TECNOLOGÍAS COMERCIALES PARA LA PRODUCCIÓN DEL FENOL

TECNOLOGÍAS COMERCIALES PARA LA PRODUCCIÓN DEL FENOL.

1. PHENOL – KELLOGG BROWN & ROOT LLC

INTRODUCCIÓN

La tecnología de fenol de KBR, reúne más de 50 años de mejoras continuas en los procesos innovadores. La tecnología de fenol KBR es el proceso líder de fenol, con licencia para producir más de la mitad de la capacidad fenólica del mundo.

Las ventajas del proceso son: Alto rendimiento, productos de alta pureza, baja inversión de capital, baja energía de requerimiento, el control ambiental eficiente y la operación segura.

DIAGRAMA DE FLUJO[pic 1]

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Oxidación: El calor se genera en los reactores oxidantes debido a la naturaleza exotérmica de la reacción de oxidación.

La porción de este calor se elimina por evaporación de agua y líquido orgánico (principalmente cumeno) durante la saturación del aire a medida que se eleva a través del líquido. El balance del calor se elimina por circulación del contenido del reactor a través de enfriadores externos.

La corriente de aire gastado de los oxidantes contiene cumeno que debe eliminarse por razones económicas y motivos ambientales. En la sección de tratamiento de aire gastado, el cumeno se recupera por condensación, y los restantes compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aire gastado se incineran con el fin de cumplir con estrictas normas ambientales.

El rendimiento en oxidación es principalmente una función de la temperatura, la concentración de CHP y el número de etapas de oxidación. En el proceso KBR, las temperaturas de oxidación están entre 90 y 98 ° C, la concentración máxima de CHP normalmente se mantiene a menos del 25 por ciento, y el número de oxidación las etapas son tres o cuatro dependiendo de la capacidad de la planta. Esto proporciona una optimización económica.

Diseño, con rendimientos de oxidación de entre el 95 y el 96 por ciento de los teóricos. Los rendimientos más altos pueden ser pero no se consideran económicamente óptimos.

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Concentración de cumeno: El efluente del oxidante típicamente contiene alrededor de 22 a 28% en peso de CHP, y el resto no reacciona con cumeno y una pequeña porción de subproductos de oxidación. Se quita el cumeno del efluente del oxidante por destilación al vacío debido a la inestabilidad de CHP a altas temperaturas. Cumeno recuperado es reciclado al área de oxidación. El oxidado concentrado, que contiene 80 a 85 por ciento de CHP, se alimenta a escote.

Reacción de escisión: El fenol y la acetona se forman por la descomposición de CHP catalizada por ácido. Este paso se lleva a cabo en un sistema de escisión de dos etapas donde las condiciones de operación se establecen para maximizar los rendimientos de fenol, acetona y AMS y minimizar la formación de subproductos. Una selectividad de fenol de la CHP superior al 99 por ciento se logra en el sistema de escisión avanzada KBR.

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Reacción de escisión y neutralización: La solución de CHP concentrada de la sección de separación de cumeno se alimenta al primer corte del reactor. El reciclaje de acetona se utiliza para controlar la temperatura de reacción, así como para minimizar la formación de subproductos indeseables. Además, el alcohol dimetilbencílico (DMBA), un subproducto de la oxidación, se deshidrata a AMS.

El producto neto del reactor se bombea al reactor de la segunda etapa para completar la reacción de CHP y peróxido de dicumil (DCP). El producto de escisión se enfría antes de entrar en la sección de neutralización.

Neutralización: El efluente de escisión contiene el ácido sulfúrico utilizado como catalizador para la reacción de escisión más ácido fórmico y ácidos acéticos formados por reacciones de escisión secundarias. Para evitar problemas de corrosión en el equipo de aguas abajo, los ácidos deben ser extraídos y neutralizados. Esto se hace en dos vasos los ácidos se extraen de la fase orgánica en una fase acuosa y luego se neutralizan con sodio.

Fraccionamiento de acetona: Después de la escisión y la neutralización, los compuestos orgánicos mixtos se fraccionan y se purifican. La acetona sistema de fraccionamiento sirve para el propósito de (1) separación bruta de acetona e hidrocarburos de fenol y compuestos pesados ​​en el producto neutralizador y (2) purificación del producto de acetona.

El tren de fraccionamiento de acetona consta de dos columnas: la columna de acetona bruta y la Columna de producto de acetona.

En la columna de acetona cruda, la neutralización, el producto se fracciona en una corriente superior que consta de acetona, agua, cumeno, AMS y otros materiales ligeros y un flujo de fondos que consiste en fenol y componentes más pesados. El vapor destilado se envía a la columna de productos de acetona para la purificación de la acetona.

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Fraccionamiento de acetona y AMS fraccionación/hidrogeno: La columna de producto de acetona funciona al vacío y produce acetona de especificación por eliminando los extremos ligeros y separando el agua y los hidrocarburos.

Fraccionamiento de fenol y eliminación de residuos pesados: La sección de fraccionamiento de fenol se alimenta con los fondos de la columna de acetona en bruto. Esta corriente se compone principalmente de fenol, acetofenona y compuestos orgánicos pesados ​​como cumil fenol, dímeros AMS, y alquitranes. El propósito de la sección de fraccionamiento de fenol es aislar y purificar el producto de fenol y recuperar orgánicos útiles para reciclar. Esto se logra en un tren de fraccionamiento de tres columnas que incluye la columna de fenol en bruto, la columna de eliminación de hidrocarburos y la columna de acabado de fenol.

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Fraccionamiento del fenol.: En la columna de fenol crudo, la mayor parte del fenol se recupera por encima de la cabeza junto con prácticamente todos los orgánicos más ligeros. La corriente de fondo de la columna de fenol en bruto se alimenta a la eliminación de los pesados.

Columna, donde el fenol se recupera en la corriente de cabeza y se recicla. La corriente de extremos pesados ​​es apto para quemar en la caldera de vapor. El destilado líquido de la columna de fenol crudo se alimenta a la columna de eliminación de hidrocarburos (HRC). Esta columna separa hidrocarburos del fenol usando agua como agente azeotrópico en la sección superior. El fenol se deshidrata en la sección inferior de la columna del lecho de resina de purificación de fenol mejora la pureza de fenol al convertir las impurezas carbonílicas contenido en el fenol en bruto a materiales pesados ​​que pueden eliminarse fácilmente por destilación en el fenol.

La purga del destilado (que contiene cualquier agua residual) se devuelve al HRC. El flujo de fondos es reciclado a la columna de fenol crudo. El producto fenol final contiene menos de 30 ppm de orgánico impurezas columna de acabado. La purificación final del producto de fenol tiene lugar en la columna de acabado de fenol.

Fraccionamiento, hidrogenación y purificación AMS: Uno de los principales subproductos del proceso de fenol / acetona es el α-metilestireno (AMS), que es formado por la deshidratación del alcohol dimetilbencílico (DMBA), un subproducto de oxidación en la escisión. En esta sección, se eliminan trazas de fenol de la AMS bruta, que luego se fracciona e hidrogenado a cumeno para reciclar a oxidación. La hidrogenación puede ser realizada sobre catalizadores de metales nobles, níquel o cobre, generalmente en un sistema de reactor de lecho fijo.

Alternativamente, el AMS se puede recuperar como un subproducto de la planta de fenol, en cuyo caso la destilación está diseñada para producir AMS de alta pureza, generalmente del 99.5 por ciento.

Desfenolación: La sección de desfenolación prepara el agua del efluente para el tratamiento biológico y recupera el fenol de corrientes de agua por razones económicas de proceso. El fenol se elimina de las aguas residuales mediante una columna de extracción solvente multietapa. El fenol se extrae primero de la fase acuosa en la orgánica solvente. La fase acuosa se envía fuera del sitio para el tratamiento biológico. El solvente rico en fenol se regenera con cáustico.

Sistema de ventilación y depurador de alivio de emergencia: El sistema de ventilación está diseñado para recoger corrientes de vapor para la recuperación de fenol, acetona e hidrocarburos y garantizar que la planta cumple con las normativas medioambientales mediante la primera condensación de estos materiales del vapor. A continuación, se dirigen los vapores no condensables que quedan en el sistema de ventilación al incinerador de aire gastado. El sistema de fregado de ventilación tiene la capacidad de enfriamiento y frenado.

Alivio de vapores de las zonas de fraccionamiento.

MATERIA PRIMA

Cumeno es el nombre utilizado comúnmente para el isopropilbenceno, un compuesto químico clasificado entre los hidrocarburos aromáticos. Se encuentra en el petróleo y en algunos de sus productos derivados, como algunos combustibles. Se utiliza en la síntesis de algunos detergentes y, principalmente, en la fabricación de fenol y acetona mediante la obtención previa de hidroperóxido de cumeno.

Propiedades físicas y químicas:

El cumeno es un líquido, aromático penetrante, incoloro e inflamable. Su temperatura de inflamación es de 44 °C en copa cerrada y 25 °C en copa abierta; su temperatura de autoignición es de 424 °C; y cuando su concentración en presencia de oxígeno está entre 0,88% y 6,5%.

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