Simulation und Optimierung eines Prozesses zur Herstellung von Cumol

Abstract

Cumol stellt eine wichtige Grundchemikalie für die Herstellung von Phenol und Aceton dar. „Die weltweite Nachfrage an Cumol belief sich im Jahr 2000 auf 8.607.235 Tonnen und stieg im Jahr 2011 auf 12.394.375 Tonnen. Bis 2020 wird eine Nachfrage von 17.988.934 Tonnen erwartet“ (CompaniesandMarkets, 2013), so dass es sich hierbei um einen wichtigen verfahrenstechnischen Prozess handelt. Nach Merchant Research & Consulting Ltd. In dem Artikel ,,Cumene: 2019 World Market Outlook and Forecast up to 2028” wird ein Wachstum des Cumolmarktes von etwas mehr als 4% pro Jahr erwar-tet. Cumol wird immer wichtiger, daher muss der Produktionsprozess untersucht wer-den und bessere Ideen müssen gefunden werden, um den Prozess zu optimieren, die Produktivität zu erhöhen und den Energieverbrauch zu senken. Mit der Entwicklung der Technologie ist es jetzt möglich, mit dem Simulationsprogramm wie DWSIM - Open Source Chemical Process Simulator, einen bestimmten Prozess zu simulieren und opti-mieren. Diese Bachelorarbeit beschreibt die Auslegung, Simulation und Optimierung einer Cumol-Produktionsanlage. In dieser Arbeit wird auch der Unterschied zwischen der Cumol-Herstellung in Gas- und Flüssigphase ausgedrückt, indem die Energieverbräuche, die Produkte usw. aus den beiden Prozessphasen verglichen werden. Aus dieser Arbeit wird es deutlich behauptet, warum die Industrien heutzutage Cumol in der Flüssigphase herstellen. Bei der Optimierung der Simulation der Cumol-Produktionsanlage ist die Variable B/P-Molverhältnis sehr wichtig (Dimian und Bildea, 2008, S. 180). In dieser Simulationsarbeit wird die Anlage mit mehreren Molverhältnissen durchgeführt, um die insgesamt bes-sere Leistung der Anlage und bessere Selektivität an Cumol rauszufinden. Außerdem ist der Energieverbrauch der Anlage abhängig von dem B/P-Molverhältnis. (Dimian und Bildea, 2008, S. 180) Einige der wichtigsten Einheiten in der verfahrenstechnischen Anlage sind der Reaktor und Abscheider. Zwei unterschiedliche Reaktoren für zwei unterschiedliche Prozess-phase werden in dieser Simulationsarbeit ausgelegt. Der verwendete Katalysator für die flüssig- und gasförmige Reaktion ist auch unterschiedlich, was zu verschiedener Reakti-onskinetik führt. Der verwendete Katalysator für die Alkylierung in der Gasphase bildet Propylenoligomer wegen seiner starken Säurestellen (Dimian und Bildea, 2008, S. 176), was zu eine Erhöhung des B/P-Molverhältnisses auf mindestens 7:1 und Erhöhung des Energieverbrauches führt (Schmidt, 2005, S. 90). Aus dieser Simulationsarbeit wird ver-deutlicht, dass die Cumol-Herstellung in der Flüssigphase mit dem gleichen B/P-Molver-hältnis mehr Cumol mit niedrigerem Energieverbrauch produzieren.