Dalam dekad yang lalu, pasaran untuk kumena telah berkembang pesat. Hal ini didorong
terutamanya oleh permintaan untuk bisfenol A yang merupakan derivatif daripada fenol
dan digunakan untuk menghasilkan resin epoksi dan polikarbonat. Sejurusnya,
pengeluar-pegeluar kumena terpaksa menghasilkan lebih banyak kumena untuk
menampung keperluan bisfenol A yang semakin meningkat, di samping mengekalkan
kualiti kumena tersebut pada tahap memuaskan. Namun, wujudnya ketidakpastian
berkenaan keadaan tindak balas optimum bagi menghasilkan hasil kumena yang
maksimum. Hal ini kerana kerja-kerja penyelidikan dalam bidang ini adalah separa atau
tidak selaras antara satu sama lain. Dalam kajian ini, Aspen Plus digunakan untuk
mensimulasi dan mengoptimumkan reaktor alkilasi katil tetap aliran berterusan (PFR) di
mana cecair benzena dan propilena bertindak balas di atas pemangkin beta-zeolite untuk
menghasilkan kumena serta DIPB (produk sampingan). Keputusan simulasi
dibandingkan dengan keputusan yang didapati dari literatur. Seterusnya, analisis
sensitiviti terhadap model reaktor RPLUG tersebut menunjukkan bahawa suhu masuk
reaktan, nisbah masuk benzena/propilena (b/p) dan WHSV mempunyai kesan jelas
terhadap penukaran propilena serta selektiviti and hasil kumena. Penukaran propilena
didapati meningkat dengan peningkatan suhu dan berkurangan dengan peningkatan
nisbah b/p dan WHSV, manakala pemilihan terhadap kumena berkurangan dengan
peningkatan suhu tetapi meningkat dengan peningkatan nisbah b/p dan WHSV. Akhir
sekali, pengoptimuman model reaktor menunjukkan bahawa hasil kumena maksimum
yang boleh dicapai adalah 88.45%, dan dicapai pada suhu masuk reaktan 100°C, tekanan
35 bar, nisbah b/p 2/1 dan WHSV 9h-1.
_______________________________________________________________________________________________________
In the past decade, the market for cumene has grown tremendously, driven especially by
the demand for bisphenol A, which is a derivative of phenol and is used to manufacture
epoxy resins and polycarbonate. Therefore, it is crucial for cumene manufacturers to
cater to the increasing needs of the bisphenol A industry, while maintaining a high purity
cumene product. However, there is no fixed idea on the optimum reaction conditions
required to produce a maximum cumene yield since research works in this area are either
incomprehensive or inconsistent to one another. In this work, Aspen Plus is used to
simulate and optimize a continuous fixed bed plug flow alkylation reactor where liquid
benzene and propylene react based on beta-zeolite catalyst to produce cumene, with side
product DIPB. The simulation results are first compared with that from literature.
Sensitivity analysis on the same RPLUG reactor model shows that feed temperature,
benzene/propylene (b/p) feed ratio and weight hourly space velocity (WHSV) have
prominent effects on propylene conversion, cumene selectivity and yield. Conversion is
found to increase with temperature and decrease with b/p ratio and WHSV, while
cumene selectivity decreases with temperature but increases with b/p ratio and WHSV.
Lastly, optimization study on the reactor model results in a maximum cumene yield of
88.45%, achieved at optimum variables of 100°C feed temperature, 35 bar operating
pressure, b/p ratio of 2/1 and WHSV of 9h-1.
Simulation and optimization of beta-zeolite based liquid phase alkylation reactor in cumene production plant / Lim Zhi Huei