Совместное производство стирола и оксида пропилена.

1. окисление зтилбензола

С6Н5-СН2-СН3 + О2 С6Н5-СН(СН3)-ООН

2. эпоксидирование пропилена гидропероксидом этилбензола

С6Н5-СН(СН3)-ООН + СН2=СН-СН3 СН2<O>СН-СН3 + С6Н5-СН(СН3)-ОН

3. дегидратация метилфенилкарбенола в стирол

С6Н5-СН(СН3)-ОН С6Н5-СН=СН2 + Н2О (на Al2O3)

Окисление у/в кислородом воздуха в гидропероксиды: процесс относится к свободно-радикальным реакциям. Инициирование может проводиться термически, а также соединениями металла переменной валентности (Со, V). Но такие Ме наряду с окислением катализируют реакции распада ГП – на практике используют соединения Na и проводят инициированное окисление в присутствии малых добавок 2-3% соответствующего ГП. Реакция окисления отличается низкой селективностью. Кроме того, ГП явл. Активными неустойчивыми соединениями и чем глубже протекает окисление, тем больше доля реакция распада ГП или его участия в дальнейших превращениях. Окисление ведут до невысоких конверсий (не > 20%) при этом достигается оптимальная селективность по ГП. При окислении ЭБ конверсия ЭБ 12.5% при селективности по ГП 75%.

Технология окисления этилбензола: окисление проводят при 155 град. И не > 0.4МПа в присутствии 10% р-ра NaOH в каскаде из 5 последовательно соединенных реакторов барботажного типа. исходная ЭБ шихта, состоящая из свежего и возвратного ЗБ через теплообменник 1 подается в подогреватель 2, где подогревается паром до 150 град. И оттуда поступает в первый по ходу реактор 3₁. с низа 1 реактора реакционная масса самотеком (каскад реакторов) поступает в верхнюю часть последующего реактора. Воздух, очищенный от механических примесей, масла и воды подогревается в подогревателе 10 до 100 град. И подается в нижнюю часть каждого реактора через распределительное устройство для обеспечения лучшего контакта с ЭБ. Реакция экзотермична, отвод тепла осуществляется частично за счет уноса паров ЭБ воздухом и частично за счет испарения парового конденсата, подаваемого во встроенный в каждый реактор змеевик. Отработанный воздух после выделения из него ЭБ направляется на установку кат. Дожига. Оксидат из последнего реактора поступает в теплообменник 1, где охлаждается до 50-60 град. За счет отдачи тепла свежей этилбензольной шихте, собирается в емкость 4 и поступает в сепаратор 5, где за счет снижения давления выделяется растворенный воздух, который далее поступает в конденсатор 11 и оттуда на сжигание. Из сепаратора 5 оксидат поступает на узел водной отмывки 6 и затем у/в слой собирается в емкости 7, откуда подается на концентрирование ГП в колонну 8. с верха колонны 8 отобранный ЭБ возвращается на окисление. А кубовая жидкость колонны 8, содержащая 18 – 26% ГП охлаждается в конденсаторе 9 и направляется на эпоксидирование.

4. Реакторы для систем газ-жидкость имеют следующую классификацию:

1.реакторы с мешалками;

2.реакторы с механическим распиливанием жидкости;

3.реакционные аппараты колонного типа с насадкой или тарелками;

4.реакционные аппараты барботажного типа;

5.пенные аппараты;

б.пленочные аппараты;

7.реакторы типа эрлифт.

Реакционные аппараты колонного типа подобны абсорберам, однако имеется существенное отличие в питании аппарата жидкостью. В реакторах, работающих с жидким катализатором, последний циркулирует в системе.Недостатками таких реакторов являются использование только части катализатора и загрязнение насадки отложениями.

В реакторах с тарелками необходимый объем жидкости обеспечивается поддержанием соответствующего уровня на тарелках (рис.3.32). Такие реакторы в отличие от насадочных, используемых для реакций, протекающих только в кинетической области, могут применяться для проведения разнообразных реакций, протекающих как в кинетической, так и в диффузионной областях.

Ввод газа в реакторах с тарелками как в нижней части аппарата (рис. 3.33,3.34),так и в нескольких точках по высоте аппарата. Применяется также подвод газа под сетчатую тарелку или через эжектор. Большая высота слоя жидкости на тарелках позволяет встраивать над каждой тарелкой теплообменные элементы, работающие при полном погружении в жидкость (см.рис.3.32), или применять тарелки-холодильники (рис.3.35). Отвод тепла может осуществляться через охлаждающие рубашки. А в случае больших тепловыделений - через выносные теплообменники (рис.3.36).

Наиболее простыми по устройству и весьма распространенными являются реакторы барботажного типа, представляющие собой полые колонны,заполненные жидким катализатором.(рис.3.37). Реакционные аппараты подобного типа особенно применимы для реакций, протекающих в кинетической области. Равномерное распределение газа по сечению аппарата обеспечивает достаточно развитую поверхность контакта между фазами. Поддержание заданной температуры в реакторе обеспечивается установкой выносных или встроенных теплообменников. Кроме того, тепло может вноситься газовой смесью, а отводиться за счет испарения части реакционной массы. Пенные реакторы по конструкции подобны барботажным аппаратам, однако пузырьки газа в них не свободно всплывают в слое жидкости, а поступают в нее с большой скоростью. В результате происходит очень энергичное перемешивание реакционной массы и образование подвижной пены. Подвижная пена характеризуется малыми значениями диффузионных сопротивлений и поэтому эффективна для процессов, протекающих в диффузионной области. Пока эти аппараты нашли применение лишь для процессов окисления углеводородов (рис.3.38). Газ поступает в аппарат снизу и проходит последовательно все решетки, по которым перекрестным током перемещается жидкость, подаваемая на верхнюю решетку и перетекающая сверху вниз. Слой пены регулируется высотой порога 4.

Пенные аппараты компактны, стоимость их невелика, а эксплуатационные затраты малы.

Высокая степень контакта между газом и жидкостью достигается в пленочных реакторах, в которых жидкость стекает тонкой пленкой по внутренним поверхностям труб. Такие аппараты удобны для процессов, протекающих в диффузионной области. Пленочный аппарат для синтеза алкоксисиланов из хлорсиланов и спиртов (рис.3.39) состоит из реакционной камеры 1 и трубчатки 2. В реакционной камере происходит основное превращение, далее продукт, пройдя через калиброванные ниппели 5, попадает в переливные камеры 4 и равномерной пленкой стекает по внутренним поверхностям труб. Навстречу пленке жидкости движется поток инертного газа, служащий для десорбции хлористого водорода.

В эрлифтных реакторах используется принцип подъема жидкости с помощью воздуха или газа. Аппарат состоит из двух частей - барботажной и циркуляционной (рис.3.40). Организованная циркуляция жидкости в эрлифтных аппаратах объясняется разностью статических давлений столба жидкости в циркуляционной и барботажной частях. На выходе из барботажной трубы газ отделяется от жидкости. Разработаны конструкции многосекционных эрлифтных аппаратов (рис.3.41), а также кожухотрубных реакторов, использующих принцип эрлифта (рис.3.42). В секционированном кожухотрубном газолифтном реакторе(рис.3.43) каждая секция работает как реактор, изображенный на рис.3.42, в целом же в аппарате осуществлен противоток жидкости и газа.

Дата добавления: 2015-08-17