Фталевый ангидрид - Гуревич Д.А.
Скачать (прямая ссылка):
Для успешного проведения экзотермического каталитического ,процесса парофазного окисления необходима высокая интенсивность перемешивания реагирующих веществ. В аппаратах обоих типов интенсивное перемешивание осуществляется путем создания соответствующей скорости движения паро-газовой смеси, обеспечивающей необходимую турбулентность потока и соответствующий гидродинамический режим в зоне катализатора.
Давление при промышленных процессах парофазного каталитического окисления нафталина определяется в основном гидравлическим сопротивлением аппаратов и коммуникаций и составляет примерно 0,5 ат (избыточное давление). Столь 1II 8
?4
15
||
С;
*5%г
60% ~~75%~
—о
низкое давление значительно облег чает конструирование и эксплуатацию конверторов.
Исследования процесса парофазного каталитического окисления нафталина во фталевый ангидрид при избыточном давлении до 6 ат и степенях превращения 45, 60 и 75% показали, что избирательность катализатора с повышением давления увеличивается незначительно 147.
Одновременно наблюдалось заметное повышение производительности катализатора для степеней превращения 45 и 60% при возрастании избыточного давления от 0,4 до 6 ат (рис. 11). Меньшее возрастание производительности с увеличением давления происходило при степени превращения 75%. В промышленности, процесс получения фталевого ангидрида ведут при 100%-ном превращении нафталина. Поэтому для решения вопроса о целесообразности
о г и в
Избыточное давление, ат
Рис. 11. Зависимость производительности катализатора по фталевому ангидриду от давления при различных степенях превращения нафталина.
повышения давления требуются дополнительные кинетические исследования.
Процесс окисления нафталина в псевдоожиженном слое катализатора иногда ведут при избыточном давлении 1—2 ат. Это позволяет при тех же линейных скоростях газового потока увеличить массу газа, проходящую через слой катализатора, не уменьшая время контактирования. При атмосферном давлении увеличение расхода паро-газовой смеси может привести к превышению максимально допустимой скорости потока и к разрушению структуры псевдоожиженного слоя. Оптимальное давление выбирается с учетом возрастания расхода электроэнергии на дополнительное сжатие воздуха и повышения стоимости аппаратов, рассчитанных на работу под давлением.
Химические свойства перерабатываемых веществ определяют действие их на материал аппаратуры. Нафталин, фталевый ангидрид и малеиновый ангидрид, находясь в паровой фазе, практически не корродируют сталь. Сильное коррозионное действие на металлы оказывают растворы фталевой и малеиновой кислот. Однако в условиях парофазного каталитического окисления нафталина и о-ксилола гидратации фталевого и малеинового ангидридов не происходит. Поэтому, как подтвердил большой опыт работы конверторов, химические свойства перерабатываемых и получаемых веществ не являются определяющим фактором при выборе материала аппаратуры.
Одним из наиболее существенных факторов, в значительной степени определяющих конструкцию конвертора, является тепловой эффект процесса. Окисление ароматических углеводородов во фталевый ангидрид сопровождается выделением большого количества тепла. При 100%-ном окислении 1 кг нафталина во фталевый ангидрид выделяется 3503 ккал (теплота окисления, отнесенная к 200C, без учета изменения теплового эффекта с температурой). Однако при промышленном проведении процесса протекают еще побочные реакции, тоже сопровождающиеся выделением тепла. Так, при 100%-ном окислении 1 кг нафталина в нафтохинон выделяется 1027 ккал, при 100%-ном окислении нафталина в малеиновый ангидрид 7009 ккал, а при полном сгорании нафталина 9613 ккал (табл. 1).
Таким образом, суммарный тепловой эффект в значительной мере зависит от степени превращения исходного углеводорода в различные продукты окисления.
Если принять степень превращения нафталина во фталевый-ангидрид равной 0,85, в малеиновый ангидрид — 0,02, в 1,4-нафто-хинон-—0,03, а степень полного сгорания нафталина 0,10, то тепловой эффект процесса окисления 1 кг нафталина в этих условиях, отнесенный к стандартной температуре 20 °С, будет равен 4111,7 ккал (табл. 2, стр. 44).
Существенное значение имеет наличие примесей в исходном нафталине. При полном сгорании 1 кг примесей в среднем выде-
Тепловые эффекты* реакций окисления некоторых углеводородов, отнесенные к стандартной температуре 200C
Теплота окислення, ккал
Продукты окисления
на 1 моль исходного вещества
на 1 кг исходного вешествз
Окисление нафталина
Фталевый ангидрид **.....
Двуокись углерода и вода . . .
449,1 898,6 131,7 1232,5
3503 7 009 1027 9613
Окисление мети лнафта л ина
Двуокись углерода и вода . . .
606,8 1056,3 1390,2
(По расчету)
4 067 7 079 9317
Окисление о
-ксилола
Двуокись углерода и вода . .
308,3 757,8 1091,7
2903 7 135 10 279
Окисление фенантрена
Малеиновый ангидрид.....
Двуокись углерода и вода . . .
