является важным сырьем для изготовления различных лекарств.

Из бензола синтезируют другие продукты: этилбензол, диэтилбензол, изопропилбензол, нитробензол и анилин.

Совсем недавно бензол добавляли к моторному топливу, но из-за ужесточения экологических требований, эта добавка была запрещена. Новые стандарты позволяют его содержание в моторном топливе до одного процента, ввиду высокой токсичности.

Токсикологи находят бензол в продуктах питания, таких как яйца, консервированное мясо, рыба, орехи, овощи, фрукты. В организм человека с продуктами может поступить в день до 250 мкг бензола.

Как происходит отравление

Отравление бензолом происходит через органы дыхания, реже при приеме внутрь и попадании на неповрежденную кожу. Токсичность бензола очень высокая, при длительном взаимодействии может развиться хроническая интоксикация.

Острые отравления наблюдаются редко, они могут быть связаны с аварийными и несчастными случаями на производстве, возникшими из-за нарушений правил техники безопасности. Так, при чистке цистерн из-под бензола у работников может развиться молниеносная смерть.

Попадая в организм, бензол может вызывать раздражение нервной системы, глубокие изменения костного мозга и крови. Кратковременное попадание паров бензола в организм не вызывает изменений со стороны нервной системы.

Если произошло острое отравление, бензол и его гомологи обнаруживаются в мозге, печени, надпочечниках и крови. При хроническом отравлении он поступает в костный мозг и жировые ткани. Выделяется легкими в неизмененном виде.

Симптомы острого отравления бензолом:

• головная боль;
• синдромом наркотического действия;
• головокружение;
• шум в ушах,
• судороги;
• падение кровяного давления;
• малый пульс;
• раздражительность;
• быстрая утомляемость;
• общая слабость;
• плохой сон;
• депрессия;
• тошнота и рвота.

При легких или стертых формах интоксикации изменения со стороны картины крови слабо заметны.
Если отравление бензолом имеет среднюю тяжесть, помимо указанных выше симптомов, появляется кровотечение из носа и десен. У женщин укорачивается менструальный период, идут обильные кровянистые выделения. Обычно такие явления сопровождаются анемией. Печень слегка увеличивается, ощущается болезненность.

При тяжелой интоксикации нередки жалобы на плохой аппетит, отрыжку, боли в правом подреберье. Слизистые оболочки и кожные покровы становятся очень бледные, иногда происходят спонтанные кровоизлияния. Печень сильно увеличивается, становится болезненной. Понижается кислотность и переваривающая способность.

Со стороны сердечно-сосудистой системы может начаться ишемия миокарда, тахикардия, сосудистая гипотония.

Нервная система при тяжелой интоксикации реагирует различно. Иногда отмечаются проявления гиперактивности, в других случаях появляется заторможенность, снижаются рефлексы нижних конечностей

Без своевременного лечения постепенно развивается алейкемический миелоз, реже лимфатическая лейкемия.

При исследовании костномозгового пунктата обнаруживается наличие атрофических процессов в костном мозге. В некоторых случаях наблюдается его полное опустошение.

При хронических отравлениях, которые чаще всего развиваются в производственных условиях, появляются изменения в составе крови.

Если руки часто соприкасаются с бензолом, кожа становится сухой, на ней появляются трещины, пузырьки, зуд, отечность.

Первая помощь и лечение

Главный принцип терапии и профилактики отравлений бензолом – это немедленное прекращение контакта с ним при первых симптомах отравления. При хронической бензольной интоксикации может произойти полное выздоровление, если своевременно прекращен контакт с бензолом. Если это не сделать, произойдет тяжелая интоксикация и, несмотря на различные методы терапии, лечение окажется безрезультатным.

При вдыхании паров бензола врачи отмечают следующую клиническую картину:

происходит возбуждение, схожее с алкогольным, в последующем больной теряет сознание, впадает в коматозное состояние. Лицо бледнеет, начинаются судороги, характерные мышечные подергивания. Слизистые оболочки красные, зрачки расширены. Ритм дыхания нарушен, артериальное давление снижено, пульс учащен. Из носа и десен возможно кровотечение.

В этом случае используют гипосульфит натрия, препараты серы и глюкозы, которые помогают ускорить процесс нейтрализации бензола и его продуктов окисления.

При острых интоксикациях нужно обеспечить приток свежего воздуха. Пострадавшему делают искусственное дыхание. При рвоте вводят внутривенно глюкозу, если нарушено кровообращение делают инъекции кофеина.

Проводится кровопускание, внутривенные вливания глюкозы, сердечные средства. Если больной слишком возбужден применяют бромистые препараты.

В тяжелых случаях при явно выраженной анемии применяют препараты, стимулирующие эритропоэз, витамин B12, фолиевую кислоту, препараты железа совместно с аскорбиновой или соляной кислотой. Делают дробные переливания крови.

Весьма эффективен витамин Р в сочетании с аскорбиновой кислотой. Чтобы предупредить развитие некротических явлений внутривенно вводят пенициллин и глюкозу.

При токсическом гепатите, появившемся вследствие хронического отравления бензолом, вводят липокаин, метионин, холин.

Если бензол принят внутрь, клиническая картина следующая: во рту и за грудиной больной ощущает невыносимое жжение, сильную боль в животе, сопровождающуюся рвотой, возбуждение, сменяющееся угнетением. Может произойти потеря сознания, начаться судороги, мышечные подергивания. Дыхание становится сначала учащенным, но вскоре замедляется. Изо рта больного ощущается запах горького миндаля. Резко снижается температура. Печень увеличена, обнаруживается токсическая гепатопатия.

При очень высоких концентрациях бензола, попавшего внутрь, лицо синеет, слизистые оболочки приобретают вишнево-красный цвет. Человек почти мгновенно теряет сознание, смерть наступает в течение нескольких минут. Если смерть после тяжелого отравления не наступила, здоровье сильно подрывается, и часто после длительной болезни все равно наступает смерть.

При попадании яда внутрь желудок промывают через зонд, внутрь вводят вазелиновое масло, сульфата натрия и в вену – раствор натрия тиосульфата, кордиамин и раствор глюкозы и аскорбиновую кислоту. Подкожно вводят раствор кофеина.

Внутримышечно вводится раствор тиамина, пиридоксина гидрохлорид и цианокобаламин. Назначаются антибиотики, для предупреждения инфекции. Если имеются кровотечения, вводят в мышцу викасол.

Если отравление легкое, требуется покой и тепло.

Профилактика

На производстве, где используется бензол, обязаны проводиться периодические медосмотры всех рабочих, которые контактируют с бензолом. В осмотре участвуют терапевт, невропатолог и гинеколог – по показаниям.

Не допускается принимать на работу, при которой возможен контакт с бензолом:

• людей, имеющих органические заболевания ЦНС;
• при всех болезнях системы крови и вторичном малокровии;
• больных эпилепсией;
• с выраженными невротическими состояниями;
• при всех видах геморрагического диатеза;
• при заболеваниях почек и печени.

Запрещено допускать к работе с бензолом беременных и кормящих женщин, несовершеннолетних.

1-4 – ректификационные колонны; I – углеводородный конденсат; II -этилбензол на рециркуляцию в реакторную подсистему; III - бензол-толуольная фракция; IV - стирол; V - смолы.

В ректификационной колонне 1 отделяется основное количество этилбензола вместе с бензолом и толуолом.

В колонне 3 в качестве дистиллята отгоняется весь этилбензол и часть стирола. Эта фракция возвращается как питание в колонну 1. Таким образом, колонны 1-3 работают как трехколонный комплекс.

Окончательная очистка стирола от смол осуществляется в колонне 4 (часто для этого используют дистилляционный куб). Все колонны, в которых присутствует стирол, работают при глу­боком вакууме, чтобы температура в кубе не превышала 100 °С.

Рассмотрим некоторые особенности приведенной технологической схемы разделения. В такой схеме производства обычно используется вариант, в котором на первом этапе осуществляется второе заданное разделение. А именно, в первой колонне отгоняются вместе с этилбензолом бензол и толуол, а затем от этилбензола отгоняются легколетучие компоненты. С точки зрения затрат энергии этот вариант менее выгоден. Вместе с тем, учитывая реакционную способность стирола (высокая активность и способность к термополимеризации), этот вариант является более предпочтительным. Тем более, если принять во внимание небольшое содержание бензола и толуола в реакционной смеси.

Учитывая высокую реакционную способность стирола, для разделения пары «этилбензол-стирол» обычно используется «двойная ректификация», позволяющая снизить гидравлическое сопротивление ректификационных колонн, а следовательно, и температуру в кубах, которая должна быть не выше 100 °С (при необходимом вакууме). Именно при этой температуре начинается термополимеризация стирола.

В общем случае любая «двойная ректификация» является неприемлемой как в энергетическом отношении, так и по капитальным затратам. Использование такого варианта является вынужденной мерой. В данном случае возможны два варианта «двойной ректификации» (рис. 3.4, а , б ).

Технологическое оформление «двойной» ректификации:

а - вариант I; б - вариант II; 1-2 – ректификационные колонны; I – смесь этилбензола и стирола; II - стирол и полимеры; III - этилбензол.

В первом варианте в первой колонне наряду с полной отгонкой этилбензола (или легколетучего компонента для любой другой системы) отгоняется часть стирола. При этом со­отношение между этилбензолом и стиролом в дистилляте первой колонны выбирается таким, чтобы кубовая жидкость колонны 2 по своему составу примерно соответствовала составу исходной смеси колонны 1.

Во втором варианте в колонне 1 отгоняется чистый этилбензол. В кубе этой колонны остается такое количество этилбензола, которое позволяет при допустимом вакууме поддерживать темпе­ратуру не более 100 о С.

В колонне 2 в качестве дистиллята отгоняется оставшийся этилбензол вместе со стиролом, количество которого определяется соотношением этилбензола и стирола в ис­ходной смеси первой колонны.

В случае разделения этилбензола и стирола предпочтение может быть отдано первому варианту «двойной ректификации», в котором в колонне 2 подвергается нагреванию только часть стирола, тогда как во втором варианте весь стирол подвергается нагреванию в кубах обеих колонн, а это даже при вакууме приводит к его потерям за счет термополимеризации. Правда большая разница в энергозатратах может окупить потери стирола, но для этого требуется более детальное сравнение.

Для решения задачи разделения пары «этилбензол - стирол» может быть предложен вариант с одной колонной, заполненной насадкой с малым гидравлическим сопротивлением. В этом случае, учитывая большие потоки флегмы, будут разные количества потоков жидкости и пара по высоте колонны. Следовательно, для устойчивой работы насадочной колонны необходимы разные диаметры верхней и нижней частей колонны. Такая колонна позволяет разделить эту пару компонентов при температуре в кубе колонны не выше 100 °С.

Насадочная колонна с укрепляющей и исчерпывающей частями разного диаметра:

I – смесь этилбензола и стирола; II – стирол и полимеры; III – этилбензол.

Принципы в технологии получения стирола дегидрированием этилбензола .

· Технология производства стирола дегидрированием этилбензола относится к одностадийным химическим процессам.

· В качестве исходного сырья используется доступный этилбензол, получаемый алкилированием бензола олефинами.

· Применяемые в промышленности технологические решения с введением пара между двумя-тремя слоями катализатора, использование встроенных в реактор теплообменных устройств, а также

· эффективная каталитическая система позволяют при достаточно высокой селективности около 90% добиться конверсии этилбензола за один проход на уровне 60-75%.

· Рециркуляционный поток бензола, связывающий разделительную и реакторную подсистемы технологии, обеспечивают полную конверсию исходного сырья.

Снижение энергозатрат на процесс дегидрирования может достигаться не только за счет эффективного теплообмена между входящими и выходящими потоками, но и за счет использования вместо водяного пара (энергоноситель и разбавитель) инертного газа . В этом случае тепло должно подводиться между слоями катализатора с помощью встроенных теплообменников. Замена пара на инертный газ (азот, СО 2) позволяет избежать многократного испарения и конденсации воды, обладающей высокой скрытой теплотой испарения. В этом случае также снижаются и затраты на очистку водного конденсата, загрязненного ароматическими соединениями, и в целом уменьшится потребление воды производством.

Важной составной частью технологии выступает подсистема разделения . В данном случае, как отмечено ранее, существенным фактором, влияющим на суммарные показатели технологии, являются режимы ректификационного разделения. Они должны обеспечивать условия, при которых отсутствует термополимеризация стирола . Энергетически наиболее целесообразно применять вместо двойной ректификации одну насадочную колонну с низким гидравлическим сопротивлением, либо схему из комплексов гетероазеотропной ректификации.

Наконец, гетерогенно-каталитический характер процесса позволяет достаточно просто создавать аппараты и технологические линии большой единичной мощности.

Характеристика кубовых остатков ректификации стирола и пути их переработки .

Нефтехимические процессы являются наиболее сложными из химических производств, так как получение многих мономеров связано с образованием большого количества вторичных и побочных продуктов, отходов. Экономическая эффективность производства во многом зависит от способов утилизации отходов.

Для этого в настоящее время применяют в основном два метода - топливный и химический . Преимущество второго метода бесспорно, так как при этом рационально решается вопрос сырьевых ресурсов, поскольку многие отходы производства содержат ряд ценных мономеров и органических соединений. Сжигание, напротив, вызывает загрязнение атмосферы, коррозию аппаратуры, теряются в огромных количествах вторичные материальные ресурсы.

При выделении и очистке стирола в процессе ректификации накапливаются кубовые остатки, утилизация которых чрезвычайно важна. В состав их входит большое количество различных органических соединений, в том числе и мономерный стирол, полное извлечение которого на ректификационных колоннах не достигается.

В зависимости от условий фракционирования печного масла содержание стирола в кубовом остатке ректификации может изменяться от 10 до 50 %, а полистирола - 15-70 %.

Внедрение в последние годы высокоэффективных ингибиторов термической полимеризации стирола в процессе его получения позволило значительно снизить количество остаточного стирола и полистирола в КОРС. Это привело к тому, что синтез пленкообразующего стал мало перспективным и основным способом утилизации КОРС, стало использование его в качестве добавки к котельному топливу. Вопросом утилизации КОРС занимаются не один десяток лет, но до сих пор он остается актуальным.

Кубовые остатки ректификации стирола по составу можно условно представить тремя группами веществ

Мономеры,

Полимеры и

Продукты органического синтеза.

В результате исследований было идентифицировано около 95 % веществ, входящих в состав КОРС.

В зависимости от способов получения стирола, режима работы реактора, срока службы катализатора, режима работы колонн ректификации, применяемой ингибирующей системы и времени пребывания в отгонных аппаратах, состав КОРС меняется довольно в широких пределах.

К основным компонентам, входящим в состав КОРС, образующихся при производстве стирола дегидрированием этилбензола, относятся: стирол, метилстиролы, этилбензол, полистирол, дивинилбензол, нафталин, дифенил, неидентифицированные «легкие» вещества, высококипящий «тяжелый» остаток и др.

Исходя из компонентов состава КОРС можно предложить следующие пути его переработки:

1) разделение КОРС на фракции с их дальнейшим полным или частичным использованием.

2) выделение полимерной части из КОРС связано, в основном, с целью использования полимера стирола в качестве основы для получения пленкообразующих композиций.

Выделение полимера предлагалось двумя методами: отгонкой легколетучих компонентов и экстракцией. Необходимо отметить, что молекулярная масса полистирола в кубовых остатках изменяется в довольно широких пределах от 1000 до 110000, поэтому попытки выделения и использования полистирола представляют значительные трудности.

3) прямая утилизация КОРС с получением ценного продукта для дальнейшего его применения.

Прямая утилизация КОРС - на этом пути рассматриваются два направления:

Использование КОРС в качестве пластификатора и

Для получения пленкообразующих материалов.

Ряд работ направлен на использование КОРС в дорожном строительстве, как компонента асфальтобитумных покрытий, улучшающего адгезию к гравию и сцепление с грунтом. Однако, данное использование КОРС бесперспективно. Это в первую очередь связано с его токсичностью. Мономерный стирол присутствует в КОРС в значительно больших количествах, чем допустимо санитарными нормами. Поэтому большинство исследований имели целью утилизировать КОРС таким образом, чтобы уменьшить содержание мономерного стирола в полученном продукте с помощью полимеризации.

4) нейтрализация КОРС , как правило, сжигание в виде раствора - жидкое топливо.

Процесс нейтрализации КОРС определяется его токсичностью - в основном содержащимся в нем остаточным стиролом, а также присутствием очень токсичного и опасного для здоровья человека продукта канцерогена - 3,4-бенз(а)пирена (до 3000 мг/кг). Классический способ нейтрализации - сжигание КОРС в специальных печах затруднен тем, что содержание полимера в нем меняется. В результате образуется при сжигании большое количество сажи, содержащей до 120000 мкг/кг 3,4-бенз(а)пирена. При сжигании КОРС, содержащего в качестве ингибитора серу, образуется большое количество диоксида серы, также требующего улавливания или нейтрализации.

5) Более технологичным является сжигание КОРС в растворе толуола или другого растворителя, например, полиалкилбензольных смол. Этот способ используется большинством заводов, производителей стирола.

На ОАО «Ангарскнефтеоргсинтез» например, КОРС применялся как топливо при сжигании химически загрязненных вод в термических печах в смеси с каменноугольным топочным мазутом, на ОАО «Нижнекамскнефтехим» осуществлен запуск и освоение мощности установки утилизации жидких отходов.

ПОЛУЧЕНИЕ ЭТИЛБЕНЗОЛА

Этилбензол для производства стирола получается алкилированием бензола этиленом по реакции:

Наряду с основной реакцией протекает ряд побочных реакций, при которых образуются более глубоко алкилированные производные бензола: диэтилбензол С6Н6(С2Н5)2, триэтилбензол С6Н6(С2Н5)3, тетраэтилбензол С6Н6(С2Н5)4. Катализатором реакции алкилирования служит комплексное соединение, получаемое на основе хлорида алюминия, этилхлорида, бензола и алкилбензолов:

Реакция алкилирования протекает по следующей схеме.

Присоединение этилена к каталитическому комплексу:

Реакция обмена между каталитическим комплексом и бензолом с образованием этилбензола:

Хлорид алюминия может образовывать тройные комплексы не только с одним, но и с двумя, тремя и т. д. этильными радикалами которые при обменной реакции с бензолом дают полиалкилбензолы. Поэтому в реакционной смеси кроме этилбензола находятся диэтилбензол и другие полиалкилбензолы.

Комплексы могут вступать в обменные реакции не только с бензолом, но и с продуктами реакции, например с диэтилбензолом, тогда происходит процесс переалкилирования по схеме:

Так как реакция переалкилирования протекает одновременно с алкилированием в алкилатор вместе с бензолом подается также фракция полиалкилбензолов, выделенная из реакционной массы при ректификации. В результате всех указанных реакций устанавливается вполне определенный равновесный состав продуктов реакции, зависящий только от соотношения алкильных радикалов и бензольных ядер в реакционной смеси.

Бензол подается в количестве, соответствующем молярному соотношению бензол:этилен = (2,8-3,3):1. Образующаяся в процессе алкилирования реакционная масса в среднем содержит: 45-- 55% непрореагировавшего бензола, 26--35% этилбензола, 4--10% полиалкилбензолов.

Технологический процесс получения этилбензола состоит из двух основных стадий: алкилирование бензола этиленом и ректификация реакционной массы.

Алкилирование бензола этиленом

Процесс алкилирования бензола этиленом проводится в алкила- торе 1 (рис. 37) в среде этилхлорида при температуре 125--135°С и давлении 0,26--0,4 МПа. В алкилатор подаются: осушенная бензольная шихта, каталитический комплекс, фракция полиалкилбензолов, этилен, рециркулирующий каталитический комплекс, возвратный бензол.

Рис. 37.

1-- алкилатор, 2,3 -- конденсаторы, 4 -- теплообменник, 5, 10, 17, 22 -- отстойники; 8, 9, 13, 15, 18, 21, 24 -- насосы, 7, 12, 14, 20, 23 -- емкости; 8, 16 -- смесители, 11, 19 -- промывные колонны.

І -- бензол, II -- этилен; III -- этилхлорид, IV -- катализаторный комплекс; V -- полиалкилбензолы; VI -- отработанный каталитический комплекс; VII -- отдувки иа абсорбцию бензола, VIII -- избыточная вода; IX -- кислые отдувки, X -- отработанный раствор щелочн; XI -- конденсат; XII -- химически загрязненная вода, XIII -- реакционная масса, XIV -- полиалкилбензолы; XV -- нейтральные отдувки.

Реакция алкилирования идет с выделением теплоты, избыточное количество которой снимается рециркулирующим каталитическим комплексом испаряющимся бензолом. Бензол из верхней части алкилатора в смеси с абгазом направляется в конденсатор 2, охлаждаемый водой. Несконденсировавшиеся газы из конденсатора 2 направляются в конденсатор 3, охлаждаемый охлажденной водой. Отдувки после конденсатора 3 поступают на дальнейшее улавливание паров бензола. Бензольный конденсат из конденсаторов 2 и 3 самотеком сливается вниз алкилатора 1. Из алкилатора 1 реакционная масса через теплообменник 4, где охлаждается водой до 40--60 °С, направляется в отстойник 5 для отделения от циркулирующего каталитического комплекса. Отстоявшийся каталитический комплекс с низа отстойника 5 забирается насосом 6 и возвращается в алкилатор 1. Для поддержания активности катализатора в линию рециркулирующего комплекса подается этилхлорид. В случае снижения активности катализатора предусмотрен вывод отработанного каталитического комплекса на разложение. Реакционная масса из отстойника 5 собирается в емкость 7, откуда за счет давления ё системе алкилирования поступает в смеситель 8 на смешение с кислой водой, циркулирующей в системе разложения: отстойник 10-- насос 9--смеситель 8. Соотношение циркулирующей воды, подаваемой в смеситель, и реакционной массы составляет (l-2):1. Вода в систему разложения подается из сборника 12 насосом 13. Реакционная масса отстаивается от воды в отстойнике 10; нижний водный слой насосом 9 направляется в смеситель, а верхний слой -- реакционная масса -- самотеком стекает в промывную колонну и на вторичную промывку водой, подаваемой насосом 21 из промывной колонны 19. Из промывной колонны 11 реакционная масса самотеком поступает в сборник 14, откуда насосом 15 откачивается на нейтрализацию в смеситель 16. этилбензол реакция катализатор получение очистка

Нижний водный слой из промывной колонны 11 самотеком сливается в емкость 12 и насосом 13 подается в смеситель 8. Нейтрализация реакционной массы в смесителе 16 проводится 2--10%-ным раствором едкого натра. Соотношение реакционной массы и циркулирующего раствора едкого натра 1:1. Отделение реакционной массы от раствора щелочи происходит в отстойнике 17, откуда реакционная масса самотеком поступает в колонну 19 на отмывку от щелочи водным конденсатом. Нижний слой -- химически загрязненная вода -- из колонны сливается в емкость 20 и насосом 21 откачивается на промывку реакционной массы в колонну 11. Реакционная масса из верхней части колонны самотеком поступает в отстойник 22, затем собирается в промежуточную емкость 23 и откачивается на склад.

Выделение и очистка этилбензола

Реакционная масса, полученная при алкилировании бензола этиленом, подогревается в теплообменнике 1 (рис. 38) за счет теплоты полиалкилбензолов, в теплообменнике 2 за счет теплоты парового конденсата, в теплообменнике 3 за счет теплообмена с этилбензолом-ректификатом и в теплообменнике 4 за счет теплоты парового конденсата и подается в колонну 5 для выделения непрореагировавшего бензола. Пары бензола из верха колонны конденсируются в воздушном конденсаторе 7 и конденсаторе 8, охлаждаемом охлажденной водой. Несконденсировавшиеся газы после конденсатора 8 направляются на улавливание бензола. Конденсат -- возвратный бензол -- собирается в емкость 9, откуда часть его подается в колонну в виде флегмы, остальное количество через холодильник 11 откачивается на склад.

Кубовая жидкость колонны 5 насосом 12 подается в колонну 13 для получения этилбензола-ректификата. Обогрев колонны осуществляется паром через выносной кипятильник 14. Пары этилбензола-ректификата из верхней части колонны 13 поступают в конденсатор-испаритель 15, где конденсируются за счет испарения парового конденсата. Несконденсировавшиеся пары этилбензола подаютсяв конденсатор 16. Полученные конденсаты собираются в емкость 17, откуда насосом 18 часть их возвращается в колонну в виде флегмы, а остальное через теплообменник 3 направляется на склад.

Кубовая жидкость колонны 13, содержащая полиалкилбензолы и смолы, насосом 19 подается в колонну 20 для отделения полиалкилбензолов от смолы. Пары полиалкилбензолов из верха колонны 20 поступают на конденсацию. Конденсат стекает в емкость 24, откуда часть его подается в колонну в виде флегмы, остальное количество через теплообменник 1 откачивается на склад. Полиалкилбензольная смола из куба колонны 20 насосом 25 подается на склад или на установку получения сополимеров.

Режим работы колонн установки выделения этилбензола

Этилбензол и толуол – это два схожих по своим свойствам вещества, относящиеся к классу «углеводороды». Они крайне токсичны для человека и пагубно влияют на организм.

Толуол – это бесцветная жидкость, также известная под названием метилбензол. Вещество отличается характерным резким и едким «ароматом». В естественной среде толуол встречается в неочищенной нефти, а также довольно часто обнаруживается в составе толуанского бальзама. Метилбензол получается в процессе каталитического риформинга бензиновых фракций нефти. Известны и иные методы получения этого токсичного вещества. Например, толуол выделяется в процессе перегонки древесной смолы.

Метилбензол является необходимым элементом при изготовлении бензола. Таким образом, толуол – это очень важное сырье, используемое в химической промышленности. Вещество обладает прекрасными свойствами растворителя, поэтому идеально подходит для большинства полимеров и лакокрасочных составов.

Этилбензол – это тоже бесцветная жидкость с характерным «бензиновым» запахом. Вещество органического происхождения содержится в каменноугольной смоле и нефти. Получают этилбензол в процессе переработки бензола в этилен или в результате риформинга. Вещество используют при производстве стирола, который в дальнейшем становится одним из компонентов для пластмассы. Помимо всего прочего, этилбензол активно применяется при изготовлении высокооктанового бензина, каучука и резинового клея. Как и толуол, эта жидкость используется в качестве сильного растворителя.

Оба вещества почти не растворяются в воде, но при этом легко смешиваются с такими веществами, как бензол, спирт и эфир.

Человек может определить этилбензол и толуол по запаху, если концентрация веществ в воздухе составит 8ppm (для толуола) и 2,3ppm (для этилбензола). По вкусу обе жидкости проявляются намного раньше. При повышенной концентрации толуол и этилбензол могут нанести сильный вред любому живому организму, поэтому при работе с ними следует соблюдать все меры предосторожности.

Этилбензол и толуол: влияние на окружающую среду

В процессе испарения обе жидкости легко взаимодействуют с воздухом и попадают в атмосферу. В случае случайного разлива таких химических компонентов или нефтепродуктов, токсичные вещества проникают в подземные воды и водоемы. Бензиновые утечки чреваты загрязнением грунта толуолом и бензолом. Загрязнения такого рода чаще всего встречаются в зонах промышленных свалок и в местах слива промышленных отходов.

Стоит заметить, что, несмотря на свои токсичные свойства, толуол и этилбензол очень быстро испаряются в воде. Также они не остаются в почве, так как перерабатываются многочисленными микроорганизмами. Ситуация в корне меняется, если жидкости попадают в подземные воды или на открытый воздух. Дело в том, что в этих местах отсутствует необходимое количество микроорганизмов, поэтому вещества просто не успевают перерабатываться естественным путем. В этом случае человек может запросто получить отравление. Жидкие вещества легко проникают через кожу и быстро попадают в кровь. Если же человек вдыхал вредные испарения, то толуол и этилбензол попадают в организм через дыхательные пути, а затем в кровь.

В ежедневной жизни мы постоянно сталкиваемся с результатами химического производства, в состав которых входят этилбензол и толуол. Это может быть бензин, керосин, печное топливо, красители, растворители, очистители и даже косметика. Некоторое количество толуола было обнаружено в обычном сигаретном дыме. Так, средний курильщик выкуривает более 1000 микрограмм токсичного вещества в день. Сотрудник завода, на котором используются различные нефтепродукты, получает еще большую дозу испарений, которая составляет 1000 миллиграмм.

Как толуол влияет на организм человека

На протяжении долгого времени ученые изучают влияние толуола на человеческий мозг. К сожалению, результаты исследований не радуют. Когда токсичное вещество попадает в организм, человек начинает испытывать сильные головные боли и страдать от бессонницы. Толуол нарушает нормальную деятельность человеческого мозга, вследствие чего умственные способности пострадавшего понижаются. В случае длительного отравления веществом наблюдаются такие симптомы, как постоянная усталость, потеря памяти, резкое снижение аппетита. В какой-то момент человек просто теряет контроль над своей мышечной и мозговой деятельностью.

После длительного взаимодействия с толуолом человек испытывает проблемы со слухом и зрением. При хронических отравлениях различать цвета становится очень сложно. Именно поэтому каждый раз при работе с клеем на протяжении долгого времени вы начинаете путаться в мыслях, чувствуете себя сонным. На такие симптомы стоит обращать внимание, так как человек может не только потерять сознание, но и умереть при подобном отравлении.

Помимо всего прочего, толуол сказывается на работе почек. Если вдыхать токсин и при этом употреблять алкогольные напитки, то интоксикация будет в разы сильнее.

Токсин негативно влияет на женский организм, провоцируя выкидыши, а также преждевременные роды. Если во время всей беременности женщина постоянно вдыхала пары толуола, то его влияние на ребенка будет сказываться и после родов, если мать будет кормить его грудным молоком.

Как этилбензол может повлиять на организм человека

Человек, вдыхающий пары этилбензола, начинает испытывать следующие симптомы: сильная усталость, постоянная сонливость, острая головная боль. Также появляется странное зудящее ощущение в ротовой полости, носу и животе. Глаза начинают слезиться, а дыхание становится тяжелым. Этилбензол также пагубно влияет на работу мышц и приводит к нарушениям координации.

При более длительном воздействии токсин может привести к серьезным заболеваниям печении, крови.

На сегодняшний день ученые провели ряд исследований, на основе которых удалось установить, что испарения толуола и этилбензола способны вызывать злокачественные образования.

Для того, чтобы определить, каково содержание толуола и этилбензола в вашей квартире, рекомендуется пригласить экспертов, которые проведут быстрый и качественный анализ воздуха.

Использование: нефтехимия. Сущность: проводят алкилирование бензола этиленом путем подачи осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса на основе хлорида алюминия, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в реактор алкилирования, отделение полученной реакционной массы от каталитического комплекса, нейтрализацию реакционной массы щелочью и отмывку водой от щелочи с последующим разделением реакционной массы ректификацией. При этом перед подачей в реактор алкилирования осуществляют смешение осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в турбулентном режиме и подают их в реактор алкилирования также в условиях турбулентности. Технический результат: повышение конверсии процесса получения этилбензола.

Изобретение относится к области нефтехимии, конкретно к процессу получения этилбензола алкилированием бензола этиленом в присутствии каталитического комплекса на основе хлорида алюминия.

Известен способ получения этилбензола, включающий алкилирование бензола этиленом в присутствии хлористого алюминия, отделение целевого продукта ректификацией от непрореагировавшего бензола и углеводородных примесей, азеотропную осушку смеси исходного бензола с непрореагировавшим бензолом и углеводородными примесями с выделением осушенного бензола, рециркулируемого на алкилирование, и фракции, содержащей воду, углеводородные примеси и бензол, которую подвергают конденсации с получением углеводородного и водного слоев (А.С. СССР №825466, МПК С 07 С 2/58, 15/02, опубл. 30.04.81).

Недостатком описанного способа является повышенный расход хлорида алюминия и бензола.

Известен способ получения этилбензола алкилированием бензола этиленом в присутствии каталитического комплекса на основе хлорида алюминия (Т.В.Башкатов, Я.Л.Жигалин. "Технология синтетических каучуков", М., "Химия", 1980, стр.108-112). Каталитический комплекс, полученный из хлорида алюминия, этилхлорида, диэтилбензола и бензола, непрерывно подают в нижнюю часть реактора алкилирования, куда непрерывно поступает осушенный свежий и возвратный бензол, а также этилен, диэтилбензол, насыщенный бензолом, и рециркулирующий каталитический комплекс. Жидкие продукты алкилирования бензола из верхней части реактора поступают в отстойник, где разделяются на два слоя. Нижний слой - каталитический комплекс - возвращается в реактор, верхний слой - алкилат - поступает на смешение с водой для разрушения остатков каталитического комплекса, на нейтрализацию водным раствором щелочи и отмывку от щелочи. Далее алкилат подвергается трехступенчатой ректификации с выделением в первой колонне непрореагировавшего бензола и возвращением его в реактор алкилирования, с выделением во второй колонне целевого продукта - этилбензола и в третьей колонне - диэтилбензола, возвращаемого в реактор на деалкилирование, и полиалкилбензолов, направляемых на склад.

Недостатком такого способа получения этилбензола является недостаточно высокая конверсия процесса - 90-95% по бензолу и около 93% по этилену.

Известен способ получения этилбензола, включающий алкилирование бензола этиленом в присутствии каталитического комплекса на основе хлорида алюминия и ректификацию реакционной массы (П.А.Кирпичников, В.В.Береснев, Л.М.Попова. "Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука". Л., "Химия", 1986, стр.94-97). В нижнюю часть реактора алкилирования посредством коллектора подается осушенная бензольная шихта, свежий и рециркулирующий каталитический комплекс, фракция полиалкилбензолов и этилхлорид, этилен подается непосредственно в нижнюю часть реактора. Из алкилатора реакционная масса направляется в отстойник для отделения от циркулирующего каталитического комплекса и далее на водную промывку, нейтрализацию раствором щелочи и водную отмывку от щелочи. Отмытая реакционная масса подается на разделение ректификацией с выделением в первой колонне непрореагировавшего бензола, этилбензола-ректификата - во второй колонне и фракции полиалкилбензолов в третьей ректификационной колонне.

Недостатком способа является плохое смешение компонентов, подаваемых в реактор алкилирования, и, как следствие, невысокая конверсия процесса.

Задачей изобретения является повышение конверсии процесса получения этилбензола.

Поставленная задача решается разработкой способа получения этилбензола, включающем алкилирование бензола этиленом путем подачи осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса на основе хлорида алюминия, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в реактор алкилирования, отделение полученной реакционной массы от каталитического комплекса, нейтрализацию реакционной массы щелочью и отмывку водой от щелочи с последующим разделением реакционной массы ректификацией, при этом перед подачей в реактор алкилирования осуществляют смешение осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в турбулентном режиме и подают их в реактор алкилирования также в условиях турбулентности.

Отличием предлагаемого способа от известных является то, что перед подачей в реактор алкилирования осушенную бензольную шихту, каталитический комплекс, этилен, рециркулирующий каталитический комплекс и возвратный бензол смешивают в условиях турбулентного режима и в реактор алкилирования их также подают в условиях турбулентности.

В качестве устройства, с помощью которого можно добиться турбулентного смешения потоков и придания им турбулентного движения, может быть использован, например, безобъемный смеситель, оснащенный конфузор-диффузорными секциями, или загруженные в трубу кольца Рашига, или любые другие известные средства, изготовленные из химически стойких материалов или с защитным химически стойким покрытием.

По предлагаемому способу этилбензол получают следующим образом.

Процесс алкилирования бензола этиленом проводится в реакторе алкилирования колонного типа при температуре 125-140°С и давлении верха 0,12-0,25 МПа. В нижнюю часть реактора алкилирования посредством турбулизирующего устройства непрерывно поступают осушенная бензольная шихта, каталитический комплекс на основе хлорида алюминия, этилен, рециркулирующий каталитический комплекс и возвратный бензол. Все компоненты перемешиваются в турбулентном режиме и поступают в реактор в условиях турбулентного движения потока. Из реактора алкилирования реакционная масса подается в отстойник для отстоя циркулирующего каталитического комплекса. Отстоявшийся рециркулируемый каталитический комплекс выводится снизу отстойника и возвращается в реактор алкилирования. Для поддержания активности каталитического комплекса в линию рециркулируемого каталитического комплекса подается хлористый этил. Далее реакционная масса поступает в смеситель, где смешивается с кислой водой в соотношении вода:реакционная масса не менее 1:1. Отстой реакционной массы от воды происходит в отстойнике, откуда верхний слой - реакционная масса - поступает в промывную колонну на промывку водой и далее на нейтрализацию 2-10%-ным раствором щелочи. Нейтрализованная реакционная масса поступает в колонну на отмывку водой от щелочи. Отмывка реакционной массы от щелочи может производиться водой или паровым конденсатом. Отмытая реакционная масса подается на разделение в первую ректификационную колонну, где дистиллятом выделяется непрореагировавший бензол, который подается на осушку. Кубовый продукт первой колонны поступает во вторую ректификационную колонну. Дистиллятом колонны выделяют целевой продукт - этилбензол, а кубовый продукт подается в третью ректификационную колонну, где в качестве дистиллята выделяют фракции диэтилбензола и полиалкилбензолов.

Осуществление способа иллюстрируют следующие примеры.

В нижнюю часть реактора алкилирования через безобъемный смеситель, снабженный диффузор-конфузорными секциями, непрерывно подают осушенную бензольную шихту, каталитический комплекс на основе хлорида алюминия, этилен, рециркулирующий каталитический комплекс и возвратный бензол. Все компоненты перемешиваются в турбулентном режиме и поступают в реактор в условиях турбулентного движения потока. Процесс алкилирования бензола этиленом проводится в реакторе алкилирования колонного типа при температуре 130°С и давлении верха 0,20 МПа. Из реактора алкилирования реакционная масса поступает в отстойник для отстоя циркулирующего каталитического комплекса. Отстоявшийся рециркулируемый каталитический комплекс выводится снизу отстойника и возвращается в реактор алкилирования. Далее реакционная масса поступает в смеситель, где смешивается с кислой водой в соотношении вода:реакционная масса не менее 1:1. Отстой реакционной массы от воды происходит в отстойнике, откуда верхний слой - реакционная масса - поступает в промывную колонну на промывку водой и далее на нейтрализацию 2-10%-ным раствором щелочи. Объемное соотношение раствора щелочи к реакционной массе выдерживают равным 1:1. Нейтрализованная реакционная масса поступает в колонну на отмывку водой от щелочи. Отмытая реакционная масса подается на разделение в первую ректификационную колонну, где дистиллятом выделяется непрореагировавший бензол, который подается на осушку. Кубовый продукт первой колонны поступает во вторую ректификационную колонну. Дистиллятом колонны выделяют целевой продукт - этилбензол, содержащий 99,8% мас. этилбензола, а кубовый продукт подается в третью ректификационную колонну, где в качестве дистиллята выделяют фракции диэтилбензола и полиалкилбензолов. Конверсия процесса по бензолу составляет 97%, по этилену - 95%.

Этилбензол получают так же, как описано в примере 1, но смешение осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола перед подачей в ректор алкилирования осуществляют в трубе, заполненной кольцами Рашига.

Конверсия процесса по бензолу составляет 98%, по этилену - 95,5%.

Как видно из приведенных примеров, предварительное смешение осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в условиях турбулентного режима перед подачей в ректор алкилирования и подача всех компонентов на алкилирование в условиях турбулентности позволяют достичь высоких показателей конверсии при получении этилбензола.

Способ получения этилбензола, включающий алкилирование бензола этиленом путем подачи осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса на основе хлорида алюминия, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в реактор алкилирования, отделение полученной реакционной массы от каталитического комплекса, нейтрализацию реакционной массы щелочью и отмывку водой от щелочи с последующим разделением реакционной массы ректификацией, отличающийся тем, что перед подачей в реактор алкилирования осуществляют смешение осушенной бензольной шихты, каталитического комплекса, этилена, рециркулирующего каталитического комплекса и возвратного бензола в турбулентном режиме и подают их в реактор алкилирования также в условиях турбулентности.