Производство терефталевой кислоты и ее диметилового эфира - Овчинников В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Оксидат после третьего оксидатора для отделения содержащегося в нем небольшого количества я-ксилола подают на верхнюю тарелку стриппер-колонны 2 (см. рис. 4.5). Колонна тарельчатая, колпачки на тарелках клапанного типа, всего десять 162
г
тарелок. Непрореагировавший я-ксилол отгЬняют острым паром, который подают в кубовую часть колонны. Дистиллят, состоящий из воды, /г-ксилола и следов метилтолуилата, направляют в сепаратор для отделения л-ксилола от воды и возвращают в емкость для л-ксилола. Содержание я-ксилола в оксидате после стриипер-колонны не должно превышать 0,1%- Освобожденный от л-ксилола оксидат поступает в емкость 3 (см. рис. 4.5), затем на стадию этерификации.
Очистка отработанного в о з ду х а. Воздух, отходящий из оксидаторов (стадия окисления), поступает в теплообменник 4 для вторичного пара (см. рис. 4.5), где конденсируется большинство содержащихся в нем органических примесей и реакционная вода. Полученный конденсат направляют в сепаратор 5, где происходит разделение водной и органической частей. Сконденсированный я-ксилол возвращается в емкость для я-ксилола, а реакционная вода поступает на стадию сжигания остатков ДМТ и реакционной воды.
Выходящий из теплообменников 4 вторичного пара отработанный воздух поступает в промывную колонну 6 для улавливания я-ксилола, муравьиной и уксусной кицют. Колонна непрерывно орошается охлажденным конденсатом, циркуляция которого осуществляется насосом 7; в колонне поддерживается давление 4,04-105 Па. Улавливаемый я-ксилол отделяется в сепараторе от реакционной воды и возвращается в цикл, а реакционная вода направляется на стадию сжигания кислых вод.
После понижения давления до 0,2 Па отработанный воздух поступает на установку рекуперации я-ксилола активированным углем. Установка состоит из трех адсорберов 8, два из которых предназначаются для поглощения, а третий — для регенерации. Отходящий воздух после подогревателя 9 с температурой 35— 40 °С поступает в два из трех адсорберов 8 с активированным углем снизу. Пройдя через слой угля, воздух очищается от я-ксилола и выбрасывается в атмосферу. Состав (приблизительный) сбрасываемого воздуха (%):
Кислород . . ' . . 1 — 1,5 Формальдегид* . . 5—10
Диоксид углерода . 1—1,5 «-Кснлол* .... 0—20
Окснд углерода . . 0,15—0,25
* Млн-1.
Активированный уголь регенерируют в адсорбере водяным паром, подаваемым в него сверху вниз. При этом адсорбированный я-ксилол вытесняется. Получающуюся смесь я-ксилола и пара охлаждают и направляют на разделение в сепаратор.
Продолжительность работы адсорбера по поглощению 45 мин, а цикла регенерации — около 22 мин. После регенерации температура в адсорбере повышается до 110—120 °С. Во время сушки и нового поглощения активированный уголь сначала охлаждается, а затем по мере увеличения продолжитель-11* 163
ности поглощения температура его повышается. Необходимо*” следить, чтобы она не превышала 150 °С. При повышении тем пературы возможно самовоспламенение угля.
Приготовление катализатора. В качестве ката»1 лизатора окисления применяют соли кобальта и марганца (аце* таты) в уксуснокислом растворе.
В смеситель 11 (см. рис. 4.5) для приготовления катализа-} тора подают воду, уксусную кислоту из емкости 3 и засыпйют4 рассчитанное количество ацетата кобальта и ацетата марганца., После перемешивания в течение 2—3 ч раствор катализатора считается приготовленным и передается в расходную емкость 10, а оттуда через фильтр 12 — в оксидатор.
ЭТЕРИФИКАЦИЯ
МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ
Процесс образования сложных эфиров в результате взаимодействия кислоты и спйрта называется этерификацией. Он протекает во времени и практически никогда не осуществляется полностью, так как с ним конкурирует противоположный процесс — гидролиз. При взаимодействии двух реагирующих- компонентов системы — кислоты и спирта — устанавливается состояние динамического равновесия, которое характеризуется равенством скоростей прямой и обратной реакций:
Гидролиз сложных эфиров протекает с образован . ви-мольного количества кислоты и спирта. Процесс этерификации подчиняется закону действующих масс, поэтому при этерификации существует соотношение
где k' — скорость реакции между спиртом и кислотой; k" — скорость реакции между эфиром и водой; Ке — константа равновесия.
Отсюда видно, что выход эфира тем выше, чем выше концентрация спирта и кислоты и чем полнее удаляются из сферы реакции эфир или вода. Любое состояние равновесия можно сместить, уменьшая концентрацию одного из компонентов реакции, что вызовет тенденцию к образованию этого продукта, и реакция должна будет идти дальше в том направлении, в котором ее равновесие было нарушено.
Поскольку реакция этерификации обратима, константа равновесия зависит от строения исходных молекул спирта и кислоты. С увеличением и разветвлением углеродной цепи молекулы спирта константа равновесия снижается, а с увеличением и разветвлением углеродной цепи молекулы кислоты — пойшнает-164
RCOOH -j- R'OH *=* RC00R'+H20
(4.65)
?'C«'OHCRCOOH = ^CrCOOK'ChjO k’ [RCOOR'] [H20]
k" ~ [R'OH] [RCOOHJ ~ Ke
