Производство терефталевой кислоты и ее диметилового эфира - Овчинников В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Показано [193], что при обеспечении пенного режима интенсивность окисления «-ксилола может быть в 3,5 раза больше интенсивности процесса, протекающего в барботажном реакторе. Однако при больших расходах воздуха может образоваться струйный режим, что в свою очередь может привести к сниже-
47
нию поверхности контакта фаз, а также к повышению концентрации кислорода в отходящих газах и образованию с парами уксусной кислоты взрывоопасной смеси. Для предотвращения образования взрывоопасной смеси принимаются специальные меры [194]: в сепарационную зону вводят инертные вещества, например азот или углеводород, при испарении которого в сепарационном пространстве снижается температура парогазовой смеси и уменьшается опасность взрыва.
Давление. Процесс окисления ксилолов, как правило, проводят в изотермических условиях. Заданному давлению при неизменном составе реакционной смеси соответствуют равновесная температура и концентрации реагентов в жидкой и газовой фазах. В зависимости от условий окисления" ксилолов (концентрации углеводорода,, природы растворителя, состава и концентрации катализатора и промотора, температуры и др.) давление может варьироваться от 0,01 до 7,0 МПа [84, 192], однако рекомендуется 0,2—3,0 МПа [191].
Т емпература. Температура является одним' из важнейших технологических параметров жидкофазного окисления алкилбензолов. Она оказывает влияние на скорость процесса, глубину окисления, качество продуктов реакции. Температурный интервал ведения процесса окисления зависит от свойств углеводорода и растворителя, концентрации катализатора и промотора, способа отвода тепла реакции. Поэтому в одних случаях процесс ведут при 105—150°С [192], в других при 130— 250°С [191]. Температуру можно выбирать в зависимости от реакционной способности и термической устойчивости исходного углеводорода, промежуточных и побочных продуктов.
Применительно к окислению'ксилолов образующиеся в качестве промежуточных продуктов толуиловые кислоты окисляются труднее чем сами ксилолы. Поэтому для обеспечения необходимой скорости превращения промежуточных продуктов и уменьшения процессов окислительной деструкции используют ступенчатое окисление; на каждой ступени выдерживают необходимую температуру [84, 195, 196].
Таким образом, литературные данные показывают, что использование разнообразных технологических параметров и приемов позволяет в зависимости от поставленной задачи определить ‘направленность и глубину окислительных превращений.
Время, необходимое для реакции окисления. Для проведения процесса окисления углеводородов в статических (периодических) условиях время, необходимое для завершения реакции, определяется массой взятых исходных веществ и константами скорости их превращения. В этом случае исходные вещества и продукты реакции не выводятся из системы до завершения окислительных превращений на заданную глубину.
В промышленной практике, и особенно в крупнотоннажных производствам нефтехимического и органического синтеза, как 48 •
правило, используют непрерывные процессы, преимущества которых — снижение эксплуатационных расходов, возможность максимальной автоматизации и поддержание устойчивого технологического режима, повышенной стабильности качества выпускаемого продукта. Различия между периодическими и непрерывными процессами устанавливаются при рассмотрении изменения во времени следующих факторов [203]: распределения продуктов в зоне реакции, концентрации продуктов, температуры. В открытой системе смешения продолжительность пребывания молекул веществ неодинакова.
При окислении алкил ароматических углеводородов используют и периодические, и непрерывные способы ведения процесса. Так, при жидкофазном каталитическом (Со-Мп-Вг) окислении «-ксилола в среде растворителя до терефталевой кислоты [196] используют непрерывно работающую установку с применением одного или нескольких последовательно работающих реакторов. Продолжительность пребывания (100— 260 °С, 0,3—2,5 МПа) 0,5—10 ч, выход терефталевой кислоты 23:90%. В периодическом процессе жидкофазного окисления о-ксилола до о-фталевой кислоты, катализированном солями кобальта и бромидами металлов при 160 °С и 1,0 МПа [199], продолжительность окисления 2 ч. Выход продукта 94% (масс.). В других работах указывается, что в зависимости от условий проведения реакции продолжительность окисления л-ксилола в уксусной кислоте до терефталевой кислоты 60 мин (Со-МгьВг, 220 °С, 2,5 МПа) [199] и 90 мин (Со-Мп-Вг, 190°С, 2,0 МПа) [201].
Таким образам, из литературных данных видно, что при жидкофазном окислении ал кил ароматических углеводородов продолжительность пребывания при периодическом и в непрерывном процессах зависит от свойств углеводорода, состава и концентрации катализатора, соотношения углеводород: растворитель, температурного режима и других факторов, например характеристик реакционных устройств.
Длительность смешения в реакционных аппаратах. Процесс жидкофазного каталитического окисления алкилароматических углеводородов до ароматических кислот весьма сложен как с точки зрения многообразия одновременно протекающих параллельных и последовательных химических реакций, так и с точки зрения измерения физических характеристик системы. Известно, что при глубоком окислении ксилолов образующиеся фталевые кислоты представляют собой кристаллические продукты, ограниченно растворимые в применяемых растворителях (вода, карбоновые ароматические кислоты).
