Химическая технология органических веществ. Часть 4. Орехов В.С - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Соотношение этих реакций подбирают так, что суммарная реакция будет экзотермична настолько, чтобы возместить потери
тепла в окружающую среду и нагреть исходную смесь до нужной температуры. При получении формальдегида это достигается,
когда процесс на 55% идёт через окисление и на 45% через дегидрирование; тогда процесс можно осуществить в адиабатических
реакторах, не имеющих поверхностей теплообмена. При указанном соотношении реакций дегидрирования и окисления исходная
паровоздушная смесь должна содержать ≈45% (об.) метанола, что находится за верхним пределом взрываемости метанола в
воздухе (34,7% (об.)).
При получении формальдегида протекают побочные процессы более глубокого окисления, дегидрирования и
гидрирования, ведущие к образованию оксидов углерода, муравьиной кислоты, воды и метана:
СH
3
OH →
+
2
O5,0
HCHO →
+
2
O
HCOOH →
+
2
O
CO
2
+ H
2
O,
СH
3
OH
→
−
2
H
HCHO
→
−
2
H
CO, H
2
+ 0,5O
2
→
H
2
O,
CH
3
OH + H
2
→
CH
4
+ H
2
O, CO
2
+ H
2
CO + H
2
O.
Окислительное дегидрирование идёт при недостатке кислорода, поэтому глубокое окисление не получает
значительного развития. Дегидрирование, инициируемое кислородом, протекает быстрее. Процесс реализуют при
температуре 500 … 600
°С, большой скорости и времени контакта 0,01 … 0,03 с. Выход формальдегида на пропущенное
сырьё 80 … 85% при степени конверсии метанола 85 … 90%. Добавление воды к исходному метанолу повышает выход и
степень конверсии. Катализаторами синтеза формальдегида этим методом служит металлическая медь (в виде сетки или
стружек) или серебро, осаждённое на Аl
2
О
3
.
1.2.2. Дегидрирование алкилароматических соединений.
Производство стирола и его гомологов
Дегидрирование алкилароматических соединений имеет большое промышленное значение для получения стирола и его
гомологов. При этом стадия дегидрирования завершает двухстадийный процесс, который начинается с алкилирования
бензола или его гомологов олефином:
ArH + CH=CH
2
Ar-CH-CH
3
ArC=CH
2.
- H
2
R
R
R
AlCl
3
Стирол С
6
Н
5
−СН=СН
2
– бесцветная жидкость (t
кип.
= 145,2°С при 0,1 МПа). Полимеризуется при нагревании или под
влиянием инициаторов с образованием твёрдого полимера – полистирола.
α-Метилстирол С
6
Н
5
−С(СН
3
)=СН
2
– бесцветная жидкость (t
кип.
= = 161 … 162°С. Применяют в производстве
синтетических каучуков.
Дивинилбензол С
6
Н
4
(СН=СН
2
)
2
используется в производстве ионообменных смол. Получают из смеси изомеров
диэтилбензола:
С
6
Н
4
(С
2
Н
5
)
2
СН
2
=СН−С
6
Н
4
–С
2
Н
5
С
6
Н
4
(СН=СН
2
)
2.
Основные закономерности процесса. Равновесие реакций дегидрирования алкилбензолов неблагоприятно для
получения олефинов. При доступной температуре (600 … 630°С) для повышения равновесной степени конверсии при
атмосферном давлении разбавляют углеводороды водяным паром в массовом отношении от (2,5 … 3):1 до (6 … 8):1.
В качестве гетерогенных катализаторов берут железооксидные катализаторы, содержащие 55 … 80% Fe
2
O
3
, 2 … 28%
Сr
2
О
3
, 15 … 35% K
2
СО
3
. Катализатор работает непрерывно в течение одного–двух месяцев, далее его регенерируют; срок
службы один–два года. При дегидрировании алкилбензолов на этих катализаторах протекает ряд побочных реакций. Так, из
этилбензола образуются бензол и толуол по схеме:
С
6
Н
5
–СН
2
–СН
3
С
6
Н
5
–СН=СН
2
+ Н
2
Селективность дегидрирования алкилбензолов зависит от температуры, разбавления водяным паром и степени
конверсии.
Селективность падает, когда фактическая степень конверсии приближается к равновесной. Разбавление паром,
увеличивая равновесную степень конверсии, способствует росту селективности. Влияние температуры: с одной стороны,
при её повышении растёт равновесная степень конверсии, но, с другой – становятся более существенны некоторые побочные
реакции, в том числе закоксовывание катализатора, снижающее его активность. В результате оптимальная температура
дегидрирования для этилбензола составляет 580 … 600
°С, для более реакционноспособного изопропилбензола – 530 …
550
°С. Оптимальный выбор катализатора, условий процесса повышает селективность до 90%.
Реакционный узел дегидрирования алкилбензолов выполняют по-разному. Один из видов – трубчатый реактор,
обогреваемый топочным газом, по типу, изображённому на рис. 1.2. Его достоинство – близкий к изотермическому профиль
–Н
2
О
–Н
2
–Н
2
r
2
r
4
r
3
r
5
С
6
Н
6
С
7
Н
8
r
1
r
–1
–
–
–

Страницы