Навигация
Установление технологических и конструкционных параметров ХТС, технологических параметров режима и потоков
56023
знака
2
таблицы
14
изображений
4.3 Установление технологических и конструкционных параметров ХТС, технологических параметров режима и потоков
Реакция кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола на фенол и ацетон очень экзотермична: средний тепловой эффект процесса составляет ~ 308×103 кДж/кмоль ( ~ 74 ккал/моль) или 2080 кДж/кг гидроперекиси ( ~ 486 ккал/кг гидроперекиси). Энергия активации, найденная для технической гидроперекиси, E = 75420 кДж/моль (18 000 кал/моль).
Скорость реакции разложения сильно меняется в зависимости от количества и концентрации кислоты. В случае применения 10%-ного раствора серной кислоты для полного разложения гидроперекиси требуется около 1 ч, тогда как в присутствии 1%-ного раствора кислоты — 5 ч, а при применении 94—96%-ной серной кислоты в количестве 0,1% от веса гидроперекиси — менее одной минуты.
Сообщают, что при подаче газообразного сернистого ангидрида в сосуд, содержащий несколько граммов чистой гидроперекиси изопропилбензола, происходил взрыв. Даже при очень низких температурах сернистый ангидрид все еще сохраняет свою активность. При добавлении гидроперекиси по каплям к жидкому SО3 при —55 °С через некоторое время происходил сильный взрыв вследствие недостаточного отвода тепла из реакционной массы.
Кинетика реакции кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола была исследована П. Г. Сергеевым, М. С. Немцовым и Б. Д. Кружаловым, которые установили, что скорость реакции находится в сложной зависимости от концентрации кислоты три ее значениях меньше 0,01%. При Концентрациях кислоты выше 0,01% константа скорости пропорциональна содержанию кислоты. Скорость реакции разложения увеличивается также с ростом температуры.
При кислотном разложении гидроперекиси изопропилбензола очень важно поддерживать определенный температурный режим, так как при увеличении температуры выше определенного предела выход фенола и ацетона снижается. Существенным является также протекание вторичных реакций при кислотном разложении гидроперекиси. Очевидно, что для понижения выхода побочных продуктов необходимо снижать концентрации фенола и диметилфенилкарбинола в смеси, а также уменьшать время их пребывания в присутствии серной кислоты в реакционной зоне.
Перечисленные особенности кислотного разложения гидроперекиси и определяют технологическое оформление этого процесса.
Разложение проводят при низких начальных концентрациях гидроперекиси в реакционной смеси таким образом, чтобы обеспечивался полный распад гидроперекиси за один проход. При высоких концентрациях гидроперекиси незначительное колебание режима может вызвать неконтролируемое спонтанное разложение ее с выделением такого количества тепла, которое нельзя отвести в системе охлаждения реактора; это может привести к взрыву вследствие мгновенного испарения реакционной смеси. При неполном разложении за один проход гидроперекись будет распадаться на следующих стадиях процесса, что вызывает ее потери за счет термического распада и нежелательно по соображениям техники безопасности. Высокая экзотермичность реакции обусловливает необходимость создания эффективной системы отвода тепла.
Практически процесс можно осуществлять как в адиабатических, так и изотермических условиях. Оформление процесса в адиабатическом реакторе сводится к следующему. По реакционной системе, состоящей из реактора и холодильника, циркулирует какой-либо разбавитель, к которому перед входом в аппарат добавляют серную кислоту и гидроперекись изопропилбензола. За счет тепла реакции смесь нагревается от начальной температуры t1 до заданной предельной температуры t2. Очевидно, что степень тепловыделения и нагрева реакционной смеси определяется количеством гидроперекиси, вводимой на единицу веса жидкости, циркулирующей в системе.
Смесь из реактора поступает в холодильник, где охлаждается до начальной температуры t2 после чего часть ее, соответствующая количеству гидроперекиси, поданной на разложение, выводится из системы, а оставшаяся часть возвращается на циркуляцию. Как уже говорилось, в качестве реакционной среды может быть использована либо разбавленная серная кислота, легко отстаивающаяся от продуктов разложения гидроперекиси и возвращаемая в производственный цикл, либо собственно смесь продуктов разложения гидроперекиси.
4.4 Модели рассматриваемой ХТС
Химическая схема
Кислотное разложение гидроперекиси изопропилбензола протекает по следующей схеме:
4.5 Функциональная модель ХТС
* - Гидроперекись и серная кислота в соотношении 1 : 14.
** - Фенол и ацетон.
4.6 Структурная модель ХТС
1. Холодильник
2. Центробежный насос
3. Холодильник
4. Аппарат с мешалкой
5. Разделитель
6. Холодильник
7. Разделитель
8. Нейтрализатор.
4.8 Технологическая модель ХТС
1, 3, 7 — холодильники; 2 — сборник концентрированной гидроперекиси; 4 — центробежный насос-реактор; 5 — аппарат с мешалкой; 6, 9 — разделительные сосуды; 8 — сборник смеси серной кислоты и ацетона; 10 — нейтрализатор.
Описание технологической схемы.
Гидроперекись изопропилбензола из сборника 2 подают через холодильник 1 в реактор, представляющий собой центробежный насос 4, в котором смесь дополнительно перемешивается путем применения ультразвука. Смесь из насоса 4 поступает в холодильник 3, где отводится тепло реакции. Охлажденная смесь поступает в сосуд 5, снабженный мешалкой и охлаждающим устройством. После дополнительного перемешивания и охлаждения в сосуде 5 смесь направляют в первый разделитель 6, откуда отделившаяся серная кислота стекает через холодильник 7 в сборник 8. Углеводородный слой из сосуда 6 поступает во второй разделитель 9 для окончательного отделения остатков серной кислоты. Свободный от кислоты углеводородный слой подают из сосуда 9 в нейтрализатор 10, а оттуда — на ректификацию для выделения целевых продуктов.
Похожие работы
... , необходимо отметить, что во многих случаях следует комплексно использовать их, дополняя совершенствованием организации и управления производством, расширением и углублением научных исследований в области химической технологии, а также улучшением проектной деятельности соответствующих организаций. Новым мощным средством повышения эффективности ряда производств следует считать внедрение атомной ...
... сопряжения с системами иных функциональных назначений, смежных с используемой (если таковые имеются) [3]. ОБЗОР ИСПОЛЬЗУЕМЫХ И ПРОЕКТИРУЕМЫХ СИСТЕМ Наибольшее распространение системы химического мониторинга получили в химической технологии при моделировании технологических процессов. Так, производства нитроглицерина, тротила, аммиачной селитры, фосфатов и других крупнотоннажных продуктов ...
... приводят к гибели наркоманов? Какие факторы способствуют высокой смертности? Причины: травмы - в дорожных происшествиях, по неосторожности, в "разборках"; передозировки; отравления некачественными наркотиками; заболевания - сепсис, пневмония, хроническая печеночная недостаточность. Факторы, способствующие высокой смертности: высокая вовлеченность в криминальные отношения, невнимательность и ...
... наркотической зависимости. Возвращение к людям, к обществу - это совместный труд врачей, семьи, педагогов. Полный курс лечения от наркомании и токсикомании состоит из четырех этапов. Первый этап - нейтрализация ядов в организме человека. С помощью специальных растворов и медикаментов осуществляется выведение и избавление организма от наркотических веществ. Процесс выведения наркотиков особенно ...
0 комментариев