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 มีปฏิกิริยาที่ต้องการของเบนซีนกับโพรพิลีการฟอร์ม cumene และปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์ของ cumene กับโพรพิลีแบบ p-diisopropylbenzene ปฏิกิริยาทั้งสองไม่สามารถย้อนกลับ ตั้งแต่ที่สองมีพลังงานกระตุ้นสูงกว่าครั้งแรก อุณหภูมิต่ำปฏิกรณ์พัฒนาวิธีของ cumene อย่างไรก็ตาม ต่ำผลอุณหภูมิเครื่องปฏิกรณ์ในโพรพิลีปฏิกรณ์กำหนดขนาดแปลงต่ำ หรือต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่สำหรับการแปลงที่กำหนด วิธีใช้ได้โดยมีส่วนเกินของเบนซีนเพื่อเก็บ cumene และโพรพิลีความเข้มข้นต่ำ แต่เพิ่มค่าใช้จ่ายในการแยก ดังนั้น กระบวนการแสดงตัวอย่างที่น่าสนใจของการเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจออกแบบ plantwide ซึ่งมีหลายคลาสสิกวิศวกรรมทางเลือก: เครื่องปฏิกรณ์ขนาดเทียบกับอุณหภูมิ ใวเมื่อเทียบกับอัตราการไหลของไซ และเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเมื่อเทียบกับอัตราการไหลของไซ ออกแบบเพิ่มตัวแปรที่มีผลต่อทั้งต้นทุนด้านพลังงานและการลงทุน พวกเขายังมีผลต่อจำนวนของ reactants ต้องแสดงจำนวนเงินที่ระบุของผลิตภัณฑ์ cumene ผลทางเศรษฐกิจของการใช้ตัวทำปฏิกิริยามีขนาดใหญ่มาก มีความมากกว่าผลกระทบของพลังงานหรือทุน กระบวนการนำเสนอในหนังสือการออกแบบโดย Turton ร้อยเอ็ด (วิเคราะห์ สังเคราะห์ และออกแบบของกระบวน การทางเคมี 2 ed.; ถ้วยกลยุทธ์ฟุตบอลทั้งฮอลล์: อานน้ำ นิวเจอร์ซีย์ 2003) และประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบท่อเย็นและสองการกลั่น ตัวดึงข้อมูลใหม่ของเหลวและกระแสไซเบนซินในตัว ร้อน และป้อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ไอเฟส ที่ระบายความร้อน โดยการสร้างไอน้ำ ทิ้งเครื่องปฏิกรณ์เป็นเย็น และติดตามคอลัมน์แรกที่สร้างกระแสกลั่นเบนซีนที่รีไซเคิลกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์ คอลัมน์สองแยกผลิตภัณฑ์ cumene จาก p-diisopropylbenzene ไม่พึงประสงค์ วัตถุประสงค์ของเอกสารนี้คือการ พัฒนาการออกแบบที่เหมาะสมทางเศรษฐกิจที่พิจารณาต้นทุนเงินทุน ต้นทุนด้านพลังงาน และต้นทุนวัตถุดิบ และจากนั้น การพัฒนา plantwide ควบคุมโครงสร้างความสามารถในการได้อย่างมีประสิทธิภาพการจัดการการแปรปรวนในอัตราการผลิต

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เคมีของกระบวนการคิวมีนมีปฏิกิริยาที่ต้องการของน้ำมันเบนซินกับโพรพิลีนในรูปแบบคิวมีนและปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ของคิวมีนกับโพรพิลีนในรูปแบบ P-diisopropylbenzene ปฏิกิริยาทั้งสองกลับไม่ได้ ตั้งแต่สองมีพลังงานกระตุ้นที่สูงขึ้นกว่าครั้งแรกอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์ต่ำปรับปรุงหัวกะทิของคิวมีน แต่อุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์ต่ำส่งผลให้เกิดการแปลงต่ำของโพรพิลีนขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ที่กำหนดหรือต้องมีเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่สำหรับการแปลงที่กำหนด นอกจากนี้การเลือกสามารถปรับปรุงโดยใช้ส่วนเกินของสารเบนซีนที่จะให้คิวมีนและโพรพิลีนความเข้มข้นต่ำ แต่นี้จะเพิ่มค่าใช้จ่ายในการแยก ดังนั้นกระบวนการให้เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจของการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ plantwide เศรษฐกิจในซึ่งมีจำนวนมากวิศวกรรมคลาสสิกไม่ชอบการค้าขนาดเครื่องปฏิกรณ์เมื่อเทียบกับอุณหภูมิหัวกะทิเมื่อเทียบกับอัตราการไหลของรีไซเคิลและขนาดของเครื่องปฏิกรณ์เมื่อเทียบกับอัตราการไหลของรีไซเคิล ตัวแปรที่มีผลต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบทั้งต้นทุนด้านพลังงานและการลงทุน พวกเขายังส่งผลกระทบต่อปริมาณของสารตั้งต้นที่จำเป็นในการผลิตจำนวนเงินที่ระบุของผลิตภัณฑ์คิวมีน ผลกระทบทางเศรษฐกิจของการบริโภคสารตั้งต้นมีขนาดใหญ่มากเป็นลำดับความสำคัญมากกว่าผลกระทบของพลังงานหรือเงินทุน กระบวนการนี้จะถูกนำเสนอในหนังสือการออกแบบโดยตั๋น, et al (วิเคราะห์สังเคราะห์และการออกแบบกระบวนการทางเคมี, 2nd ed .; Prentice Hall: Saddle River, นิวเจอร์ซีย์, 2003) และประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ท่อระบายความร้อนและสองคอลัมน์กลั่น ฟีดสดของเหลวและสารเบนซีนรีไซเคิลจะระเหย, อุ่นและป้อนเข้าเครื่องปฏิกรณ์ไอเฟสซึ่งเป็นที่ระบายความร้อนโดยการสร้างไอน้ำ เครื่องปฏิกรณ์น้ำทิ้งระบายความร้อนและป้อนให้กับคอลัมน์แรกที่ผลิตกระแสกลั่นของน้ำมันเบนซินที่มีการรีไซเคิลกลับไปที่เครื่องปฏิกรณ์ คอลัมน์ที่สองแยกสินค้า cumene ต้องการจากที่ไม่พึงประสงค์ P-diisopropylbenzene วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้คือการพัฒนาการออกแบบที่เหมาะสมทางเศรษฐกิจพิจารณาค่าใช้จ่ายทุนค่าใช้จ่ายพลังงานและต้นทุนวัตถุดิบและจากนั้นในการพัฒนาโครงสร้างการควบคุม plantwide ความสามารถในการได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในการจัดการกับระเบิดขนาดใหญ่ในอัตราการผลิต

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

รู้สึกเสียใจ