Die Rolle der katalytischen Destillationstechnik in der Petrochemie – das wissen die meisten Leute wohl nicht!

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Die Reaktionsdestillation ist eine der Technologien zur Kombination von Synthese und Trennung in der Chemieingenieurwissenschaft. Sie zählt zu den fortschrittlichsten Technologien auf diesem Gebiet. Bei der Reaktionsdestillation finden im selben Turm gleichzeitig Prozesse der Trennung und der Reaktion statt. Die katalytische Destillationstechnik ist somit eine Reaktionsdestillationstechnik unter Verwendung von Katalysatoren. Anfang der 1980er Jahre wurde die Technik der katalytischen Destillation entwickelt. Die sinnvolle und wissenschaftlich fundierte Anwendung dieser Technik im Prozess der Petrochemie ermöglicht es, die Reaktionsprodukte schnell zu entfernen. Zudem kann bei der Destillation die im Reaktionsprozess entstehende Wärme genutzt werden. Dadurch kann der Energieverbrauch bei der Produktion effektiv gesenkt werden. Dies wiederum führt zu einer Verringerung der Investitionskosten in die Ausrüstung und somit zu einer Steigerung der wirtschaftlichen Effizienz der Petrochemieunternehmen. ◆◆◆ I. Die Rolle der katalytischen Destillationstechnik in den Etherisierungsreaktionen In der Petrochemieindustrie ist es notwendig, Methyltert-butylether (MTBE), Ethyltert-butylether (ETBE) sowie Diol-Ether herzustellen. In den 1980er Jahren gelang es Forschern, unter Verwendung von Mischungen aus Tetrahydrokarbonen und Methanol als Ausgangsstoffe sowie unter Anwendung von Kationenaustausch- und katalytischer Destillationsverfahren, MTBE erfolgreich herzustellen. Nachdem diese Technologie weit verbreitet wurde, stieg die Produktionskapazität der petrochemischen Unternehmen erheblich an. Durch die katalytische Destillation und Zersetzung konnte in unserem Land die Produktion von Isobuten lokalisiert werden. Dadurch konnten die Ölunternehmen erhebliche Produktionskosten sparen – hauptsächlich dank der patentierten Herstellungstechnologie für MTBE aus den USA. Bei der Verwendung von MEBE kommt es zu einer erheblichen Verschmutzung der Umwelt, insbesondere die Wasserressourcen werden stark verschmutzt. Um dieses Phänomen wirksam zu verbessern, wurde durch die Optimierung des Produktionsprozesses von MTBE erfolgreich ETBE hergestellt. Es wurden erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Harmonie, Dampfdruck und Oktanzahl erzielt. Zudem ist die Schadensfähigkeit für die Umwelt gering, was den **Umweltschutzrichtlinien** entspricht. Im Zuge der raschen Entwicklung der Automobilindustrie nimmt der Verbrauch von Ethylenglykolethern in den Lösungsmitteln für Elektrofärbemittel stetig zu. Doch diese Stoffe stellen eine ernste Bedrohung für den Menschen dar – in schweren Fällen können sie sogar zum Entstehen von Krebs führen. Um den Einsatz von Ethylenglykol-Ethern zu verringern, kann in Reaktoren mit intermittierender Betriebsweise die katalytische Destillation eingesetzt werden. Dadurch lässt sich die Menge an Nebenprodukten effektiv reduzieren und die Menge des gewünschten Produkts erhöhen. Auf diese Weise können weniger schädliche Propylenglykol-Ethere gewonnen werden, die dann die Ethylenglykol-Ethere ersetzen können. Bei der Etherisierungsreaktion kann durch den Einsatz von Katalyse-Destillationstechnologien nicht nur die Produktionskapazität der Unternehmen effektiv verbessert werden, sondern auch die Umweltbelastung verringert und Schäden für den Menschen vermieden werden. In der petrochemischen Industrie sollte der Einsatz dieser Technologie gefördert werden. ◆◆◆ II. Die Rolle der katalytischen Destillationstechnik in den Alkylierungsreaktionen 1. Erzeugung von Isopropylbenzin. Unter den grundlegendsten Rohstoffen der organischen Chemie gehört Isopropylbenzol zu den besonders wichtigen. Die Hauptverwendung von Isopropylbenzol besteht in der Herstellung von Propylen und Phenol. In der Mitte der 1980er Jahre entwickelte ein amerikanisches Unternehmen eine katalytische Destillationsmethode zur Herstellung von Isopropylbenzin aus Propylen und Benzol. Gleichzeitig wurden auch Pilotanlagen eingesetzt ； Und Ende des 20. Jahrhunderts bauten die Textil- und Chemieunternehmen in Taiwan Anlagen mit einer Kapazität von 270 kt/a mithilfe der katalytischen Destillationstechnologie. In den oberen und mittleren Bereichen des Alkylierungsreaktors werden Propylen und Benzol zugeführt. Der untere Teil des Reaktors ist die Destillationszone, während der obere Teil die Reaktionszone darstellt. In der Reaktionszone werden Katalysatoren verwendet, die in einer speziellen Anordnung und Verpackung angeordnet sind. Auf die Oberfläche des Katalysators werden gleichzeitig Propylen in gasförmiger Form sowie Benzol in flüssiger Form zugeführt. Das Molekülverhältnis von Benzol zu Propylen beträgt 1:10. Dadurch wird eine effektive Verhinderung der Bildung von Polyisopropylbenzol erreicht, wodurch die Umsetzungsrate der Hauptreaktion erheblich gesteigert werden kann. Entstehung von 2-Ethylbenzol. Ethylbenzol ist ebenfalls eine sehr wichtige Rohstoff in der Chemieindustrie. Unser Land erzeugt mehr als 2 Mt/a an Trockengas als Nebenprodukt der katalytischen Krackung, wobei das Ethylen nicht vollständig genutzt werden kann. Ethylbenzol wird durch Alkylierung von Raffineriekatalytischer Krackgas und Benzol hergestellt, und seine industrielle Herstellung wurde Anfang der 1990er Jahre tatsächlich realisiert. Später wurde erfolgreich eine Methode entwickelt, bei der reines Ethylen als Rohstoff unter Verwendung neuer Molekülseifenkatalysatoren zur Synthese von Ethylbenzol verwendet wird. 3 Synthese von geradkettigen Alkylbenzenen. Bei der Herstellung von anionischen Tensiden, nämlich Alkylbenzolsulfaten, ist lineares Alkylbenzol das wichtigste Ausgangsmaterial. Auf der aktuellen Stufe wird in der Industrie bei der tatsächlichen Produktion hauptsächlich Schwefelsäure als Katalysator verwendet. Diese Herstellungsmethode kann erhebliche Sicherheitsprobleme sowie Umweltbelastungen mit sich bringen. Wenn man hingegen den Prozess der Destillation mit Katalysatoren in Schwebbetttechnik zur Herstellung von linearen Alkylbenzenen wählt, enthalten die dabei gewonnenen Produkte weniger Verunreinigungen. Sie können somit als Rohstoffe für die Herstellung hochwertiger Waschmittel verwendet werden. Synthese von 4-Methylacetal. Bei der Herstellung von Polyoxymethylenharzen, einem ingenieurtechnischen Kunststoff mit guter Produktqualität, ist die Synthese des Methylacetalats ein äußerst wichtiger Schritt. Mit der Destillationstechnik unter Verwendung von festen Säurekatalysatoren können aus Formaldehyd und Methanol Methylaldehyde mit relativ hoher Konzentration hergestellt werden; die Umsetzungsrate von Formaldehyd ist dabei sehr hoch. ◆◆◆ Drei: Die Rolle der katalytischen Destillationstechnik bei Isomerisierungsreaktionen. In Dieselkraftstoff, Schmierölen, Flugkraftstoffen und Benzin sind Isomeralkane wichtige Bestandteile. Die Alkylierung ist inzwischen zu einer sehr entwickelten Technologie geworden. Wenn die katalytische Destillationstechnik sinnvoll eingesetzt werden kann, lässt sich die Ausbeute an Isomeralkanen erheblich steigern. Die vollständige Isomerisierungstechnik ist eine der am häufigsten verwendeten Technologien. Die Adsorptions- und Trennverfahren mit Molekularsieben bilden zusammen die Herstellungsprozesse für die vollständige Isomerisierung. ◆◆◆ IV. Die Rolle der katalytischen Destillationstechnik bei der Esterbildung
Bei der Herstellung von Propylenglykolmonalkylethercarbonsäureestern haben Petrochemieunternehmen Schwierigkeiten, den Produktionsprozess unter Kontrolle zu halten, wenn sie traditionelle Methoden verwenden. Dabei reagieren das Propylenglykolether sowie der Essigsäure in der Regel nicht vollständig – zudem bleiben diese Stoffe in der wässrigen Phase an der Spitze des Destillationskolbens zurück. Nach Abschluss der Produktion müssen in der Produktionslinie weitere Anlagen eingerichtet werden, um die nachfolgenden Reaktanten zurückzugewinnen. In diesem Prozess werden nicht nur viele Rohstoffe verschwendet, sondern auch die Produktionskosten steigen und die Kontrolle wird erschwert. Durch die Verwendung der katalytischen Destillationstechnik im Produktionsprozess lassen sich Temperatur und Druck während der Reaktion kontrollieren. Der Ölphase am oberen Ende des Kolbens wird zudem zurückgeführt, wodurch die Kontrolle erleichtert wird. Dadurch können das Propylenglykolether sowie der Essigsäure aus den Rohstoffen vollständig reagieren. Im oberen Teil des Kolbens bleiben keine Reste der Rohstoffe mehr zurück, was die Notwendigkeit für zusätzliche Rückgewinnungsverfahren verringert. Dadurch steigt die Produktivität und sinken die Produktionskosten. Bei der Herstellung von Methylmethacrylat wird die katalytische Destillationstechnik hauptsächlich durch die Wirkung von katalytischen, stark sauren Kationenaustauschharzen genutzt. Zudem wird der entsprechende Reaktor verlängert, damit die Temperatur bei 80 bis 100 Grad Celsius gehalten werden kann. Durch die Esterifizierungsreaktion entstehen im Reaktor Azeotropen, die als Dampf austrittsen. Dadurch wird das Gleichgewicht im Reaktor gestört, wodurch die Reaktion weiterhin stattfinden kann. Durch die Wirkung eines Katalysators wurde die Ausbeute an Methylmethacrylat erheblich erhöht. Zudem ist es möglich, die Temperatur zu kontrollieren, um eine selektive Herstellung zu gewährleisten. Gleichzeitig wird im Produktionsprozess kein weiterer Lösungsmittel benötigt, wodurch die Kontrolle der anschließenden Reaktionen vereinfacht wird und Energie eingespart werden kann. Zusammenfassung von Xiao Qi: In der Petrochemieindustrie führt die Verwendung der Katalytischen Destillationstechnik dazu, dass bei den Prozessen der Etherbildung, Alkylierung, Isomerisierung und Esterbildung die Produktivität effektiv gesteigert wird. Zudem wird der Einsatz verschiedener Zusatzstoffe während des Produktionsprozesses reduziert, wodurch natürliche Ressourcen eingespart werden ； Gleichzeitig wurde im Produktionsprozess die Herstellungsweise vereinfacht, wodurch der Produktionsablauf effektiv kontrolliert werden kann ； Durch weniger Nachbereitungsprozesse bei einigen Produktionsreaktionen sanken die Betriebskosten, wodurch die wirtschaftliche Effizienz des Unternehmens gesteigert wurde.