ВУЗ:
Составители:
5.16), что соответствует максимуму на кинетической кривой для хлорбензола. После этого концентрация хлорбензола начи-
нает снижаться. При дальнейшем хлорировании количества бензола и хлорбензола будут уменьшаться вследствие преиму-
щественного образования дихлорбензола.
[
]
[
]
[
][ ]
25622661
ClClHCClHC kk
=
. (5.16)
Так, при изучении кинетики хлорирования бензола было установлено, что при содержании в смеси 1 % хлорбензола ко-
личество бензола, превращающегося в хлорбензол при 25 °С, в 842 раза больше количества хлорбензола, превращающегося
в дихлорбензол. При равных концентрациях бензола и хлорбензола это соотношение будет равно 8,5. Соотношение констант
скоростей хлорирования k
2
/k
1
= K зависит от температуры; оно составляет 0,107 при 18 °С; 0,118 при 25 °С и 0,123 при 35 °С.
На основании полученных кинетических данных по хлорированию бензола были выведены уравнения для определения
состава продуктов реакционной массы и селективности образования хлорбензола Ф
хб
(уравнения 5.17 – 5.20). Для расчета
максимально возможного содержания хлорбензола в смеси используют уравнение (5.21).
Таким образом было определено, что максимально возможное содержание хлорбензола при 25 °С составит 0,75 моль
(74,6 %). При этом в реакционной массе останется 0,09 моль (5,8 %) исходного бензола и образуется 0,16 моль (19,6 %) ди-
хлорбензола.
Можно было ожидать, что увеличение различия в константах k
1
и k
2
, т.е. уменьшение соотношения k
2
: k
1
будет наблю-
даться при использовании для хлорирования менее активного катализатора, например алюмосиликатного катализатора.
Уменьшение этого соотношения приводит к уменьшению количества образующегося дихлорбензола и, соответственно, к
увеличению количества хлорбензола. Природа катализатора влияет также на соотношение о- и n-дихлорбензолов.
б)0(бб
Х1М/М −
=
; (5.17)
(
)
(
)
[
]
()
1/Х1Х1М/М
бб)0(бхб
−−−−= K
K
; (5.18)
хббдхб
ММ1М
−
−
=
; (5.19)
(
)
(
)
[
]
()
бббхб
Х2/Х1Х1Ф −−−−= K
K
; (5.20)
)1/(
)0(бмакс
ММ
KK
K
−
= , (5.21)
где M
б
и М
дхб
– содержание бензола и дихлорбензола в смеси, соответственно, моль; Х
б
– степень конверсии бензола, равная
)1/(1
1
K
K
−
− .
Технология процесса. Основным фактором, влияющим на соотношение образующихся хлорбензола и дихлорбензолов
(«полихлоридов»), является степень конверсии («глубина хлорирования»). Хлорирование бензола обычно ведут при малой
степени конверсии, т.е. в таких условиях, когда значительное количество бензола (20 – 80 %) остается непрореагировавшим.
При получении хлорбензола по периодическому способу пропускали (барботировали) газообразный хлор через слой бензола
в хлораторе, который был заполнен обрезками жести, катализатором служил образующийся FeCl
3
. Контроль за ходом хлорирова-
ния осуществляли по плотности реакционной массы, которая определяется ее составом (табл. 5.1). Периодический способ хлори-
рования бензола обладает существенным недостатком: применяемая аппаратура имеет низкую производительность. Кроме того, в
периодически действующих хлораторах трудно поддерживать заданную температуру во всей реакционной массе, так как процесс
хлорирования экзотермичен, протекает с выделением большого количества тепла (117 – 135 кДж/моль при введении одного
атома хлора), которое отводят наружным охлаждением аппарата.
5.1. Зависимость плотности реакционной массы при хлорировании бензола при 20 – 30 °С от ее состава
Состав реакционной массы, %
Плотность,
кг/м
3
бензол хлорбензол дихлорбензол
1037 31 63 6
1075 23 59 18
1116 8 56 36
1240 1 30 69
Рис. 5.2. Схема «многократного» хлорирования бензола:
1 – напорный бак для бензола; 2 – хлораторы
1
2
2
2
Cl
2
На выделение
хлорбензола
HCl
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 56
- 57
- 58
- 59
- 60
- …
- следующая ›
- последняя »
