Фталевый ангидрид - Гуревич Д.А.
Скачать (прямая ссылка):
909,1 1358,6 1692,5
5 101 7624 9 497
* Рассчитаны по разности между теплотама сгорания исходных веществ и продуктов реакции 148.
** Теплота полного сгорания равна (ккал/моль):
Фталевый ангидрид........ 783,4
¦Лалениовый ангидрид....... 339,9
1, 4-Нафтохииои.........1100,8
ляется 10 000 ккал тепла. Если примесью к нафталину является метилнафталин, то количество выделяющегося тепла увеличивается, так как при окислении 1 моль метилнафталина во фталевый ангидрид выделяется в 1,13 раза больше тепла, чем при окислении I моль нафталина.
С этим фактом необходимо считаться при выяснении возможности применения в производстве фталевого ангидрида других углеводородов, в том числе и многокомпонентных продуктов каменноугольного или нефтяного происхождения. Опыт применения нафталина, содержащего в качестве примесей метилнафталины82, показал, что в этом случае для обеспечения полноты окисления исходного сырья температуру процесса приходится поддерживать
Продукты окисления
Теплота превращения-ккал
Степень превращения %
Количество выделившегося тепла с учетом степени превращения ккал
Фталевый ангидрид .
3503
85
2980,0
Малеиновый ангидрид
7009
2
140,0
1,4-Нафтохинон . . .
1027
3
30,4
Двуокись углерода и во-
9613
961,3
да ........
10
Всего . . .
100
4111,7
на 5—6° С выше, чем при окислении нафталина, не содержащего примеси метилнафталинов.
Основной примесью товарного нафталина марки В по ГОСТ 10204—62 (стр. 200) являются метилнафталины. Для определения теплового эффекта процесса окисления нафталина марки В во фталевый ангидрид принимаем следующие допущения:
1. Состав исходного продукта (в %):
Нафталин..........92
Метилнафталины .......7
Прочие органические примеси . . 1
2. Степень превращения нафталина в продукты окисления соответствует условиям, приведенным в табл. 2.
3. При окислении 50% метилнафталинов превращается во фталевый ангидрид и 50% сгорает.
4. Прочие органические примеси, присутствующие в исходном нафталине, полностью сгорают.
5. Теплота сгорания органических примесей равна 10000 ккал/кг. Отсюда тепловой эффект процесса окисления 1 кг нафталина марки В во
фталевый ангидрид (расчет при стандартной температуре 200C) будет равен (см. данные..табл. 1 и 2):
ІГЇЇ7 • 0,92 + 4067 • 0,07 • 0,5 + 9317 • 0,07 • 0,5 + 10 000 • 0,01 = 4349 ккал
т. е. в 1,05 раза больше, чем при окислении 1 кг 100%-ного нафталина.
При степени превращения нафталина во фталевый ангидрид, равной 0,85, из 1 кг 100%-ного нафталина образуется фталевого ангидрида:-
148 12 0,1Z -0,85 = 0,98 кг
128,17
где 148,12 и 128,17 — соответственно молекулярные веса фталевого ангидрида и нафталина.
При окислении 1 кг нафталина марки В при той же степени превращения нафталина и при степени превращения метилнафталинов во фталевый ангидрид,
Результаты расчета теплоты окисления нафталина во фталевый ангидрид с учетом побочных процессов
(расчет на 1 кг нафталина при стандартной температуре 200C)
раиной 0,5, образуется фталевого айгиДрида:
0,98• 0,92 + 0,07 ¦ 0,5 • =,0,94 кг
где 142,2 — молекулярный вес метнднафталина.
Поэтому для получения того же количества фталевого ангидрида при переходе от 100%-ного нафталина к нафталину марки В придется израсходовать сырья больше в
0,98 : 0,94= 1,04 раза
Следовательно, суммарный тепловой эффект в пересчете на единицу количества фталевого ангидрида прн окислении нафталина марки В будет в 1,05:1,04=1,1 раза больше, чем при окислении 100%-ного нафталина.
Из.данных табл. 1 и 2 ясно, что необходимо учитывать степень превращения исходного вещества в различные продукты окисления. Если в сырье имеются какие-либо примеси, не образующие при окислении фталевый ангидрид, то процесс ведут таким образом, чтобы добиться возможно более полного сгорания их. В противном случае неокисленные или окисленные не полностью примеси будут загрязнять готовый продукт и затруднять его очистку.
wool-г——і-1-т-1-г—1-1
О НО 120 130 1W 150 WO ПО 180 Молекулярный dec
Рис. 12. Зависимость теплоты сгорания (/) различных углеводородов и теплоты их окислення во фталевый ангидрид (2) от молекулярного веса:
А — о-ксилол; ? —иафталии; В — метилиафталин; Г — феиантреи.
При возрастании молекулярного веса исходного углеводорода тепловой эффект реакции окисления увеличивается (рис. 12).
Тепловой эффект зависит также от температуры. Метод расчета теплового эффекта процесса окисления углеводородов до фталевого ангидрида с учетом температуры подробно описан в литературе78.
о
Тепловой эффект реакции оказывает влияние на производительность контактного аппарата при проведении процесса в стационарном слое катализатора. В этом случае относительно низкий коэффициент теплоотдачи от газового потока к стенке трубы ограничивает скорость теплоотвода. Поэтому при переработке сырья, окисление которого протекает с выделением большого количества тепла, приходится снижать нагрузку по сырью. Это дает возможность поддерживать заданную температуру процесса, но влечет за собой снижение производительности аппарата. При проведении
