Χρήση: πετροχημεία. Ουσία: η αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο πραγματοποιείται με την παροχή ενός ξηρού μίγματος βενζολίου, ενός καταλυτικού συμπλόκου με βάση χλωριούχο αργίλιο, αιθυλένιο, ένα ανακυκλούμενο καταλυτικό σύμπλοκο και επιστροφή βενζολίου στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, διαχωρίζοντας την προκύπτουσα μάζα αντίδρασης από το καταλυτικό σύμπλοκο, εξουδετέρωση η μάζα της αντίδρασης με αλκάλιο και πλύση με νερό από αλκάλια, που ακολουθείται από διαχωρισμό της μάζας αντίδρασης με απόσταξη. Σε αυτή την περίπτωση, πριν τροφοδοτηθεί στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, το ξηρό μίγμα βενζολίου, το καταλυτικό σύμπλοκο, το αιθυλένιο, το καταλυτικό σύμπλοκο ανακυκλοφορίας και το βενζόλιο επιστροφής αναμιγνύονται σε τυρβώδη τρόπο και τροφοδοτούνται στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης επίσης υπό τυρβώδεις συνθήκες. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ: αυξημένη μετατροπή της διαδικασίας παραγωγής αιθυλοβενζολίου.

Η εφεύρεση αναφέρεται στο πεδίο της πετροχημείας, συγκεκριμένα στη διαδικασία λήψης αιθυλοβενζολίου με αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο παρουσία ενός καταλυτικού συμπλόκου με βάση το χλωριούχο αργίλιο.

Μια γνωστή μέθοδος για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου, που περιλαμβάνει αλκυλίωση βενζολίου με αιθυλένιο παρουσία χλωριούχου αργιλίου, διαχωρισμό του προϊόντος στόχου με απόσταξη από ακαθαρσίες βενζολίου και υδρογονάνθρακα που δεν αντέδρασαν, αζεοτροπική ξήρανση του μίγματος αρχικού βενζολίου με βενζόλιο που δεν αντέδρασε και υδρογονάνθρακα απελευθέρωση ξηρού βενζολίου, ανακυκλωμένου για αλκυλίωση, και κλάσματος που περιέχει νερό, ακαθαρσίες υδρογονανθράκων και βενζόλιο, το οποίο υποβάλλεται σε συμπύκνωση για να ληφθούν υδρογονάνθρακες και υδατικές στιβάδες (AS USSR No. 825466, IPC C 07 C 2/58, 15/02, εκδ. 30.04.81).

Το μειονέκτημα της περιγραφόμενης μεθόδου είναι η αυξημένη κατανάλωση χλωριούχου αλουμινίου και βενζολίου.

Μια γνωστή μέθοδος για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου με αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο παρουσία ενός καταλυτικού συμπλόκου με βάση το χλωριούχο αλουμίνιο (TV Bashkatov, YL Zhigalin. "Technology of synthetic rubber", Μ., "Chemistry", 1980, σελ. 108- 112). Το καταλυτικό σύμπλοκο που λαμβάνεται από χλωριούχο αλουμίνιο, αιθυλοχλωρίδιο, διαιθυλοβενζόλιο και βενζόλιο τροφοδοτείται συνεχώς στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα αλκυλίωσης, όπου ξηρό φρέσκο ​​και ανακυκλωμένο βενζόλιο, καθώς και αιθυλένιο, διαιθυλοβενζόλιο κορεσμένο με βενζόλιο και ανακυκλωμένο συνεχώς καταλυτικό σύμπλοκο . Τα υγρά προϊόντα αλκυλίωσης βενζολίου από το πάνω μέρος του αντιδραστήρα εισέρχονται στη δεξαμενή καθίζησης, όπου χωρίζονται σε δύο στρώματα. Το κατώτερο στρώμα - το καταλυτικό σύμπλοκο - επιστρέφει στον αντιδραστήρα, το ανώτερο στρώμα - αλκυλικό - αναμιγνύεται με νερό για να καταστραφούν τα υπολείμματα του καταλυτικού συμπλόκου, εξουδετερώνεται με υδατικό διάλυμα αλκαλίου και πλένεται από αλκάλιο. Περαιτέρω, το αλκυλικό υφίσταται διόρθωση τριών σταδίων με το διαχωρισμό του βενζολίου που δεν αντέδρασε στην πρώτη στήλη και την επιστροφή του στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, με τον διαχωρισμό του προϊόντος στόχου - αιθυλοβενζολίου - στη δεύτερη στήλη και διαιθυλοβενζολίου, το οποίο επιστρέφει στην αντιδραστήρα αποαλκυλίωσης και πολυαλκυλοβενζόλια αποστέλλονται στην αποθήκη στην τρίτη στήλη.

Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου είναι η ανεπαρκώς υψηλή μετατροπή της διεργασίας - 90-95% για το βενζόλιο και περίπου 93% για το αιθυλένιο.

Μια γνωστή μέθοδος για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου, που περιλαμβάνει την αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο παρουσία ενός καταλυτικού συμπλόκου με βάση το χλωριούχο αργίλιο και την ανόρθωση της μάζας της αντίδρασης (Ρ.Α. L., "Chemistry", 1986, σελ. 94-97). Το ξηρό μίγμα βενζολίου, το φρέσκο ​​και ανακυκλωμένο καταλυτικό σύμπλοκο, το κλάσμα πολυαλκυλοβενζολίου και το αιθυλοχλωρίδιο παρέχονται στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα αλκυλίωσης μέσω ενός συλλέκτη· το αιθυλένιο τροφοδοτείται απευθείας στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα. Από τον αλκυλιωτή, η μάζα της αντίδρασης αποστέλλεται σε μια δεξαμενή καθίζησης για διαχωρισμό από το κυκλοφορούν καταλυτικό σύμπλοκο και στη συνέχεια σε πλύση με νερό, εξουδετέρωση με αλκαλικό διάλυμα και έκπλυση με νερό από αλκάλιο. Η πλυμένη μάζα της αντίδρασης τροφοδοτείται προς διαχωρισμό με απόσταξη με την απελευθέρωση βενζολίου που δεν αντέδρασε στην πρώτη στήλη, διορθωμένου αιθυλοβενζολίου - στη δεύτερη στήλη και ενός κλάσματος πολυαλκυλοβενζολίων στην τρίτη στήλη απόσταξης.

Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η κακή ανάμιξη των συστατικών που παρέχονται στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης και, ως αποτέλεσμα, η χαμηλή μετατροπή της διεργασίας.

Ο στόχος της εφεύρεσης είναι να αυξήσει τη μετατροπή της διαδικασίας για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου.

Το πρόβλημα επιλύεται με την ανάπτυξη μιας μεθόδου για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου, συμπεριλαμβανομένης της αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο με παροχή ξηρού φορτίου βενζολίου, καταλυτικού συμπλόκου με βάση το χλωριούχο αλουμίνιο, αιθυλένιο, ένα ανακυκλούμενο καταλυτικό σύμπλοκο και επιστροφή βενζολίου στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, με διαχωρισμό του προκύπτουσα μάζα αντίδρασης από το καταλυτικό σύμπλοκο, εξουδετέρωση της μάζας αντίδρασης με αλκάλιο και πλύση με νερό από αλκάλια, ακολουθούμενη από διαχωρισμό της μάζας αντίδρασης με απόσταξη, ενώ πριν τροφοδοτηθεί στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, το ξηρό φορτίο βενζολίου, το καταλυτικό σύμπλοκο, αιθυλένιο , το ανακυκλούμενο καταλυτικό σύμπλοκο και το βενζόλιο επιστροφής αναμιγνύονται σε τυρβώδη τρόπο και τροφοδοτούνται στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης επίσης υπό συνθήκες στροβιλισμού.

Η διαφορά μεταξύ της προτεινόμενης μεθόδου και των γνωστών είναι ότι, πριν τροφοδοτηθεί στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, το ξηρό φορτίο βενζολίου, το καταλυτικό σύμπλοκο, το αιθυλένιο, το καταλυτικό σύμπλοκο ανακυκλοφορίας και το βενζόλιο επιστροφής αναμιγνύονται υπό τυρβώδεις συνθήκες και τροφοδοτούνται επίσης. στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης υπό συνθήκες στροβιλισμού.

Ως συσκευή με την οποία μπορείτε να επιτύχετε τυρβώδη ανάμειξη των ροών και να τους δώσετε στροβιλώδη κίνηση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε, για παράδειγμα, έναν αναμικτήρα χωρίς όγκο εξοπλισμένο με τμήματα σύγχυσης-διαχύτη ή δακτυλίους Raschig φορτωμένους στον σωλήνα ή οποιοδήποτε άλλο γνωστό μέσο κατασκευασμένο από χημικά ανθεκτικά υλικά ή με προστατευτική επίστρωση ανθεκτική στα χημικά.

Σύμφωνα με την προτεινόμενη μέθοδο, το αιθυλοβενζόλιο λαμβάνεται ως εξής.

Η διαδικασία αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο πραγματοποιείται σε έναν αντιδραστήρα αλκυλίωσης τύπου στήλης σε θερμοκρασία 125-140°C και τελική πίεση 0,12-0,25 MPa. Ξηρό φορτίο βενζολίου, σύμπλοκο καταλύτη με βάση το χλωριούχο αλουμίνιο, αιθυλένιο, σύμπλοκο καταλύτη ανακυκλοφορίας και ανακυκλωμένο βενζόλιο τροφοδοτούνται συνεχώς στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα αλκυλίωσης μέσω μιας συσκευής στροβιλοποίησης. Όλα τα συστατικά αναμιγνύονται σε τυρβώδη λειτουργία και εισέρχονται στον αντιδραστήρα υπό συνθήκες τυρβώδους ροής. Από τον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, η μάζα της αντίδρασης τροφοδοτείται σε μια δεξαμενή καθίζησης για την καθίζηση του κυκλοφορούντος καταλυτικού συμπλόκου. Το κατακάθιστο σύμπλοκο ανακυκλωμένου καταλύτη απομακρύνεται από τον πυθμένα του κατακαθήκτη και επιστρέφει στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης. Για να διατηρηθεί η δραστηριότητα του καταλυτικού συμπλόκου, παρέχεται αιθυλοχλωρίδιο στη γραμμή του ανακυκλωμένου καταλυτικού συμπλόκου. Στη συνέχεια, η μάζα της αντίδρασης εισέρχεται στο μίξερ, όπου αναμιγνύεται με όξινο νερό σε αναλογία μάζας νερού/αντίδρασης τουλάχιστον 1:1. Το ίζημα της μάζας αντίδρασης από το νερό εμφανίζεται στον κατακάθισμα, από όπου το ανώτερο στρώμα - η μάζα αντίδρασης - εισέρχεται στη στήλη πλύσης για πλύσιμο με νερό και στη συνέχεια για εξουδετέρωση με διάλυμα αλκαλίου 2-10%. Η εξουδετερωμένη μάζα της αντίδρασης εισέρχεται στη στήλη για πλύση με νερό από αλκάλια. Το πλύσιμο της μάζας της αντίδρασης από αλκάλια μπορεί να γίνει με νερό ή συμπύκνωμα ατμού. Η πλυμένη μάζα της αντίδρασης τροφοδοτείται στον διαχωρισμό στην πρώτη στήλη απόσταξης, όπου το βενζόλιο που δεν αντέδρασε διαχωρίζεται με απόσταγμα, το οποίο τροφοδοτείται για ξήρανση. Το προϊόν ΦΠΑ της πρώτης στήλης εισέρχεται στη δεύτερη στήλη απόσταξης. Το προϊόν στόχος, το αιθυλοβενζόλιο, απομονώνεται από το απόσταγμα της στήλης και το προϊόν πυθμένα τροφοδοτείται στην τρίτη στήλη απόσταξης, όπου τα κλάσματα διαιθυλοβενζολίου και πολυαλκυλοβενζολίου απομονώνονται ως απόσταγμα.

Η εφαρμογή της μεθόδου επεξηγείται από τα ακόλουθα παραδείγματα.

Το ξηρό φορτίο βενζολίου, το καταλυτικό σύμπλοκο με βάση το χλωριούχο αλουμίνιο, το αιθυλένιο, το ανακυκλούμενο καταλυτικό σύμπλοκο και το βενζόλιο επιστροφής τροφοδοτούνται συνεχώς στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα αλκυλίωσης μέσω ενός αναμικτήρα χωρίς όγκο εξοπλισμένο με τμήματα διαχύτη-σύγχυσης. Όλα τα συστατικά αναμιγνύονται σε τυρβώδη λειτουργία και εισέρχονται στον αντιδραστήρα υπό συνθήκες τυρβώδους ροής. Η διαδικασία αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο πραγματοποιείται σε έναν αντιδραστήρα αλκυλίωσης τύπου στήλης σε θερμοκρασία 130°C και τελική πίεση 0,20 MPa. Από τον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, η μάζα της αντίδρασης εισέρχεται στη δεξαμενή καθίζησης για την καθίζηση του κυκλοφορούντος καταλυτικού συμπλόκου. Το κατακάθιστο σύμπλοκο ανακυκλωμένου καταλύτη απομακρύνεται από τον πυθμένα του κατακαθήκτη και επιστρέφει στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης. Στη συνέχεια, η μάζα της αντίδρασης εισέρχεται στο μίξερ, όπου αναμιγνύεται με όξινο νερό σε αναλογία μάζας νερού/αντίδρασης τουλάχιστον 1:1. Το ίζημα της μάζας της αντίδρασης από το νερό εμφανίζεται στον κατακάθισμα, από όπου το ανώτερο στρώμα - η μάζα αντίδρασης - εισέρχεται στη στήλη πλύσης για πλύσιμο με νερό και στη συνέχεια για εξουδετέρωση με διάλυμα αλκαλίου 2-10%. Η αναλογία όγκου του αλκαλικού διαλύματος προς τη μάζα της αντίδρασης διατηρείται ίση με 1:1. Η εξουδετερωμένη μάζα της αντίδρασης εισέρχεται στη στήλη για πλύση με νερό από αλκάλια. Η πλυμένη μάζα της αντίδρασης τροφοδοτείται στον διαχωρισμό στην πρώτη στήλη απόσταξης, όπου το βενζόλιο που δεν αντέδρασε διαχωρίζεται με απόσταγμα, το οποίο τροφοδοτείται για ξήρανση. Το προϊόν ΦΠΑ της πρώτης στήλης εισέρχεται στη δεύτερη στήλη απόσταξης. Το απόσταγμα της στήλης κατανέμει το προϊόν στόχο - αιθυλοβενζόλιο που περιέχει 99,8% κ.β. αιθυλοβενζόλιο, και το προϊόν πυθμένα τροφοδοτείται στην τρίτη στήλη απόσταξης, όπου κλάσματα διαιθυλοβενζολίου και πολυαλκυλοβενζολίου απομονώνονται ως απόσταγμα. Η μετατροπή της διεργασίας για το βενζόλιο είναι 97%, για το αιθυλένιο - 95%.

Το αιθυλοβενζόλιο λαμβάνεται με τον ίδιο τρόπο όπως περιγράφεται στο παράδειγμα 1, αλλά η ανάμιξη του ξηρού μίγματος βενζολίου, του καταλυτικού συμπλόκου, του αιθυλενίου, του ανακυκλωμένου καταλυτικού συμπλόκου και του ανακυκλωμένου βενζολίου πριν τροφοδοτηθεί στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης πραγματοποιείται σε σωλήνα γεμάτο με δακτυλίους Raschig .

Η μετατροπή της διεργασίας για το βενζόλιο είναι 98%, για το αιθυλένιο - 95,5%.

Όπως φαίνεται από τα παραπάνω παραδείγματα, η προ-μίξη του ξηρού φορτίου βενζολίου, του καταλυτικού συμπλόκου, του αιθυλενίου, του ανακυκλούμενου καταλυτικού συμπλόκου και του βενζολίου επιστροφής υπό τυρβώδεις συνθήκες πριν τροφοδοτηθεί στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης και η παροχή όλων των συστατικών για Η αλκυλίωση υπό τυρβώδεις συνθήκες καθιστά δυνατή την επίτευξη υψηλών ρυθμών μετατροπής στην παραγωγή αιθυλοβενζολίου.

Μια μέθοδος για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου, συμπεριλαμβανομένης της αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο με παροχή ξηρού φορτίου βενζολίου, ενός καταλυτικού συμπλόκου με βάση το χλωριούχο αργίλιο, το αιθυλένιο, ένα ανακυκλούμενο καταλυτικό σύμπλοκο και το ανακυκλωμένο βενζόλιο στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, διαχωρίζοντας τη λαμβανόμενη καταλυτική μάζα αντίδρασης από το , εξουδετέρωση της μάζας αντίδρασης με αλκάλι και έκπλυση του αλκαλίου με νερό ακολουθούμενο από διαχωρισμό της μάζας αντίδρασης με απόσταξη, που χαρακτηρίζεται από το ότι πριν τροφοδοτηθεί στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης, το ξηρό μίγμα βενζολίου, το καταλυτικό σύμπλοκο, αιθυλένιο, το ανακυκλούμενο καταλυτικό σύμπλοκο και το βενζόλιο επιστροφής αναμιγνύονται σε τυρβώδη τρόπο και τροφοδοτούνται στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης επίσης υπό συνθήκες στροβιλισμού.

Υπουργείο Γενικής Παιδείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας

ΚΑΖΑΝ ΚΡΑΤΙΚΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

NIZHNEKAMSK ΧΗΜΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ

ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ

Τμήμα Χημικών τεχνολογία

Ομάδα

πρόγραμμα μαθήματος

Θέμα: Λήψη αιθυλοβενζολίου με τη μέθοδο της αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο

Μαθητης σχολειου:

Επόπτης (_________)

Μαθητης σχολειου κα (_________)

Nizhnekamsk

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το θέμα της παρούσας εργασίας είναι η παραγωγή αιθυλοβενζολίου με τη μέθοδο της αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο.

Η πιο κοινή διαδικασία πετροχημικής σύνθεσης είναι η καταλυτική αλκυλίωση του βενζολίου με ολεφίνες, η οποία καθορίζεται από την υψηλή ζήτηση αλκυλαρωματικών υδρογονανθράκων - πρώτων υλών για την παραγωγή συνθετικών ελαστικών, πλαστικών, συνθετικών ινών κ.λπ.

Η αλκυλίωση είναι η διαδικασία εισαγωγής αλκυλομάδων σε μόρια οργανικών και ορισμένων ανόργανων ουσιών. Οι αντιδράσεις αυτές έχουν μεγάλη πρακτική σημασία για τη σύνθεση αλκυλαρωματικών ενώσεων, ισοαλκανίων, αμινών, μερκαπτανών και σουλφιδίων κ.λπ.

Η αντίδραση αλκυλίωσης βενζολίου με αλκυλοχλωρίδια παρουσία ανύδρου χλωριούχου αργιλίου πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1877 από τους S. Friedel και J. Crafts. Το 1878, ο μαθητής του Friedel Balson έλαβε αιθυλοβενζόλιο με αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο παρουσία ALCL3.

Από την ανακάλυψη της αντίδρασης αλκυλίωσης, έχουν αναπτυχθεί πολλές διαφορετικές μέθοδοι για την αντικατάσταση των ατόμων υδρογόνου του βενζολίου και άλλων αρωματικών υδρογονανθράκων με ρίζες αλκυλίου. Διάφοροι αλκυλιωτικοί παράγοντες και καταλύτες έχουν χρησιμοποιηθεί για αυτό το 48,49.

Ο ρυθμός αλκυλίωσης των αρωματικών υδρογονανθράκων είναι αρκετές εκατοντάδες φορές υψηλότερος από αυτόν των παραφινών· επομένως, η ομάδα αλκυλίου σχεδόν πάντα κατευθύνεται όχι στην πλευρική αλυσίδα, αλλά στον πυρήνα.

Για την αλκυλίωση αρωματικών υδρογονανθράκων με ολεφίνες χρησιμοποιούνται πολυάριθμοι καταλύτες που έχουν τον χαρακτήρα ισχυρών οξέων, ιδίως θειικού οξέος (85-95%), φωσφορικού και πυροφωσφορικού οξέα, ανύδρου υδροφθορίου, συνθετικού και φυσικού

αργιλοπυριτικά, ιονανταλλάκτες, ετεροπολυοξέα. Τα οξέα σε υγρή μορφή παρουσιάζουν καταλυτική δράση σε αντιδράσεις αλκυλίωσης σε χαμηλές θερμοκρασίες (5-100°C). οξέα σε στερεούς φορείς, για παράδειγμα φωσφορικό οξύ σε γη διατόμων, δρουν στους 200-300°C. Τα αργιλοπυριτικά είναι ενεργά στους 300-400 και 500°C και σε πίεση 20-40 kgf/cm2 (1,96-3,92 MN/m2).

Η σημασία αυτού του θέματος είναι ότι στο μέλλον το στυρόλιο λαμβάνεται από το αιθυλοβενζόλιο με την αφυδρογόνωση του αιθυλοβενζολίου.

1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

2.1 Θεωρητικά θεμέλια της υιοθετούμενης μεθόδου παραγωγής.

Αλκυλίωση βενζολίου με αιθυλένιο.Οι βιομηχανικές διεργασίες για την αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο ποικίλλουν ανάλογα με τον χρησιμοποιούμενο καταλύτη. Ένας αριθμός καταλυτών έχει δοκιμαστεί σε πιλοτική κλίμακα.

Το 1943, ο Copers πραγματοποίησε την αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο σε έναν αργιλοπυριτικό καταλύτη στην υγρή φάση στους 310°C και 63 kgf/cm2 (6,17 MN/m2) σε μοριακή αναλογία αιθυλενίου:βενζολίου 1:4.

Η διαδικασία αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο σε χλωριούχο αλουμίνιο σε ατμοσφαιρική ή ελαφρώς αυξημένη πίεση και θερμοκρασία 80-100 ° C έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη.

Η αλκυλίωση σε έναν στερεό καταλύτη φωσφορικού οξέος ανταγωνίζεται αυτή τη μέθοδο, αλλά μόνο ισοπροπυλοβενζόλιο μπορεί να ληφθεί σε αυτόν τον καταλύτη. Η αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο πρακτικά δεν πραγματοποιείται σε αυτό.

Μια μεγάλη ομάδα καταλυτών αλκυλίωσης είναι τα απρωτικά οξέα (οξέα Lewis) - αλογονίδια ορισμένων μετάλλων. Συνήθως παρουσιάζουν καταλυτική δράση παρουσία προαγωγέων με τους οποίους σχηματίζουν προϊόντα που έχουν τον χαρακτήρα ισχυρών πρωτονικών οξέων. Από τους καταλύτες αυτού του τύπου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν χλωριούχο αλουμίνιο, βρωμιούχο αργίλιο, τριχλωριούχος σίδηρος, χλωριούχος ψευδάργυρος, τριχλωριούχο τιτάνιο και τετραχλωριούχο. Η βιομηχανική χρήση είναι μόνο χλωριούχο αλουμίνιο.

Σχετικά με τον μηχανισμό των αντιδράσεων αλκυλίωσης του βενζολίου και των ομολόγων του με ολεφίνες, ακολουθούνται οι ακόλουθες γενικές ιδέες.

Η αλκυλίωση παρουσία χλωριούχου αργιλίου ερμηνεύεται σύμφωνα με τον μηχανισμό

κατάλυση μού οξέος. Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα πρέπει να έχει

προαγωγέα, τον ρόλο του οποίου παίζει το υδροχλώριο. Το τελευταίο μπορεί

σχηματίζεται παρουσία νερού:

CH3 CH=CH2 + H – CL ∙ ALCL3 ↔ CH3 – CH – CH3 ∙ CL ∙ ALCL3

Η περαιτέρω προσκόλληση στον αρωματικό πυρήνα προχωρά σύμφωνα με έναν μηχανισμό παρόμοιο με αυτόν που εξετάστηκε παραπάνω:

HCL(CH3)2 ∙CL∙ALCL3 +CH3 –CH–CH3 ∙CL∙ALCL3 →HCH(CH3)2 + CH(CH3)2 + CL ∙ALCL3 + HCL + ALCL3

Παρουσία χλωριούχου αργιλίου, η αποαλκυλίωση προχωρά εύκολα, γεγονός που δείχνει την αντιστρεψιμότητα της αντίδρασης αλκυλίωσης. Οι αντιδράσεις αποαλκυλίωσης χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή των πολυαλκυλοβενζολίων σε μονοαλκυλο-

Θερμοδυναμική της αντίδρασης αλκυλίωσης.Με βάση τη φυσικοχημική

σταθερές υδρογονανθράκων και οι θερμοδυναμικές τους συναρτήσεις - ενθαλπίες ΔΝ και

εντροπία ΔS, μπορείτε να βρείτε τις σταθερές ισορροπίας και να υπολογίσετε την ισορροπία

αποδόσεις αλκυλικών παραγώγων κατά την αλκυλίωση του βενζολίου με ολεφίνες ανάλογα με

γέφυρες θερμοκρασίας και πίεσης.

Η απόδοση ισορροπίας του αιθυλοβενζολίου αυξάνεται με την αύξηση των μοριακών

περίσσεια βενζολίου και με αυξανόμενη πίεση σε μια δεδομένη θερμοκρασία.

C6 H6 + C2 H4 ↔ C6 H5 C2 H5

Όταν το βενζόλιο αλκυλιώνεται με αιθυλένιο σε θερμοκρασίες κάτω από 250-300°C

επιτυγχάνεται σχεδόν πλήρης μετατροπή του βενζολίου σε αιθυλοβενζόλιο. Στα 450

-500°C για να αυξηθεί το βάθος μετασχηματισμού απαιτεί αύξηση της πίεσης στα 10-20 kgf/cm2 (0,98-1,96 MN/m2).

Η αντίδραση αλκυλίωσης του βενζολίου με το αιθυλένιο είναι μια πρώτης τάξης διαδοχική αναστρέψιμη αντίδραση. Με την εμβάθυνση της διαδικασίας, μαζί με το μονοαλκυλοβενζόλιο, σχηματίζονται και πολυαλκυλοβενζόλια.

C6 H6 + Cn H2n ↔ C6 H5 Cn H2n+1

C6 H5 Cn H2n+1 + Cn H2n ↔ C6 H4 (Cn H2n+1)2 που είναι ανεπιθύμητα παραπροϊόντα. Επομένως, η σύσταση του μίγματος αντίδρασης των αλκυλικών καθορίζεται συχνότερα από κινητικούς παράγοντες παρά από θερμοδυναμική ισορροπία.

Έτσι, η αποαλκυλίωση είναι θερμοδυναμικά δυνατή με μεγάλο βάθος στους 50-100°C. Πράγματι, παρουσία χλωριούχου αλουμινίου, προχωρά καλά, αφού με αυτόν τον καταλύτη η διαδικασία αλκυλίωσης είναι αναστρέψιμη. Ωστόσο, στις ίδιες θερμοκρασίες παρουσία οξέων, η αποκυλίωση δεν συμβαίνει καθόλου. Μ.Α. Ο Dalin μελέτησε πειραματικά τη σύνθεση των προϊόντων αλκυλίωσης βενζολίου με αιθυλένιο παρουσία χλωριούχου αργιλίου.

Η σύνθεση του μίγματος αντίδρασης προσδιορίζεται από την αναλογία βενζολίου και αιθυλενίου και δεν εξαρτάται από τον τρόπο λήψης του αλκυλικού: με άμεση αλκυλίωση ή αποαλκυλίωση του πολυαλκυλοβενζολίου. Ωστόσο, αυτό το συμπέρασμα ισχύει μόνο όταν το χλωριούχο αλουμίνιο χρησιμοποιείται ως καταλύτης.

Η διαδικασία αλκυλίωσης πραγματοποιείται σε έναν αλκυλιωτή - μια στήλη αντίδρασης με επένδυση ή επένδυση με πλακίδια γραφίτη για προστασία από τη διάβρωση. Τρία τμήματα της στήλης έχουν μανδύες για ψύξη, αλλά η κύρια ποσότητα θερμότητας απομακρύνεται με εξάτμιση μέρους του βενζολίου. Η αλκυλίωση πραγματοποιείται παρουσία ενός συμπλόκου υγρού καταλύτη που αποτελείται από χλωριούχο αργίλιο (10-12%), βενζόλιο (50-60%) και πολυαλκυλοβενζόλια (25-30%). Για το σχηματισμό υδροχλωρίου, που είναι ο προαγωγέας της αντίδρασης, το 2% του νερού από

μάζες χλωριούχου αργιλίου, καθώς και διχλωροαιθανίου ή αιθυλοχλωριδίου, η διάσπαση των οποίων παράγει υδροχλώριο.

Για να απομονωθεί το αιθυλοβενζόλιο από το αλκυλικό, το βενζόλιο απομακρύνεται με απόσταξη σε ατμοσφαιρική πίεση (τα ίχνη νερού αφαιρούνται ταυτόχρονα με το βενζόλιο). Ένα ευρύ κλάσμα, ένα μίγμα αιθυλοβενζολίου και πολυαλκυλοβενζολίων, αποστάζεται από το υγρό του πυθμένα σε μειωμένη πίεση (200 mm Hg, 0,026 MN/m²). Στην επόμενη στήλη σε υπολειμματική πίεση 50 mm Hg. Τα (0,0065 MN/m2) πολυαλκυλοβενζόλια διαχωρίζονται από τις ρητίνες. Το ευρύ κλάσμα διασπείρεται σε στήλη κενού σε υπολειμματική πίεση 420-450 mm Hg. (0,054-0,058 MN/m²). Το αιθυλοβενζόλιο του εμπορεύματος αποστάζεται στην περιοχή από 135,5-136,2°C.

Για να ληφθεί αιθυλοβενζόλιο, χρησιμοποιείται αιθάνιο - το κλάσμα αιθυλενίου της πυρόλυσης που περιέχει 60-70% αιθυλένιο.

Το βενζόλιο για αλκυλίωση δεν πρέπει να περιέχει περισσότερο από 0,003-0,006% νερό, ενώ το βενζόλιο του εμπορίου περιέχει 0,06-0,08% νερό. Η αφυδάτωση του βενζολίου πραγματοποιείται με αζεοτροπική απόσταξη. Η περιεκτικότητα σε θείο στο βενζόλιο δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,1%. Η αυξημένη περιεκτικότητα σε θείο προκαλεί αύξηση της κατανάλωσης χλωριούχου αλουμινίου και υποβαθμίζει την ποιότητα του τελικού προϊόντος.

1.2. Χαρακτηριστικά των πρώτων υλών και του προϊόντος που προκύπτει.

2.3. Περιγραφή του τεχνολογικού σχήματος.

Το Παράρτημα Α δείχνει το διάγραμμα ροής της διεργασίας για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου. Η διαδικασία αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο πραγματοποιείται στον αλκυλιωτή pos. Ρ-1 σε μέσο χλωριούχου αιθυλίου σε θερμοκρασία 125-135 C και πίεση 0,26-0,4 MPa. Τα ακόλουθα τροφοδοτούνται στον αλκυλιωτή: ξηρό μίγμα βενζολίου, καταλυτικό σύμπλοκο, κλάσμα πολυαλκυλοβενζολίου, αιθυλένιο, ανακυκλούμενο καταλυτικό σύμπλοκο, βενζόλιο επιστροφής.

Η αντίδραση αλκυλίωσης προχωρά με την απελευθέρωση θερμότητας, η περίσσεια της οποίας απομακρύνεται από το ανακυκλούμενο καταλυτικό σύμπλοκο και το εξατμιζόμενο βενζόλιο. Το βενζόλιο από το πάνω μέρος του αλκυλιωτή, αναμεμειγμένο με αέριο εκκένωσης, αποστέλλεται στη θέση του συμπυκνωτή. T-1, ψύχεται με νερό. Μη συμπυκνωμένα αέρια από τη θέση του συμπυκνωτή. Τα T-1 αποστέλλονται στη θέση του συμπυκνωτή. Т-2, ψύχεται με κρύο νερό t=0°C. Φυσητήρες μετά τη θέση του συμπυκνωτή. Τα Τ-2 αποστέλλονται για περαιτέρω ανάκτηση ατμών βενζολίου. Συμπύκνωμα βενζολίου από συμπυκνωτές pos. Το T-1 και το T-2 συγχωνεύονται με τη βαρύτητα στον πυθμένα του αλκυλιωτή pos. R-1. Από τον αλκυλιωτή pos. R-1 μάζα αντίδρασης μέσω του εναλλάκτη θερμότητας pos. Το T-3, όπου ψύχεται με νερό στους 40-60 ° C, αποστέλλεται στο κάρτερ pos. Ε-1 για διαχωρισμό από το σύμπλοκο του κυκλοφορούντος καταλύτη. Το καταλυτικό σύμπλοκο καθιζάνει από τον πυθμένα του κάρτερ pos. Το E-1 λαμβάνεται από τη θέση της αντλίας. H-1 και επιστρέφει στον αλκυλιωτή θέση. R-1. Για να διατηρηθεί η καταλυτική δραστηριότητα, το χλωριούχο αιθυλεστέρα τροφοδοτείται στη γραμμή του συμπλόκου ανακύκλωσης. Σε περίπτωση μείωσης της δραστηριότητας του καταλύτη, παρέχεται η έξοδος του εξαντλημένου καταλυτικού συμπλόκου για αποσύνθεση. Η μάζα της αντίδρασης από το κάρτερ pos. Το Ε-1 συλλέγεται σε δοχείο pos. Ε-2, από όπου λόγω της πίεσης στο σύστημα αλκυλίωσης εισέρχεται στο μίξερ pos. E-3 για ανάμειξη με όξινο νερό που κυκλοφορεί στο σύστημα αποσύνθεσης:

κάρτερ pos. E-4-αντλία, θέση. Η-2-μίξερ, θέ. Ε-3. Η αναλογία του κυκλοφορούντος νερού που παρέχεται στον αναμικτήρα και της μάζας της αντίδρασης είναι l/2: 1. Ναι, το σύστημα αποσύνθεσης παρέχεται από τη συλλογή pos. E-5 αντλία θέση. Η-3. Η μάζα της αντίδρασης καθιζάνει από το νερό στο κάρτερ pos. Ε-4; αντλία κάτω στρώματος νερού pos. Το H-2 αποστέλλεται στο μίξερ. και το ανώτερο στρώμα - η μάζα της αντίδρασης - ρέει με βαρύτητα στη στήλη πλύσης pos. K-1 για δευτερεύουσα έκπλυση με νερό που παρέχεται από τη θέση της αντλίας. H-4 από τη στήλη πλύσης pos. Κ-2. Από τη στήλη πλύσης pos. Η μάζα αντίδρασης Κ-1 λόγω βαρύτητας εισέρχεται στη θέση συλλογής. Ε-6, από όπου η αντλία θέ. Το H-5 αντλείται για εξουδετέρωση στη θέση ανάμειξης. Ε-7.

Το κατώτερο υδατικό στρώμα από τη στήλη πλύσης pos. Το K-1 αποστραγγίζεται μέσω της βαρύτητας στη θέση του δοχείου. E-5 και αντλία θέση. Το Η-3 τροφοδοτείται στη θέση ανάμιξης. Ε-3. Εξουδετέρωση της μάζας της αντίδρασης στο μίξερ pos. Το Ε-7 πραγματοποιείται με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου 2-10%. Η αναλογία της μάζας της αντίδρασης και του κυκλοφορούντος διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου είναι 1: 1. Ο διαχωρισμός της μάζας της αντίδρασης από το αλκαλικό διάλυμα γίνεται στο κάρτερ pos. E-8, από όπου η μάζα της αντίδρασης ρέει με βαρύτητα στη στήλη pos. K-2 για καθαρισμό από αλκάλια με συμπύκνωμα νερού. Το κάτω στρώμα - χημικά μολυσμένο νερό - αποστραγγίζεται από τη στήλη σε ένα δοχείο pos. E-9 και αντλία θέση. Το Η-4 αντλείται για πλύση της μάζας αντίδρασης στη στήλη pos. Κ-1. Η μάζα της αντίδρασης από την κορυφή της στήλης ρέει με τη βαρύτητα στο κάρτερ pos. Ε-10, στη συνέχεια συλλέγεται σε ένα ενδιάμεσο δοχείο pos. E-11 και αντλείται από τη θέση της αντλίας. H-7 στην αποθήκη.

Τεχνολογικό σχήμα για την αλκυλίωση βενζολίου με αιθυλένιο σε χλωριούχο αργίλιο, το οποίο είναι επίσης κατάλληλο για την αλκυλίωση βενζολίου με προπυλένιο.

Η διαδικασία αλκυλίωσης πραγματοποιείται σε έναν αλκυλιωτή - μια στήλη αντίδρασης επενδεδυμένη με επισμαλτωμένα ή επενδεδυμένα με πλακίδια γραφίτη για προστασία από τη διάβρωση. Τρία τμήματα της στήλης έχουν μανδύες για ψύξη, αλλά η κύρια ποσότητα θερμότητας απομακρύνεται με εξάτμιση μέρους του βενζολίου. Η αλκυλίωση πραγματοποιείται παρουσία ενός συμπλόκου υγρού καταλύτη που αποτελείται από χλωριούχο αργίλιο (10-12%), βενζόλιο (50-60%) και

πολυαλκυλοβενζόλια (25 - 30%). Για τον σχηματισμό υδροχλωρίου, που είναι ο προαγωγέας της αντίδρασης, προστίθεται στο καταλυτικό σύμπλοκο 2% νερού κατά βάρος χλωριούχου αργιλίου, καθώς και διχλωροαιθάνιο ή χλωριούχο αιθυλεστέρα, κατά τη διάσπαση του οποίου σχηματίζεται υδροχλώριο.

1.5. Περιγραφή συσκευών και αρχή λειτουργίας της κύριας συσκευής.

Η αλκυλίωση πραγματοποιείται σε έναν αντιδραστήρα τύπου στήλης χωρίς μηχανική ανάδευση σε πίεση κοντά στην ατμοσφαιρική (Παράρτημα Β). Ο αντιδραστήρας αποτελείται από τέσσερα τσαργκ, επισμαλτωμένα ή επενδεδυμένα με κεραμικά ή γραφίτη πλακίδια. Για καλύτερη επαφή, υπάρχει ένα ακροφύσιο μέσα στον αντιδραστήρα. Το ύψος του αντιδραστήρα είναι 12 m, η διάμετρος είναι 1,4 m. Κάθε συρτάρι είναι εξοπλισμένο με ένα χιτώνιο για την αφαίρεση θερμότητας κατά την κανονική λειτουργία του αντιδραστήρα (χρησιμοποιείται επίσης για θέρμανση κατά την εκκίνηση του αντιδραστήρα). Ο αντιδραστήρας γεμίζεται μέχρι την κορυφή με ένα μείγμα βενζολίου και καταλύτη. Αποξηραμένο βενζόλιο, καταλυτικό σύμπλοκο και αέριο αιθυλένιο τροφοδοτούνται συνεχώς στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα. Τα υγρά προϊόντα της αντίδρασης αλκυλίωσης αποσύρονται συνεχώς σε ύψος περίπου 8 m από τη βάση του αντιδραστήρα, και ένα μίγμα ατμού-αερίου που αποτελείται από αέρια που δεν αντέδρασαν και ατμό βενζολίου εκκενώνεται από την κορυφή του αντιδραστήρα. Η θερμοκρασία στο κάτω μέρος του αντιδραστήρα είναι 100°C, στο πάνω μέρος είναι 90 - 95°C. Το σύμπλοκο καταλύτη παρασκευάζεται σε μια συσκευή από την οποία το εναιώρημα καταλύτη τροφοδοτείται συνεχώς στον αντιδραστήρα αλκυλίωσης.

Ο αλκιλοποιητής για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου στην υγρή φάση είναι μια χαλύβδινη στήλη επενδεδυμένη εσωτερικά με μια ανθεκτική στα οξέα επένδυση pos. 4 ή καλυμμένο με σμάλτο ανθεκτικό στα οξέα για προστασία των τοιχωμάτων από τη διαβρωτική δράση του υδροχλωρικού οξέος. Η συσκευή έχει τέσσερα τσάργι θέσεις. 1, συνδέονται με φλάντζες pos. 2. Τρεις βασιλιάδες είναι εξοπλισμένοι με πουκάμισα pos. 3 για ψύξη με νερό (για απομάκρυνση θερμότητας κατά την αντίδραση αλκυλίωσης). Ο αντιδραστήρας κατά τη λειτουργία είναι γεμάτος με ένα υγρό αντίδρασης του οποίου το ύψος στήλης είναι 10 Μ . Δύο πηνία τοποθετούνται μερικές φορές πάνω από τη στάθμη του υγρού, στο οποίο κυκλοφορεί το νερό, για επιπλέον ψύξη.

Η λειτουργία του αλκυλιωτή είναι συνεχής: βενζόλιο, αιθυλένιο και ένα καταλυτικό σύμπλοκο τροφοδοτούνται συνεχώς στο κάτω μέρος του. το μίγμα των αντιδρώντων και του καταλύτη ανεβαίνει στο πάνω μέρος της συσκευής και από εκεί ρέει στο κάρτερ. Οι ατμοί που βγαίνουν από την κορυφή του αλκυλιωτή (που αποτελείται κυρίως από βενζόλιο) συμπυκνώνονται και επιστρέφουν στον αλκυλιωτή και πάλι ως υγρό.

Σε ένα πέρασμα, το αιθυλένιο αντιδρά σχεδόν πλήρως και το βενζόλιο μόνο 50-55%. Επομένως, η απόδοση αιθυλοβενζολίου ανά διέλευση είναι περίπου 50% της θεωρητικής. το υπόλοιπο αιθυλένιο χάνεται με το σχηματισμό δι- και πολυαιθυλοβενζολίου.

Η πίεση στον αλκυλιωτή κατά τη λειτουργία είναι 0,5 στο(υπερβολή), θερμοκρασία 95-100°C.

Η αλκυλίωση του βενζολίου με αιθυλένιο μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί στην αέρια φάση, πάνω από έναν στερεό καταλύτη, αλλά αυτή η μέθοδος εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ελάχιστα στη βιομηχανία.

Η απόδοση σε αιθυλοβενζόλιο είναι 90 - 95% ως προς το βενζόλιο και 93% ως προς το αιθυλένιο. Η κατανάλωση ανά 1 τόνο αιθυλοβενζολίου είναι: αιθυλένιο 0,297 τόνοι,

βενζόλιο 0,770 τόνοι, χλωριούχο αλουμίνιο 12 - 15 κιλά.

2. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΟ ΕΡΓΟ.

Το φθηνότερο αιθυλοβενζόλιο λαμβάνεται με διαχωρισμό του από το κλάσμα ξυλολίου των προϊόντων αναμόρφωσης ή πυρόλυσης, όπου περιέχεται σε ποσότητα 10-15%. Αλλά η κύρια μέθοδος για τη λήψη αιθυλοβενζολίου παραμένει η μέθοδος της καταλυτικής αλκυλίωσης του βενζολίου.

Παρά την παρουσία μεγάλης κλίμακας παραγωγής αλκυλοβενζολίων, υπάρχει μια σειρά από ανεπίλυτα προβλήματα που μειώνουν την αποτελεσματικότητα και την τεχνική και οικονομική απόδοση των διεργασιών αλκυλίωσης. Μπορούν να σημειωθούν τα ακόλουθα μειονεκτήματα:

Έλλειψη σταθερών, ιδιαίτερα ενεργών καταλυτών για την αλκυλίωση του βενζολίου με ολεφίνες. Οι καταλύτες που έχουν βρει ευρεία χρήση - χλωριούχο αλουμίνιο, θειικό οξύ κ.λπ. προκαλούν διάβρωση του εξοπλισμού και δεν αναγεννώνται.

Η εμφάνιση δευτερογενών αντιδράσεων που μειώνουν την εκλεκτικότητα της παραγωγής αλκυλοβενζολίων, η οποία απαιτεί πρόσθετο κόστος για τον καθαρισμό των προϊόντων που προκύπτουν.

Σχηματισμός μεγάλης ποσότητας λυμάτων και βιομηχανικών αποβλήτων με υπάρχοντα τεχνολογικά σχήματα αλκυλίωσης.

Ανεπαρκής παραγωγική ικανότητα μονάδας.

Έτσι, λόγω της υψηλής αξίας του αιθυλοβενζολίου, προς το παρόν η ζήτηση για αυτό είναι πολύ υψηλή, ενώ το κόστος του είναι σχετικά χαμηλό. Η βάση της πρώτης ύλης για την παραγωγή αιθυλοβενζολίου είναι επίσης ευρεία: το βενζόλιο και το αιθυλένιο λαμβάνονται σε μεγάλες ποσότητες κατά τη διάσπαση και την πυρόλυση των κλασμάτων πετρελαίου.

3. ΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗ

Στο πρόγραμμα μαθημάτων εφαρμόστηκαν οι ακόλουθες GOST:

GOST 2.105 - 95 Γενικές απαιτήσεις για έγγραφα κειμένου.

GOST 7.32 - 81 Γενικές απαιτήσεις και κανόνες για το σχεδιασμό εργασιών και διατριβών.

GOST 2.109 - 73 Βασικές απαιτήσεις σχεδίασης.

GOST 2.104 - 68 Κύριες επιγραφές στα σχέδια.

GOST 2.108 - 68 Προδιαγραφές.

GOST 2.701 - 84 Σχέδια, τύποι, τύποι, γενικές απαιτήσεις.

GOST 2.702 - 75 Κανόνες για την εφαρμογή σχημάτων διαφόρων τύπων.

GOST 2.721 - 74 Υπό όρους και γραφικές ονομασίες σε διαγράμματα.

GOST 21.108 - 78 Υπό όρους και γραφική αναπαράσταση στα σχέδια.

GOST 7.1 - 84 Κανόνες για το σχεδιασμό της λίστας αναφορών.

4. ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑΣ.

1. Traven V.F. Οργανική χημεία: σε 2 τόμους: εγχειρίδιο για πανεπιστήμια / V.F. Traven. - Μ.: NCC Akademkniga, 2005. - 727 σελ.: ill. – Βιβλιογραφία: Σελ. 704 - 708.

2. Epstein D.A. Γενική χημική τεχνολογία: εγχειρίδιο για επαγγελματικές σχολές / Δ.Α. Έπσταϊν. - Μ.: Χημεία, - 1979. - 312 σελ.: εικ.

3. Litvin O.B. Βασικές αρχές της τεχνολογίας σύνθεσης καουτσούκ. / ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ. Litvin. - Μ.: Χημεία, 1972. - 528 σελ.: εικ.

4. Αχμέτοφ Ν.Σ. Γενική και ανόργανη χημεία: εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια - 4η έκδ., διορθώθηκε. / Ν.Σ. Ο Αχμέτοφ. - Μ .: Ανώτερο σχολείο, εκδ. κέντρο Ακαδημία, 2001. - 743 σελ.: ill.

5. Yukelson I.I. Τεχνολογία βασικής οργανικής σύνθεσης. / Ι.Ι. Γιούκελσον. - Μ.: Χημεία, -1968. - 820 σ.: άρρωστος.

6. Paushkin Ya.M., Adelson S.V., Vishnyakova T.P. Τεχνολογία πετροχημικής σύνθεσης: μέρος 1: Υδρογονανθρακική πρώτη ύλη και προϊόντα οξείδωσής τους. / Ya.M. Paushkin, S.V. Adelson, T.P. Vishnyakova. - Μ.: Χημεία, -1973. - 448 σελ.: άρρωστος.

7. Λεμπέντεφ Ν.Ν. Χημεία και τεχνολογία βασικής οργανικής και πετροχημικής σύνθεσης: εγχειρίδιο για πανεπιστήμια - 4η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον / Ν.Ν. Λεμπέντεφ. - Μ.: Χημεία, -1988. - 592 σελ.: άρρωστος.

8. Plate N.A., Slivinsky E.V. Βασικές αρχές της χημείας και της τεχνολογίας των μονομερών: εγχειρίδιο. / N.A. Plate, E.V. Slivinsky. – Μ.: MAIK Nauka / Interperiodika, -2002. - 696 σελ.: άρρωστος.

Εισαγωγή………………………………………………………………………………… 3

2.Τεχνολογικό μέρος……………………………………………………….

2.1. Θεωρητικά θεμέλια της αποδεκτής μεθόδου παραγωγής………….5

2.2. Χαρακτηριστικά των πρώτων υλών και του προϊόντος που προκύπτει……………………..9

2.3. Περιγραφή του τεχνολογικού σχήματος………………………………………………………12

2.4. Υλικός υπολογισμός παραγωγής……………………………….15

2.5. Περιγραφή της συσκευής και η αρχή λειτουργίας της κύριας συσκευής ... .20

3. Συμπεράσματα για το έργο………………………………………………………………….22

4. Τυποποίηση………………………………………………………………………………………………….

5. Κατάλογος της βιβλιογραφίας που χρησιμοποιήθηκε……………………………………………25

6. Προδιαγραφή………………………………………………………………………………………

7. Παράρτημα Α………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………27

8. Παράρτημα Β………………………………………………………………………28

Η αλκυλίωση είναι η διαδικασία εισαγωγής αλκυλομάδων στα μόρια των οργανικών και ορισμένων ανόργανων ουσιών. Αυτές οι αντιδράσεις έχουν μεγάλη πρακτική σημασία για τη σύνθεση αρωματικών ενώσεων αλκυλιωμένων στον πυρήνα, ισοπαραφινών, πολλών μερκαπτανών και σουλφιδίων, αμινών, ουσιών με αιθερικούς δεσμούς, στοιχειακών και οργανομεταλλικών ενώσεων, προϊόντων επεξεργασίας α-οξειδίων και ακετυλενίου. Οι διαδικασίες αλκυλίωσης είναι συχνά ενδιάμεσα στάδια στην παραγωγή μονομερών, απορρυπαντικών κ.λπ.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ ΑΛΚΥΛΙΩΣΗΣ

Ταξινόμηση των αντιδράσεων αλκυλίωσης.Η πιο ορθολογική ταξινόμηση των διεργασιών αλκυλίωσης βασίζεται στον τύπο του νεοσχηματισμένου δεσμού.

Αλκυλτάφροςέναόχιεπίάτομο άνθρακας(Γ-αλκύλιοing)συνίσταται στην αντικατάσταση του ατόμου υδρογόνου που βρίσκεται στο άτομο άνθρακα με μια ομάδα αλκυλίου. Οι παραφίνες είναι ικανές για αυτήν την υποκατάσταση, αλλά η αλκυλίωση είναι πιο χαρακτηριστική για τις αρωματικές ενώσεις (αντίδραση Friedel-Crafts):

Ατομική Αλκυλίωσηοξυγόνοκαιθείο(Α καιμικρό-αλκυλίωση)είναι μια αντίδραση κατά την οποία μια αλκυλομάδα συνδέεται με ένα άτομο οξυγόνου ή θείου:

Αλκυλίωση απόάτομο άζωτο (Ν-αλκυλίωση)συνίσταται στην αντικατάσταση ατόμων υδρογόνου στην αμμωνία ή σε αμίνες από αλκυλομάδες. Αυτή είναι η πιο σημαντική από τις μεθόδους για τη σύνθεση αμινών:

Όπως και στην περίπτωση των αντιδράσεων υδρόλυσης και ενυδάτωσης, η Ν-αλκυλίωση συχνά ταξινομείται ως αμμωνόλυση (ή αμινόλυση) οργανικών ενώσεων.

Αλκυλίωση επίάτομα οι υπολοιποι στοιχεία(Σι-, Pb-, Α1-αλκυλίωση)είναι ο πιο σημαντικός τρόπος λήψης στοιχειακών και οργανομεταλλικών ενώσεων, όταν η αλκυλομάδα συνδέεται απευθείας με το ετεροάτομο:

Μια άλλη ταξινόμηση των αντιδράσεων αλκυλίωσης βασίζεται σε διαφορές στη δομή της ομάδας αλκυλίου που εισάγεται σε μια οργανική ή ανόργανη ένωση.

Η αλκυλομάδα μπορεί να είναι κορεσμένη αλειφατική (π.χ. αιθύλιο και ισοπροπύλιο) ή κυκλική. Στην τελευταία περίπτωση, η αντίδραση ονομάζεται μερικές φορές κυκλοαλκυλίωση:

Με την εισαγωγή μιας ομάδας φαινυλίου ή αρυλίου γενικά, σχηματίζεται ένας άμεσος δεσμός με το άτομο άνθρακα του αρωματικού πυρήνα - αρυλίωση:

Εισαγωγή της ομάδας βινυλίου (βινυλίωση)κατέχει ιδιαίτερη θέση και πραγματοποιείται κυρίως με τη βοήθεια της ακετυλίνης:

Η πιο σημαντική από τις αντιδράσεις εισαγωγής υποκατεστημένων αλκυλομάδων είναι η διαδικασία β-οξυαλκαρίνακαιτάφροςανία(σε μια συγκεκριμένη περίπτωση οξυστυλίωση), που καλύπτει ένα ευρύ φάσμα αντιδράσεων οξειδίων ολεφίνης:

Αλκυλιωτικοί παράγοντες και καταλύτες.

Όλοι οι αλκυλιωτικοί παράγοντες ανάλογα με τον τύπο του δεσμού που σπάει σε αυτά κατά την αλκυλίωση, συνιστάται να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:

ακόρεστες ενώσεις (ολεφίνες και ακετυλένιο), οι οποίες διασπούν τον π-ηλεκτρονικό δεσμό μεταξύ των ατόμων άνθρακα.

παράγωγα χλωρίου με επαρκώς κινητό άτομο χλωρίου ικανό να αντικατασταθεί υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων.

αλκοόλες, αιθέρες και εστέρες, ιδιαίτερα οξείδια ολεφινών, στα οποία ο δεσμός άνθρακα-οξυγόνου διασπάται κατά την αλκυλίωση.

ολεφίνες(αιθυλένιο, προπυλένιο, βουτένια και τριμερείς ανώτερου προπυλενίου) είναι υψίστης σημασίας ως αλκυλιωτικοί παράγοντες. Λόγω της φτηνότητάς τους προσπαθούν να τα χρησιμοποιήσουν σε όλες τις περιπτώσεις όπου είναι δυνατόν. Έχουν βρει την κύρια εφαρμογή τους για την C-αλκυλίωση παραφινών και αρωματικών ενώσεων. Δεν είναι εφαρμόσιμα για Ν-αλκυλίωση και δεν είναι πάντα αποτελεσματικά στην S- και Ο-αλκυλίωση και στη σύνθεση οργανομεταλλικών ενώσεων.

Η αλκυλίωση με ολεφίνες στις περισσότερες περιπτώσεις προχωρά σύμφωνα με τον ιοντικό μηχανισμό μέσω του ενδιάμεσου σχηματισμού καρβοκατιόντων και καταλύεται από πρωτικά και απρωτικά οξέα:

Η αντιδραστικότητα των ολεφινών σε αντιδράσεις αυτού του τύπου καθορίζεται από την τάση τους να σχηματίζουν καρβοκατιόντα:

Αυτό σημαίνει ότι η επιμήκυνση και η διακλάδωση της ανθρακικής αλυσίδας στην ολεφίνη αυξάνει σημαντικά την ικανότητά της να αλκυλιώνεται.

Παράγωγα χλωρίουείναι αλκυλιωτικοί παράγοντες με το ευρύτερο φάσμα δράσης. Είναι κατάλληλα για C-, O-, S- και N-αλκυλίωση και για τη σύνθεση των περισσότερων στοιχειωδών και οργανομεταλλικών ενώσεων. Η χρήση παραγώγων χλωρίου είναι λογική για εκείνες τις διεργασίες στις οποίες δεν μπορούν να αντικατασταθούν από ολεφίνες ή όταν τα παράγωγα χλωρίου είναι φθηνότερα και πιο προσιτά από τις ολεφίνες.

Η αλκυλιωτική δράση των παραγώγων χλωρίου εκδηλώνεται με τρεις διαφορετικούς τύπους αλληλεπιδράσεων: σε ηλεκτροφιλικές αντιδράσεις, σε πυρηνόφιλη υποκατάσταση και σε διαδικασίες ελεύθερων ριζών. Ο μηχανισμός της ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης είναι χαρακτηριστικός κυρίως για την αλκυλίωση στο άτομο άνθρακα, αλλά, σε αντίθεση με τις ολεφίνες, οι αντιδράσεις καταλύονται μόνο από απρωτικά οξέα (χλωριούχα αργίλιο και σίδηρο). Στην περιοριστική περίπτωση, η διαδικασία προχωρά με τον ενδιάμεσο σχηματισμό ενός καρβοκατιόντος

Σε σχέση με αυτό, η αντιδραστικότητα των αλκυλοχλωριδίων εξαρτάται από την πόλωση του δεσμού C-C1 ή από τη σταθερότητα των καρβοκατιόντων και αυξάνεται με την επιμήκυνση και τη διακλάδωση της αλκυλομάδας: CH3-CH 2 C1< (СН 3) 2 СНС1 < (СН 3) 3 СС1

Αλκοόλες και αιθέρεςικανό για αντιδράσεις C-, O-, N- και S-αλκυλίωσης. Τα οξείδια ολεφινών, τα οποία είναι εσωτερικοί εστέρες γλυκόλων, μπορούν επίσης να ταξινομηθούν ως αιθέρες, και από όλους τους αιθέρες, μόνο τα οξείδια ολεφινών χρησιμοποιούνται πρακτικά ως αλκυλιωτικοί παράγοντες. Οι αλκοόλες χρησιμοποιούνται για Ο- και Ν-αλκυλίωση όταν είναι φθηνότερες και πιο προσιτές από τα παράγωγα χλωρίου. Για να σπάσει ο δεσμός τους αλκυλ-οξυγόνου, απαιτούνται καταλύτες τύπου οξέος:

ΑΛΚΥΛΙΩΣΗ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ ΑΝΘΡΑΚΑ

Οι αντιδράσεις αλκυλίωσης αρωματικών ενώσεων στον πυρήνα και η αλκυλίωση των παραφινών, που είναι πολύ σημαντικές από πρακτική άποψη, ανήκουν σε διαδικασίες αυτού του τύπου. Γενικότερα, μπορούν να χωριστούν σε διεργασίες αλκυλίωσης αρωματικού και κορεσμένου άνθρακα.

μηχανισμός αντίδρασης. Ως αλκυλιωτικοί παράγοντες στη βιομηχανία, χρησιμοποιούνται κυρίως παράγωγα χλωρίου και ελαιΐνες. Η χρήση αλκοολών είναι λιγότερο αποτελεσματική, επειδή κατά την αλκυλίωση με αλκοόλες, το χλωριούχο αργίλιο αποσυντίθεται και τα πρωτικά οξέα αραιώνονται με το νερό που προκύπτει. Και στις δύο περιπτώσεις, ο καταλύτης απενεργοποιείται, γεγονός που προκαλεί την υψηλή κατανάλωσή του.

Όταν αντιδρά με παράγωγα χλωρίου ή ολεφίνες, το A1C1 3 καταναλώνεται μόνο σε καταλυτικές ποσότητες. Στην πρώτη περίπτωση, ενεργοποιεί το άτομο χλωρίου, σχηματίζοντας ένα εξαιρετικά πολωμένο σύμπλοκο ή καρβοκατιόν, το οποίο εμφανίζεται με τις ολεφίνες μόνο με την παρουσία ενός συγκαταλύτη - HC1:

Στην πραγματικότητα, κατά τη διάρκεια της κατάλυσης από ένα σύμπλοκο χλωριούχου αργιλίου με έναν υδρογονάνθρακα, το πρωτόνιο που απαιτείται για αυτό υπάρχει ήδη με τη μορφή ενός συμπλόκου α. Μεταφέρεται στο μόριο ολεφίνης και το προκύπτον καρβοκατιόν προσβάλλει την αρωματική ένωση και ολόκληρη η αντίδραση λαμβάνει χώρα στο στρώμα του καταλυτικού συμπλέγματος, το οποίο ανταλλάσσει συνεχώς τους συνδέτες του με το στρώμα υδρογονάνθρακα. Το καρβοκατιόν που λαμβάνεται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο (ή ένα έντονα πολωμένο σύμπλοκο) στη συνέχεια επιτίθεται στον αρωματικό πυρήνα και η αντίδραση προχωρά μέσω του ενδιάμεσου n-συμπλέγματος και του καρβοκατιόντος, ακολουθούμενο από το γρήγορο στάδιο της απομάκρυνσης πρωτονίων:

Η δομή της αλκυλομάδας στο προκύπτον προϊόν καθορίζεται από τον κανόνα του ενδιάμεσου σχηματισμού του πιο σταθερού καρβοκατιόντος (τριτ-> δεύτερος-> σχετικά με-).Επομένως, στην περίπτωση των κατώτερων ολεφινών, το πρωτογενές αλκυλοβενζόλιο (αιθυλοβενζόλιο) σχηματίζεται μόνο από το αιθυλένιο, το δευτερογενές (ισοπροπυλοβενζόλιο) από το προπυλένιο και το τριτ-βουτυλοβενζόλιο από το ισοβουτένιο:

Ωστόσο, κατά την αλκυλίωση με υψηλότερες ολεφίνες και παράγωγα χλωρίου, παρατηρείται ισομερισμός των αλκυλομάδων, ο οποίος συμβαίνει πριν από την αλκυλίωση, αφού τα αλκυλοβενζόλια δεν είναι πλέον ικανά για αυτό. Αυτός ο ισομερισμός προχωρά προς την κατεύθυνση του ενδιάμεσου σχηματισμού του πιο σταθερού καρβοκατιόντος, χωρίς όμως να σπάσει τον ανθρακικό σκελετό της αλκυλομάδας, αλλά μόνο με τη μετατόπιση του κέντρου αντίδρασης. Ως αποτέλεσμα, ένα μίγμα δευτερολέπτων-αλκυλοβενζολίων λαμβάνεται από παράγωγα χλωρίου και ολεφίνες με μια ευθεία αλυσίδα ατόμων άνθρακα

και από ενώσεις με διακλαδισμένη αλυσίδα -κυρίως τριτ- αλκυλοβενζόλια.

Η επίδραση της δομής μιας αρωματικής ένωσης στις αντιδράσεις αλκυλίωσης είναι γενικά η ίδια όπως σε άλλες διαδικασίες ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης σε έναν αρωματικό πυρήνα, αλλά έχει τα δικά της χαρακτηριστικά. Η αντίδραση αλκυλίωσης χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλή ευαισθησία σε υποκαταστάτες που δίνουν ηλεκτρόνια στον πυρήνα. Έτσι, η ενεργοποίηση των ομάδων αλκυλίου και των συμπυκνωμένων πυρήνων κατά την κατάλυση της αντίδρασης A1C1 3 αλλάζει ως εξής (για το βενζόλιο, η τιμή λαμβάνεται ως 1):

Οι υποκαταστάτες που αφαιρούν ηλεκτρόνια απενεργοποιούν έντονα τον αρωματικό πυρήνα. Το χλωροβενζόλιο αλκυλιώνεται περίπου 10 φορές πιο αργά από το βενζόλιο και οι ομάδες καρβονυλίου, καρβοξυλίου, κυανό και νίτρο οδηγούν σε πλήρη απενεργοποίηση του αρωματικού πυρήνα, με αποτέλεσμα τα αντίστοιχα παράγωγα να μην είναι καθόλου ικανά να αλκυλιωθούν. Αυτή η αντίδραση αλκυλίωσης διαφέρει σημαντικά από άλλες διαδικασίες υποκατάστασης σε έναν αρωματικό πυρήνα, όπως η χλωρίωση και η σουλφόνωση.

Οι κανόνες προσανατολισμού αλκυλίωσης είναι γενικά παρόμοιοι με άλλες ηλεκτρόφιλες αντιδράσεις αρωματικής υποκατάστασης, αλλά η δομή του προϊόντος μπορεί να ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τους καταλύτες και τις συνθήκες αντίδρασης. Έτσι, οι υποκαταστάτες που δότες ηλεκτρονίων και τα άτομα αλογόνου κατευθύνουν την περαιτέρω υποκατάσταση κυρίως σε ζεύγος-και ορθο- θέση, ωστόσο, κάτω από πιο αυστηρές συνθήκες, και ειδικά κατά την κατάλυση με χλωριούχο αργίλιο, λαμβάνει χώρα ισομερισμός ομολόγων βενζολίου με ενδομοριακή μετανάστευση ομάδων αλκυλίου και σχηματισμό μιγμάτων ισορροπίας στα οποία κυριαρχούν θερμοδυναμικά πιο σταθερά ισομερή.

διαδοχική αλκυλίωση.Όταν οι αρωματικές ενώσεις αλκυλιώνονται παρουσία οποιουδήποτε καταλύτη, λαμβάνει χώρα διαδοχική υποκατάσταση ατόμων υδρογόνου με το σχηματισμό ενός μείγματος προϊόντων διαφορετικών βαθμών αλκυλίωσης. Για παράδειγμα, η μεθυλίωση και η αιθυλίωση του βενζολίου φτάνει μέχρι την παραγωγή εξααλκυλοβενζολίων

Με τους ίδιους καταλύτες, ο αναστρέψιμος ισομερισμός που συζητήθηκε παραπάνω προχωρά με ενδομοριακή μετανάστευση ομάδων αλκυλίου, ως αποτέλεσμα της οποίας το μετα-ισομερές κυριαρχεί μεταξύ των διαλκυλοβενζολίων, το 1,3,5-ισομερές μεταξύ των τριαλκυλοβενζολίων κ.λπ.:

Η ικανότητα των αλκυλομάδων να μεταναστεύουν αλλάζει στην ακόλουθη αλληλουχία (CH 3) 3 C > (CH 3) 2 CH > CH 3 - CH 2 > CH 3, και με το ενεργό σύμπλοκο του χλωριούχου αργιλίου, αυτές οι αντιδράσεις προχωρούν ήδη αρκετά γρήγορα σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ ενώ τα μεθυλβενζόλια απαιτούν παρατεταμένη θέρμανση.

Έτσι, κατά την κατάλυση με πρωτικά οξέα και υπό ηπιότερες συνθήκες με άλλους καταλύτες, η σύνθεση των προϊόντων αλκυλίωσης προσδιορίζεται από κινητικούς παράγοντες, ενώ με AlCl 3 και κάτω από πιο αυστηρές συνθήκες κατάλυσης με αργιλοπυριτικά και ζεόλιθους, μια ισορροπημένη σύνθεση ισομερών και προϊόντων. διαδοχικής αλκυλίωσης μπορεί να εδραιωθεί στο όριο. Αυτό έχει μεγάλη σημασία κατά την επιλογή της βέλτιστης μοριακής αναλογίας των αντιδραστηρίων στην αλκυλίωση, η οποία καθορίζεται από το οικονομικό κόστος του σχηματισμού πολυαλκυλοβενζολίων και την επιστροφή περίσσειας βενζολίου.

Ανεπιθύμητες ενέργειες.Εκτός από την εκπαίδευση που συζητήθηκε προηγουμένως

Τα πολυαλκυλοβενζόλια κατά την αλκυλίωση, το σχηματισμό ρητίνης, την καταστροφή των αλκυλομάδων και τον πολυμερισμό των ολεφινών είναι ανεπιθύμητα.

Ο σχηματισμός ρητίνης συνίσταται στη λήψη συμπυκνωμένων αρωματικών ενώσεων με υψηλό σημείο βρασμού. Κατά την αλκυλίωση του βενζολίου βρέθηκαν από παρόμοια προϊόντα διαυλαλκάνια, τριαρυλινδάνια, διαρυλινδάνια, διαρυλολεφίνες κ.λπ. Κατά την αλκυλίωση του ναφθαλενίου, λαμβάνεται περισσότερη ρητίνη και σε αυτό βρίσκονται το διναφθύλιο και άλλες ουσίες με συμπυκνωμένους κύκλους. Ο σχηματισμός ρητίνης γίνεται ιδιαίτερα σημαντικός με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Τέλος, ο σχηματισμός πολυμερών συμβαίνει ως αποτέλεσμα της διαδοχικής αλληλεπίδρασης του καρβοκατιόντος με την ολεφίνη:

Τα πολυμερή έχουν χαμηλό μοριακό βάρος και ο σχηματισμός τους καταστέλλεται από την παρουσία περίσσειας αρωματικού υδρογονάνθρακα με μείωση της συγκέντρωσης ολεφίνης στην υγρή φάση.

Κινητική της διαδικασίας.Η ίδια η αντίδραση αλκυλίωσης με ένα ενεργό σύμπλοκο χλωριούχου αργιλίου προχωρά πολύ γρήγορα, επιταχύνεται πολύ με μηχανική ανάδευση ή έντονη διοχέτευση αερίων ολεφινών μέσω της μάζας αντίδρασης και προχωρά στην περιοχή διάχυσης ή κοντά σε αυτήν. Ο ρυθμός του αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης, αλλά εξαρτάται ελάχιστα από τη θερμοκρασία, έχοντας χαμηλή ενέργεια ενεργοποίησης. Ταυτόχρονα, διατηρείται η συνήθης εξάρτηση στην αντιδραστικότητα των ολεφινών - ισχυρότερη από τη διαφορά στη διαλυτότητά τους. Προφανώς, το στάδιο της διάχυσης ολεφίνης μέσω της οριακής μεμβράνης του καταλυτικού συμπλέγματος χλωριούχου αργιλίου, στο οποίο προχωρούν όλες οι αντιδράσεις, είναι το περιοριστικό. Αντίθετα, η τρανσαλκυλίωση προχωρά πολύ πιο αργά και επιταχύνεται σημαντικά με την αύξηση της θερμοκρασίας, αφού έχει ενέργεια ενεργοποίησης ~63 kJ/mol.

Και οι δύο αντιδράσεις επιβραδύνονται με τη σταδιακή απενεργοποίηση του καταλύτη, αλλά ο ρυθμός τρανσαλκυλίωσης μειώνεται ιδιαίτερα έντονα. Ως αποτέλεσμα, μια σημαντική ποσότητα πολυαλκυλοβενζολίων θα συσσωρευτεί στο μίγμα της αντίδρασης, τα οποία δεν έχουν χρόνο να εισέλθουν σε μια αναστρέψιμη αντίδραση διααλκυλίωσης.

Για να αποφευχθεί αυτό, είναι απαραίτητο να περιοριστεί η παροχή αντιδραστηρίων και, κατά συνέπεια, η δυνατότητα εντατικοποίησης της διαδικασίας περιορίζεται από την πιο αργή αντίδραση διααλκυλίωσης.

Εκτός από τις ακαθαρσίες του αντιδραστηρίου, η απενεργοποίηση του καταλύτη επηρεάζεται από τη συσσώρευση ορισμένων παραπροϊόντων αλκυλίωσης που είναι ικανά να δεσμεύουν σταθερά το AlCl 3 ή να σχηματίζουν σταθερά σύμπλοκα σ που δωρίζουν το πρωτόνιό τους στο μόριο της ολεφίνης με δυσκολία. Τέτοιες ουσίες σε χαμηλές θερμοκρασίες, όταν η διααλκυλίωση προχωρά αργά, είναι τα πολυαλκυλοβενζόλια, και σε υψηλές θερμοκρασίες, οι πολυκυκλικές αρωματικές ενώσεις και οι ρητίνες. Ως αποτέλεσμα, αποδεικνύεται ότι η βέλτιστη απόδοση και κατανάλωση του καταλύτη στην παραγωγή αιθυλίου και ισοπροπυλοβενζολίου επιτυγχάνονται σε μια ορισμένη μέση θερμοκρασία (“100°C”), όταν η διααλκυλίωση προχωρά αρκετά γρήγορα, αλλά υπάρχουν ακόμη λίγα πολυκυκλικές ουσίες που απενεργοποιούν τον καταλύτη.

Στη σύνθεση ενώσεων με μακρύτερη αλκυλομάδα, η επιλογή θερμοκρασίας περιορίζεται από την παράπλευρη αντίδραση αποικοδόμησης και στην παραγωγή αλκυλοναφθαλενίων, από τις διαδικασίες συμπύκνωσης και ρητινοποίησης. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το βέλτιστο είναι 30-50 °C και στην περίπτωση αλκυλίωσης ναφθαλίνης, η επιλεκτικότητα μπορεί να αυξηθεί περαιτέρω με τη χρήση διαλύτη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στο σύστημα αντίδρασης

Ο σχηματισμός ρητίνης είναι δεύτερης τάξης όσον αφορά το ναφθαλίνιο ή το yal-kilnaphthalene, και η κύρια αντίδραση είναι η πρώτη. Ως αποτέλεσμα, η εκλεκτικότητα για το αλκυλοναφθαλίνιο αυξάνεται με τη μείωση της συγκέντρωσης ναφθαλίνης.

Τεχνολογική βάση της διαδικασίας

Εφόσον η αντίδραση διααλκυλίωσης προχωρά στον αλκυλιωτή ταυτόχρονα με την αλκυλίωση, για την από κοινού διεξαγωγή αυτών των διεργασιών, το κλάσμα DEBs (PABs) που απομονώθηκε από τη μάζα της αντίδρασης κατά τη διάρκεια της ανόρθωσης τροφοδοτείται επίσης στον αλκυλιωτή μαζί με βενζόλιο και αιθυλένιο.

Δεδομένου ότι αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στην περιοχή διάχυσης, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε ένα bubbler για να αυξήσετε τη διεπαφή.

Η αντίδραση προχωρά με την απελευθέρωση θερμότητας, επομένως είναι απαραίτητο να αφαιρεθεί η θερμότητα, η οποία επιτυγχάνεται με την εξάτμιση του βενζολίου.

Για βαθύτερη μετατροπή του αιθυλενίου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί αυξημένη πίεση.

Η αντίδραση αλκυλίωσης είναι μια διαδοχική αντίδραση, επομένως, για να αυξηθεί η επιλεκτικότητα, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η αναλογία βενζολίου: αιθυλένιο = 3: 1 mol.

Το χλωριούχο αλουμίνιο είναι αδύναμος καταλύτης, επομένως θα πρέπει να προετοιμάσετε το καταλυτικό σύμπλεγμα εκ των προτέρων.

Η λήψη αιθυλοβενζολίου πραγματοποιείται με τη μέθοδο της αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο. Η διαδικασία αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο είναι καταλυτική, λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία στην περιοχή 125-138 0 C και πίεση 0,13-0,25 MPa (1,3-2,5 kgf / cm 2), με θερμική επίδραση 108 kJ / μολ.

Η δοσολογία των πρώτων υλών παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή αιθυλοβενζολίου. Το βενζόλιο παρέχεται σε ποσότητα που αντιστοιχεί στην καθιερωμένη μοριακή αναλογία βενζολίου προς αιθυλένιο 2,8-3,6: 1. Εάν παραβιαστεί η αναλογία βενζολίου προς αιθυλένιο, η συγκέντρωση του αιθυλοβενζολίου στη μάζα της αντίδρασης μειώνεται.

Υψηλές απαιτήσεις τίθενται στο στέγνωμα της πρώτης ύλης, αφού η υγρασία οδηγεί σε απενεργοποίηση του καταλύτη και, κατά συνέπεια, στην κατανάλωσή του. Η περιεκτικότητα σε υγρασία στο βενζόλιο που εισέρχεται στην αλκυλίωση, συνιστάται να διατηρείται στο επίπεδο του 0,002% (κ.β.). Για να γίνει αυτό, το αρχικό και το επιστρεφόμενο βενζόλιο υποβάλλονται σε ξήρανση με αζεοτροπική απόσταξη.

Η μάζα της αντίδρασης (αλκυλικό) που σχηματίζεται κατά τη διαδικασία αλκυλίωσης περιέχει κατά μέσο όρο:

- 45-60% της μάζας του βενζολίου που δεν αντέδρασε.

- 26-40% της μάζας του αιθυλοβενζολίου.

- 4-12% της μάζας των PAB (κλάσμα DEB).

Η διάβρωση στην παραγωγή αιθυλοβενζολίου οφείλεται στη φύση του καταλύτη χλωριούχου αλουμινίου που χρησιμοποιείται για την αλκυλίωση και στον εκκινητή της διεργασίας - αιθυλοχλωρίδιο.

Τα προϊόντα αλκυλίωσης, λόγω της παρουσίας υδροχλωρίου σε αυτά, έχουν έντονες διαβρωτικές ιδιότητες, οι οποίες αυξάνονται σε θερμοκρασίες άνω των 70 0 C

2.4 Περιγραφή του τεχνολογικού σχήματος παραγωγής

Η διαδικασία αλκυλίωσης του βενζολίου με αιθυλένιο πραγματοποιείται στον αλκυλιωτή pos. R-1 σε θερμοκρασία 125 - 138 0 C και πίεση 0,13 - 0,25 MPa (1,3 - 2,5 kgf / cm 2). Με αυξανόμενη πίεση στον αλκυλιωτή pos. Το P-1 είναι περισσότερο από 0,3 MPa (3 kgf / cm 2), η παροχή βενζολίου και αιθυλενίου στον αλκυλιωτή διακόπτεται.

Στον αλκυλιωτή θέση. P-1 άφιξη:

Αποξηραμένο φορτίο βενζολίου.

Σύμπλεγμα καταλύτη;

Faction of DEBs (PABs);

Αιθυλένιο;

Ανακυκλωμένο σύμπλεγμα καταλυτών από το κάρτερ pos. Ο-1;

Επιστρέψτε το βενζόλιο μετά τη θέση του συμπυκνωτή. T-1 ή pos. T-2;

Η αντίδραση αλκυλίωσης προχωρά με την απελευθέρωση θερμότητας 108 kJ/mol, η περίσσεια θερμότητας απομακρύνεται από το κυκλοφορούν σύμπλοκο καταλύτη και το εξατμιζόμενο βενζόλιο, το οποίο βρίσκεται από το πάνω μέρος του αλκυλιωτή pos. Το P-1, αναμεμειγμένο με αέρια, αποστέλλεται στη θέση του συμπυκνωτή. Τ-1 (pos.T-2) ψύχεται με ανακυκλωμένο νερό. Συμπύκνωμα βενζολίου από τον συμπυκνωτή pos. Το Τ-1 (θέση Τ-2) ρέει με τη βαρύτητα στον αλκυλιωτή pos. R-1.

Από τον αλκυλιωτή pos. Ρ-1 η μάζα της αντίδρασης εισέρχεται μέσω της θέσης του ψυγείου. T-3, όπου ψύχεται με ανακυκλωμένο νερό σε θερμοκρασία 40 - 60 0 C, στο κάρτερ pos. Ο-1 για την καθίζηση του κυκλοφορούντος συμπλόκου καταλύτη.

Το κατακάθισμα του κυκλοφορούντος συμπλόκου καταλύτη από τον πυθμένα του κάρτερ pos. Το Ο-1 αντλείται προς τον αλκυλιωτή pos. R-1. Η αναλογία του συμπλόκου του ανακυκλοφορούμενου καταλύτη προς τη μάζα της αντίδρασης στην περιοχή από (0,7 - 1,3) : 1 κατά βάρος.

Για τη διατήρηση της δραστηριότητας του συμπλέγματος ανακυκλωμένου καταλύτη, παρέχονται τα ακόλουθα:

Παροχή αιθυλοχλωριδίου στον αλκυλιωτή pos. P-1 και στη γραμμή του ανακυκλούμενου συμπλέγματος.

Σε περίπτωση μείωσης της δραστηριότητας του συμπλόκου ανακυκλωμένου καταλύτη, παρέχεται παρακάτω για την απομάκρυνσή του από το κάρτερ pos. Ο-1 για αποσύνθεση.

Από το κάρτερ pos. Ο-1, η μάζα της αντίδρασης με self-tex εισέρχεται στη συλλογή των pos. Ε-1.

Αλκυλικό από το δοχείο pos. Η μονάδα αλκυλίωσης E-1 εισέρχεται στη θέση του αναμικτήρα. C-1 για ανάμιξη με όξινο νερό που κυκλοφορεί στο σύστημα αποσύνθεσης του καταλύματος στις συσκευές: pos. Ο-2 θέση. H-2 θέση. С-1 θέση. Ο-2. Η αναλογία του κυκλοφορούντος όξινου νερού που παρέχεται στο μίξερ pos. C-1, και το αλκυλικό είναι 2:1. Στο σύστημα αποσύνθεσης μέσω του αναμικτήρα pos. Το C-1 διατίθεται επίσης με μεταχειρισμένο κατακόμπλεξ (σε ίσες αναλογίες με φρέσκο) μετά το κάρτερ pos. Ο-1.

Η καθίζηση του αλκυλικού από το νερό συμβαίνει στο κάρτερ pos. Ο-2. Η περίσσεια ποσότητα νερού από τη δεξαμενή καθίζησης, θέση Ο-2, ανάλογα με το επίπεδο διαχωρισμού φάσης, αποστραγγίζεται με τη βαρύτητα στον συλλέκτη της μονάδας απομάκρυνσης υδρογονανθράκων. Το κατώτερο στρώμα νερού από το κάρτερ pos. Το O-2 ανακυκλώνεται στο μίξερ pos. Γ-1.

Αλκυλικό από το κάρτερ pos. Το O-2 εισέρχεται στη θέση πλύσης. Kn-1 για δευτερεύουσα πλύση με νερό που παρέχεται από τη στήλη πλύσης pos. Kn-2.

Από τη στήλη πλύσης pos. Το αλκυλικό Kn-1 εισέρχεται στη θέση της δεξαμενής. Ε-3, αντλείται για εξουδετέρωση στη θέση του αναμικτήρα. Γ-2. Το κατώτερο υδατικό στρώμα από τη στήλη πλύσης pos. Το Kn-3 συγχωνεύεται στο δοχείο pos. Το Ε-2 τροφοδοτείται στη θέση ανάμιξης. Γ-1.

Η εξουδετέρωση του αλκυλικού εστέρα πραγματοποιείται από ένα χημικό αντιδραστήριο που περιέχει NaOH που κυκλοφορεί στο σύστημα εξουδετέρωσης σύμφωνα με το σχήμα:

pos. Ο-3 θέση. H-5 θέση. С-2 θέση. Ο-3.

Στο κάρτερ pos. Η ιλύς Ο-3 εμφανίζεται αλκυλιωμένη από το αντιδρών διάλυμα. Η αναλογία του κυκλοφορούντος διαλύματος αλκαλίου και αλκυλικού είναι 1,2:1.

Για τη διατήρηση σταθερής συγκέντρωσης του αντιδρώντος διαλύματος στο κάρτερ pos. Ο-3 περιοδικά, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανάλυσης, ένα διάλυμα 15-20% (κ.β.) του αντιδρώντος τροφοδοτείται στη γραμμή ενός κυκλοφορούντος διαλύματος 2-10% (κ.β.) του αντιδραστηρίου.

Εξουδετερωμένο αλκυλικό από το κάρτερ pos. Το O-3 εισέρχεται στη θέση πλύσης. Kn-2 για καθαρισμό από αλκάλια. Η πλύση του αλκυλικού από αλκάλια πραγματοποιείται με συμπύκνωμα ατμού.

Το κάτω στρώμα - χημικά μολυσμένο νερό - από τη στήλη pos. Το Kn-2 μπαίνει στη συλλογή πόζες. Ε-4, από όπου αντλείται για την έκπλυση του αλκυλικού στη στήλη pos. Kn-1.

Αλκυλικό από τη στήλη πλύσης pos. Το Kn-2 ρέει μέσω της βαρύτητας στο κάρτερ pos. Ο-4.

Το κάτω στρώμα - χημικά μολυσμένο νερό - από το κάρτερ pos. Το O-4 αποστραγγίζεται σε μια υπόγεια δεξαμενή και το αλκυλικό εισέρχεται στη θέση της δεξαμενής. Ε-5, από όπου αντλείται στην αποθήκη.

Πίνακας Νο. 4.9 Απόβλητα παραγωγής αιθυλοβενζολίου

1-4 - στήλες απόσταξης. I – συμπύκνωμα υδρογονάνθρακα. II - αιθυλοβενζόλιο για ανακύκλωση στο υποσύστημα του αντιδραστήρα. III - κλάσμα βενζολίου-τολουολίου. IV - στυρόλιο; V - ρητίνες.

Σε αποστακτική στήλη 1 η κύρια ποσότητα αιθυλοβενζολίου διαχωρίζεται μαζί με το βενζόλιο και το τολουόλιο.

σε μια στήλη 3 όλο το αιθυλοβενζόλιο και μέρος του στυρενίου αποστάζονται ως απόσταγμα. Αυτό το κλάσμα επιστρέφεται ως τροφή στη στήλη 1. Οι στήλες λοιπόν 1-3 λειτουργούν ως σύμπλεγμα τριών στηλών.

Ο τελικός καθαρισμός του στυρολίου από τις ρητίνες πραγματοποιείται σε στήλη 4 (συχνά για αυτό χρησιμοποιείται ένας κύβος απόσταξης). Όλες οι στήλες στις οποίες υπάρχει στυρόλιο λειτουργούν υπό υψηλό κενό έτσι ώστε η θερμοκρασία του πυθμένα να μην υπερβαίνει τους 100 °C.

Ας εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά του παραπάνω σχήματος τεχνολογικού διαχωρισμού. Σε ένα τέτοιο σχήμα παραγωγής, χρησιμοποιείται συνήθως μια παραλλαγή στην οποία ο δεύτερος προκαθορισμένος διαχωρισμός πραγματοποιείται στο πρώτο στάδιο. Συγκεκριμένα, το βενζόλιο και το τολουόλιο απομακρύνονται με απόσταξη μαζί με το αιθυλοβενζόλιο στην πρώτη στήλη, και στη συνέχεια τα πτητικά συστατικά απομακρύνονται με απόσταξη από το αιθυλοβενζόλιο. Όσον αφορά το κόστος ενέργειας, αυτή η επιλογή είναι λιγότερο κερδοφόρα. Ωστόσο, δεδομένης της αντιδραστικότητας του στυρενίου (υψηλή δραστικότητα και ικανότητα θερμοπολυμερισμού), αυτή η επιλογή είναι προτιμότερη. Ειδικά αν λάβουμε υπόψη τη χαμηλή περιεκτικότητα σε βενζόλιο και τολουόλιο στο μείγμα της αντίδρασης.

Δεδομένης της υψηλής αντιδραστικότητας του στυρενίου, η "διπλή ανόρθωση" χρησιμοποιείται συνήθως για τον διαχωρισμό του ζεύγους "αιθυλοβενζόλιο-στυρόλιο", γεγονός που καθιστά δυνατή τη μείωση της υδραυλικής αντίστασης των στηλών απόσταξης και, κατά συνέπεια, της θερμοκρασίας στους αποστακτήρες, η οποία θα πρέπει να δεν υπερβαίνει τους 100 °C (με το απαραίτητο κενό). Σε αυτή τη θερμοκρασία αρχίζει ο θερμοπολυμερισμός του στυρενίου.

Σε γενικές γραμμές, οποιαδήποτε «διπλή διόρθωση» είναι απαράδεκτη τόσο σε ενεργειακό όσο και σε κεφαλαιουχικό κόστος. Η χρήση αυτής της επιλογής είναι απαραίτητο μέτρο. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατές δύο επιλογές για «διπλή διόρθωση» (Εικ. 3.4, ένα,σι).

Τεχνολογικός σχεδιασμός "διπλής" ανόρθωσης:

ένα- επιλογή I. σι- επιλογή II. 1-2 - στήλες απόσταξης. I – μείγμα αιθυλοβενζολίου και στυρολίου. II - στυρόλιο και πολυμερή. III - αιθυλοβενζόλιο.

Στην πρώτη έκδοση, στην πρώτη στήλη, μαζί με την πλήρη απόσταξη του αιθυλοβενζολίου (ή ενός εξαιρετικά πτητικού συστατικού για οποιοδήποτε άλλο σύστημα), μέρος του στυρενίου απομακρύνεται με απόσταξη. Στην περίπτωση αυτή, η αναλογία μεταξύ αιθυλοβενζολίου και στυρενίου στο απόσταγμα της πρώτης στήλης επιλέγεται έτσι ώστε το υγρό του πυθμένα της στήλης 2 στη σύνθεσή του να αντιστοιχεί περίπου στη σύνθεση του αρχικού μείγματος της στήλης 1.

Στη δεύτερη έκδοση στη στήλη 1 καθαρό αιθυλοβενζόλιο απομακρύνεται με απόσταξη. Στον κύβο αυτής της στήλης, παραμένει μια τέτοια ποσότητα αιθυλοβενζολίου που επιτρέπει, υπό αποδεκτό κενό, να διατηρείται μια θερμοκρασία όχι μεγαλύτερη από 100 ° C.

σε μια στήλη 2 Ως απόσταγμα, το υπόλοιπο αιθυλοβενζόλιο αποστάζεται μαζί με στυρόλιο, η ποσότητα του οποίου προσδιορίζεται από την αναλογία αιθυλοβενζολίου και στυρολίου στο αρχικό μίγμα της πρώτης στήλης.

Σε περίπτωση διαχωρισμού αιθυλοβενζολίου και στυρενίου, μπορεί να προτιμηθεί η πρώτη επιλογή της «διπλής απόσταξης», στην οποία η στήλη 2 μόνο ένα μέρος του στυρενίου θερμαίνεται, ενώ στη δεύτερη παραλλαγή όλο το στυρένιο θερμαίνεται στους πυθμένες και των δύο στηλών και αυτό, ακόμη και υπό κενό, οδηγεί στην απώλεια του λόγω θερμοπολυμερισμού. Είναι αλήθεια ότι μια μεγάλη διαφορά στο ενεργειακό κόστος μπορεί να αντισταθμίσει την απώλεια στυρενίου, αλλά αυτό απαιτεί μια πιο λεπτομερή σύγκριση.

Για την επίλυση του προβλήματος του διαχωρισμού του ζεύγους "αιθυλοβενζόλιο - στυρόλιο", μπορεί να προταθεί μια παραλλαγή με μία στήλη γεμάτη με παρέμβυσμα με χαμηλή υδραυλική αντίσταση. Σε αυτή την περίπτωση, δεδομένων των μεγάλων ροών αναρροής, θα υπάρχουν διαφορετικές ποσότητες υγρών και ατμών που ρέουν κατά μήκος της στήλης. Επομένως, για τη σταθερή λειτουργία της συσσωρευμένης στήλης, απαιτούνται διαφορετικές διάμετροι του άνω και κάτω μέρους της στήλης. Μια τέτοια στήλη καθιστά δυνατό τον διαχωρισμό αυτού του ζεύγους συστατικών σε θερμοκρασία στον κύβο της στήλης όχι μεγαλύτερη από 100 °C.

Συσκευασμένη στήλη με ενισχυτικά και εξαντλητικά μέρη διαφορετικών διαμέτρων:

I – μείγμα αιθυλοβενζολίου και στυρολίου. II - στυρόλιο και πολυμερή. III - αιθυλοβενζόλιο.

Αρχές στην τεχνολογία λήψης στυρολίου με αφυδρογόνωση αιθυλοβενζολίου.

· Η τεχνολογία παραγωγής στυρολίου με αφυδρογόνωση αιθυλοβενζολίου αναφέρεται σε χημικές διεργασίες ενός σταδίου.

· Ως πρώτη ύλη χρησιμοποιείται το διαθέσιμο αιθυλοβενζόλιο που λαμβάνεται με αλκυλίωση του βενζολίου με ολεφίνες.

Τεχνολογικές λύσεις που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία με την εισαγωγή ατμού μεταξύ δύο ή τριών στρωμάτων καταλύτη, τη χρήση εναλλάκτη θερμότητας που είναι ενσωματωμένος στον αντιδραστήρα, καθώς και

· Ένα αποτελεσματικό καταλυτικό σύστημα καθιστά δυνατή, σε επαρκώς υψηλή εκλεκτικότητα περίπου 90%, την επίτευξη της μετατροπής του αιθυλοβενζολίου με ένα πέρασμα στο επίπεδο 60-75%.

· Η ροή ανακυκλοφορίας βενζολίου που συνδέει τα υποσυστήματα διαχωρισμού και αντιδραστήρα της τεχνολογίας εξασφαλίζει την πλήρη μετατροπή της πρώτης ύλης.

Μειωμένο ενεργειακό κόστοςσχετικά με τη διαδικασία αφυδρογόνωσης μπορεί να επιτευχθεί όχι μόνο μέσω αποτελεσματικής ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ των εισερχόμενων και εξερχόμενων ροών, αλλά και μέσω της χρήσης αντί για υδρατμούς(φορέας ενέργειας και αραιωτικό) αδρανές αέριο. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμότητα πρέπει να παρέχεται μεταξύ των κλινών καταλύτη χρησιμοποιώντας ενσωματωμένους εναλλάκτες θερμότητας. Η αντικατάσταση του ατμού με ένα αδρανές αέριο (άζωτο, CO 2) αποφεύγει την πολλαπλή εξάτμιση και συμπύκνωση του νερού, το οποίο έχει υψηλή λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης. Σε αυτή την περίπτωση, μειώνεται επίσης το κόστος καθαρισμού του συμπυκνώματος νερού που έχει μολυνθεί με αρωματικές ενώσεις και γενικά θα μειωθεί η κατανάλωση νερού από την παραγωγή.

Ένα σημαντικό μέρος της τεχνολογίας είναι υποσύστημα διαχωρισμού. Στην περίπτωση αυτή, όπως σημειώθηκε προηγουμένως, ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη συνολική απόδοση της τεχνολογίας είναι οι τρόποι διαχωρισμού της απόσταξης. Πρέπει να παρέχουν συνθήκες υπό τις οποίες δεν υπάρχει θερμοπολυμερισμός στυρενίου. Είναι ενεργειακά πιο σκόπιμο να χρησιμοποιείται μια γεμάτη στήλη με χαμηλή υδραυλική αντίσταση αντί για διπλή απόσταξη ή ένα σχήμα ετεροαζεοτροπικών συμπλεγμάτων απόσταξης.

Τελικά, ετερογενής καταλυτική φύση της διαδικασίαςσας επιτρέπει να δημιουργείτε απλά συσκευές και τεχνολογικές γραμμές μεγάλης χωρητικότητας μονάδας.

Χαρακτηριστικά υπολειμμάτων απόσταξης ρεκτιφιέ στυρενίου και τρόποι επεξεργασίας τους.

Οι πετροχημικές διεργασίες είναι οι πιο περίπλοκες χημικές βιομηχανίες, καθώς η παραγωγή πολλών μονομερών συνδέεται με το σχηματισμό μεγάλης ποσότητας δευτερογενών και υποπροϊόντων, αποβλήτων. Η οικονομική αποδοτικότητα της παραγωγής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις μεθόδους διάθεσης των απορριμμάτων.

Υπάρχουν δύο βασικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για αυτό: καυσίμων και χημικών. Το πλεονέκτημα της δεύτερης μεθόδου είναι αδιαμφισβήτητο, αφού το θέμα των πρώτων υλών λύνεται ορθολογικά, αφού πολλά απόβλητα παραγωγής περιέχουν μια σειρά από πολύτιμα μονομερή και οργανικές ενώσεις. Η αποτέφρωση, αντίθετα, προκαλεί ρύπανση της ατμόσφαιρας, διάβρωση του εξοπλισμού και χάνονται τεράστιες ποσότητες δευτερογενών υλικών πόρων.

Κατά την απομόνωση και τον καθαρισμό του στυρολίου στη διαδικασία της απόσταξης συσσωρεύονται υπολείμματα απόσταξης, η αξιοποίηση των οποίων είναι εξαιρετικά σημαντική. Η σύνθεσή τους περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό διαφορετικών οργανικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένου του μονομερούς στυρενίου, η πλήρης εκχύλιση του οποίου σε στήλες απόσταξης δεν επιτυγχάνεται.

Ανάλογα με τις συνθήκες κλασματοποίησης του λαδιού κλιβάνου, η περιεκτικότητα σε στυρόλιο στο υπόλειμμα απόσταξης της απόσταξης μπορεί να ποικίλλει από 10 έως 50%,και πολυστυρένιο - 15-70 %.

Η εισαγωγή τα τελευταία χρόνια πολύ αποτελεσματικών αναστολέων του θερμικού πολυμερισμού του στυρολίου στη διαδικασία παραγωγής του κατέστησε δυνατή τη σημαντική μείωση της ποσότητας υπολειμματικού στυρενίου και πολυστυρενίου στο KORS. Αυτό οδήγησε στο γεγονός ότι η σύνθεση του παράγοντα σχηματισμού φιλμ έγινε απίθανη και ο κύριος τρόπος χρήσης του KORS ήταν η χρήση του ως πρόσθετο στο καύσιμο του λέβητα. Το θέμα της διάθεσης του KORS αντιμετωπίζεται για περισσότερα από δώδεκα χρόνια, αλλά παραμένει επίκαιρο.

Τα υπολείμματα απόσταξης της ανόρθωσης στυρενίου κατά σύνθεση μπορούν να αντιπροσωπεύονται υπό όρους από τρεις ομάδες ουσιών

Μονομερή

Πολυμερή και

Προϊόντα οργανικής σύνθεσης.

Ως αποτέλεσμα της έρευνας, εντοπίστηκε περίπου το 95% των ουσιών που απαρτίζουν το KORS.

Ανάλογα με τις μεθόδους παραγωγής στυρενίου, τον τρόπο λειτουργίας του αντιδραστήρα, τη διάρκεια ζωής του καταλύτη, τον τρόπο λειτουργίας των στηλών απόσταξης, το σύστημα αναστολής που χρησιμοποιείται και τον χρόνο παραμονής στους απογυμνωτές, η σύνθεση του KORS ποικίλλει αρκετά ευρέως.

Τα κύρια συστατικά που συνθέτουν τα KORS που σχηματίζονται κατά την παραγωγή στυρενίου με αφυδρογόνωση αιθυλοβενζολίου περιλαμβάνουν: στυρόλιο, μεθυλστυρένια, αιθυλοβενζόλιο, πολυστυρόλιο, διβινυλοβενζόλιο, ναφθαλίνιο, διφαινύλιο, μη αναγνωρισμένες «ελαφριές» ουσίες, «βαριά» υπολείμματα υψηλού βρασμού κ.

Με βάση τα συστατικά της σύνθεσης KORS, μπορούν να προταθούν οι ακόλουθοι τρόποι επεξεργασίας της:

1) διαίρεση των ΚΟΡΣ σε φατρίεςμε περαιτέρω πλήρη ή μερική χρήση τους.

2) απομόνωση του πολυμερούς τμήματος από KORSσχετίζεται κυρίως με το σκοπό της χρήσης ενός πολυμερούς στυρολίου ως βάσης για τη λήψη συνθέσεων που σχηματίζουν φιλμ.

Η απομόνωση πολυμερών προτάθηκε με δύο μεθόδους: απόσταξη πτητικών συστατικών και εκχύλιση. Πρέπει να σημειωθεί ότι το μοριακό βάρος του πολυστυρενίου στα υπολείμματα ΦΠΑ ποικίλλει σε αρκετά μεγάλο εύρος από 1000 έως 110000, επομένως οι προσπάθειες απομόνωσης και χρήσης πολυστυρενίου παρουσιάζουν σημαντικές δυσκολίες.

3) άμεση διάθεση της KORSμε την απόκτηση ενός πολύτιμου προϊόντος για την περαιτέρω εφαρμογή του.

Απευθείας διάθεση του KORS - δύο κατευθύνσεις εξετάζονται κατά μήκος αυτής της διαδρομής:

Η χρήση του KORS ως πλαστικοποιητή και

Για τη λήψη υλικών που σχηματίζουν φιλμ.

Μια σειρά από εργασίες στοχεύουν στη χρήση του KORS στην οδοποιία ως συστατικού επιχρισμάτων ασφαλτόπανου, που βελτιώνει την πρόσφυση στο χαλίκι και την πρόσφυση στο έδαφος. Ωστόσο, αυτή η χρήση του CORS είναι μάταιη. Αυτό οφείλεται κυρίως στην τοξικότητά του. Το μονομερές στυρένιο υπάρχει στο KORS σε πολύ μεγαλύτερες ποσότητες από αυτές που επιτρέπονται από τα υγειονομικά πρότυπα. Ως εκ τούτου, οι περισσότερες μελέτες έχουν στόχο να χρησιμοποιήσουν το KORS με τέτοιο τρόπο ώστε να μειωθεί η περιεκτικότητα σε μονομερές στυρένιο στο προκύπτον προϊόν χρησιμοποιώντας πολυμερισμό.

4) εξουδετέρωση του KORS, κατά κανόνα, καύση με τη μορφή διαλύματος - υγρού καυσίμου.

Η διαδικασία εξουδετέρωσης του KORS καθορίζεται από την τοξικότητά του - κυρίως από το υπολειμματικό στυρένιο που περιέχεται σε αυτό, καθώς και από την παρουσία ενός πολύ τοξικού και επικίνδυνου για την ανθρώπινη υγεία καρκινογόνου προϊόντος - 3,4-benz (a) πυρένιο (up έως 3000 mg / kg). Η κλασική μέθοδος εξουδετέρωσης - η καύση του KORS σε ειδικούς κλιβάνους είναι δύσκολη επειδή η περιεκτικότητα του πολυμερούς σε αυτό ποικίλλει. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μεγάλη ποσότητα αιθάλης κατά την καύση, που περιέχει έως και 120.000 μg/kg 3,4-βενζ(α)πυρενίου. Κατά την καύση KORS που περιέχει θείο ως αναστολέα, σχηματίζεται μεγάλη ποσότητα διοξειδίου του θείου, το οποίο επίσης απαιτεί δέσμευση ή εξουδετέρωση.

5) Πιο προηγμένο τεχνολογικά καύση KORS σε διάλυμα τολουολίουή άλλον διαλύτη, όπως ρητίνες πολυαλκυλοβενζολίου. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται από τα περισσότερα εργοστάσια που παράγουν στυρόλιο.

Στο OAO Angarsknefteorgsintez, για παράδειγμα, το KORS χρησιμοποιήθηκε ως καύσιμο για την καύση χημικά μολυσμένου νερού σε θερμικούς κλιβάνους αναμεμειγμένους με μαζούτ με καύση άνθρακα.