The chemistry of the cumene process

The chemistry of the cumene process features the desired reaction of benzene with propylene to form cumene
and the undesirable reaction of cumene with propylene to form p-diisopropylbenzene. Both reactions are
irreversible. Since the second has a higher activation energy than the first, low reactor temperatures improve
selectivity of cumene. However, low reactor temperatures result in low conversion of propylene for a given
reactor size or require a large reactor for a given conversion. In addition, selectivity can be improved by
using an excess of benzene to keep cumene and propylene concentrations low, but this increases separation
costs. Therefore, the process provides an interesting example of plantwide economic design optimization in
which there are many classical engineering trade-offs: reactor size versus temperature, selectivity versus recycle
flow rate, and reactor size versus recycle flow rate. Design optimization variables affect both energy costs
and capital investment. They also affect the amount of reactants required to produce a specified amount of
cumene product. The economic effect of reactant consumption is very large, an order of magnitude greater
than the impact of energy or capital. The process is presented in the design book by Turton et al. (Analysis,
Synthesis and Design of Chemical Processes, 2nd ed.; Prentice Hall: Saddle River, NJ, 2003) and consists of
a cooled tubular reactor and two distillation columns. The liquid fresh feeds and the benzene recycle stream
are vaporized, preheated, and fed into the vapor-phase reactor, which is cooled by generating steam. Reactor
effluent is cooled and fed to the first column that produces a distillate stream of benzene that is recycled back
to the reactor. The second column separates the desired cumene product from the undesired p-diisopropylbenzene.
The purpose of this paper is to develop the economically optimum design considering capital costs,
energy costs, and raw material costs and then to develop a plantwide control structure capable of effectively
handling large disturbances in production rate.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เคมีของกระบวนการ cumene มีปฏิกิริยาที่ต้องการของเบนซีนกับโพรพิลีแบบ cumeneและปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์ของ cumene กับโพรพิลีแบบ p-diisopropylbenzene ปฏิกิริยาทั้งสองจะย้อนกลับไม่ ตั้งแต่ที่สองมีพลังงานกระตุ้นสูงกว่าครั้งแรก อุณหภูมิต่ำปล่อยปรับปรุงวิธีของ cumene อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิต่ำปฏิกรณ์ผลโพรพิลีสำหรับแปลงต่ำที่กำหนดเครื่องปฏิกรณ์ขนาด หรือต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่สำหรับการแปลงที่กำหนดไว้ นอกจากนี้ วิธีสามารถแก้ไขได้โดยใช้เกินของเบนซีนให้ cumene และโพรพิลีความเข้มข้นต่ำ แต่นี้เพิ่มแยกค่าใช้จ่าย ดังนั้น กระบวนการแสดงตัวอย่างที่น่าสนใจของการเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจออก plantwide ในซึ่งมีหลายคลาสสิกวิศวกรรมทางเลือก: เครื่องปฏิกรณ์ขนาดเทียบกับอุณหภูมิ ใวและรีไซเคิลอัตราการไหล และเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเมื่อเทียบกับอัตราการไหลของไซ ออกแบบเพิ่มตัวแปรส่งผลต่อทั้งต้นทุนด้านพลังงานและการลงทุน พวกเขามีผลต่อจำนวนของ reactants ที่จำเป็นในการผลิตจำนวนที่ระบุผลิตภัณฑ์ cumene ผลทางเศรษฐกิจของการใช้ตัวทำปฏิกิริยามีขนาดใหญ่มาก ขนาดของใบสั่งการมากขึ้นกว่าผลกระทบของพลังงานหรือทุน กระบวนการนำเสนอในหนังสือการออกแบบโดย Turton ร้อยเอ็ด (วิเคราะห์สังเคราะห์และการออกแบบของกระบวนการทางเคมี 2 ed.; ถ้วยกลยุทธ์ฟุตบอลทั้งฮอลล์: อานน้ำ นิวเจอร์ซีย์ 2003) และประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบท่อเย็นและสองคอลัมน์กลั่น ตัวดึงข้อมูลสดของเหลวและกระแสไซเบนซีนอยู่ในตัว ต่ำ และรับเป็นเครื่องปฏิกรณ์ไอเฟส ที่ระบายความร้อน โดยการสร้างไอน้ำ เครื่องปฏิกรณ์น้ำเย็น และติดตามคอลัมน์แรกที่สร้างกระแสกลั่นเบนซีนที่จะนำกลับการเครื่องปฏิกรณ์ คอลัมน์สองแยกผลิตภัณฑ์ cumene จาก p-diisopropylbenzene ไม่พึงประสงค์วัตถุประสงค์ของเอกสารนี้คือการ พัฒนาการออกแบบที่เหมาะสมทางเศรษฐกิจที่พิจารณาต้นทุนเงินทุนค่าใช้จ่าย และต้นทุนวัตถุดิบและการพัฒนาโครงสร้างการควบคุม plantwide ความสามารถได้อย่างมีประสิทธิภาพการจัดการการแปรปรวนในอัตราการผลิต

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เคมีของกระบวนการคิวมีนมีปฏิกิริยาที่ต้องการของน้ำมันเบนซินกับโพรพิลีนในรูปแบบคิวมีน
และปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ของคิวมีนกับโพรพิลีนในรูปแบบ P-diisopropylbenzene ปฏิกิริยาทั้งสอง
กลับไม่ได้ ตั้งแต่สองมีพลังงานกระตุ้นที่สูงขึ้นกว่าครั้งแรกอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์ต่ำปรับปรุง
หัวกะทิของคิวมีน แต่อุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์ต่ำส่งผลให้เกิดการแปลงต่ำของโพรพิลีนสำหรับกำหนด
ขนาดของเครื่องปฏิกรณ์หรือต้องมีเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่สำหรับการแปลงที่กำหนด นอกจากนี้การเลือกสามารถปรับปรุงโดย
ใช้ส่วนเกินของสารเบนซีนที่จะให้คิวมีนและโพรพิลีนความเข้มข้นต่ำ แต่เพิ่มขึ้นนี้แยก
ค่าใช้จ่าย ดังนั้นกระบวนการให้เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจของการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ plantwide เศรษฐกิจใน
ซึ่งมีจำนวนมากวิศวกรรมคลาสสิกไม่ชอบการค้าขนาดเครื่องปฏิกรณ์เมื่อเทียบกับอุณหภูมิหัวกะทิเมื่อเทียบกับการรีไซเคิล
อัตราการไหลและขนาดของเครื่องปฏิกรณ์เมื่อเทียบกับอัตราการไหลของรีไซเคิล ตัวแปรที่มีผลต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบทั้งค่าใช้จ่ายพลังงาน
และการลงทุน พวกเขายังส่งผลกระทบต่อปริมาณของสารตั้งต้นที่จำเป็นในการผลิตจำนวนเงินที่ระบุ
ผลิตภัณฑ์คิวมีน ผลกระทบทางเศรษฐกิจของการบริโภคสารตั้งต้นมีขนาดใหญ่มากเป็นลำดับความสำคัญมากขึ้น
กว่าผลกระทบของพลังงานหรือเงินทุน กระบวนการนี้จะถูกนำเสนอในหนังสือการออกแบบโดยตั๋น, et al (การวิเคราะห์
สังเคราะห์และการออกแบบกระบวนการทางเคมี, 2nd ed .; Prentice Hall: Saddle River, นิวเจอร์ซีย์, 2003) และประกอบด้วย
เครื่องปฏิกรณ์ท่อระบายความร้อนและสองคอลัมน์กลั่น ฟีดสดของเหลวและสารเบนซีนรีไซเคิล
จะระเหย, อุ่นและป้อนเข้าเครื่องปฏิกรณ์ไอเฟสซึ่งเป็นที่ระบายความร้อนโดยการสร้างไอน้ำ เครื่องปฏิกรณ์
น้ำทิ้งระบายความร้อนและป้อนให้กับคอลัมน์แรกที่ผลิตกระแสกลั่นของน้ำมันเบนซินที่มีการรีไซเคิลกลับ
ไปที่เครื่องปฏิกรณ์ คอลัมน์ที่สองแยกสินค้า cumene ต้องการจากที่ไม่พึงประสงค์ P-diisopropylbenzene.
วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือการพัฒนาการออกแบบที่เหมาะสมทางเศรษฐกิจพิจารณาค่าใช้จ่ายทุน
ค่าใช้จ่ายพลังงานและต้นทุนวัตถุดิบและจากนั้นในการพัฒนาโครงสร้างการควบคุม plantwide ความสามารถในการได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในการจัดการ รบกวนขนาดใหญ่ในอัตราการผลิต

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

Cumene process) характеристики и с химической реакции desired benzene cumene формыUndesirable и реакции в виде. Cumene и C S - для определения p-diisopropylbenzene Бота,Во - вторых, есть irreversible высшего. с чем, низкая энергия активации реактор первого повышения температуры.Selectivity cumene температура реактора низкие результаты. однако, в данном преобразуется в низкой (CНам нужен большой реактор или данного преобразования. Кроме того, это может быть через selectivity.использование чрезмерной концентрации и C cumene benzene, чтобы продолжать повышать низкий, но это отделениярасходы. таким образом, интересный пример обеспечивает plantwide в экономической оптимизации проектированияЭто классический взвесить многие реакторы проекта измерения: измерения температуры, размер selectivity восстановленияпоток реактора и размер ставки возмещения и поток, этот показатель в этой конструкции двух оптимизации стоимости энергии.инвестиций и капитала amount). они также затрагивает reactants нужно до производства specified amount of aCumene product) Экономический эффект. Reactant consumption очень большой, более крупные заказы на местахПоследствия процесса энергии выше, чем капитала. Presented), или через в дизайн книги, анализ Turton et al.и проектного института, химической структуры; процессы: второе издание, Prentice Hall, 2003 седло река (Нью - Джерси) и включает в себядва охлаждения реактора distillation (a) и Высокоэффективная жидкостная ленты columns. Benzene для восстановления и свежий.ФРС является разогреть, испарение, vapor-phase для охлаждения реактора, это из generating в реактор.ФРС является охлаждение до effluent колонки и первый поток производства является distillate вернулся это benzene восстановленияразделение на второй реактор desired column). P-diisopropylbenzene cumene продукции из наиболее проблемных.это долгосрочная цель развития экономической стоимости капитала для рассмотрения, лучший дизайн.стоимость сырья и энергетических затрат, а затем и эффективно контролировать структуры для развития потенциала, plantwide of aв disturbances скорость обработки больших производства.