Окись этилена - Зимаков П.В.
Скачать (прямая ссылка):
На процесс производства этиленхлоргидрина интенсифицирующее действие оказывают степень дробления58'59 этилена в растворе и повышенное давление. В связи с этим был разработан способ получения этиленхлоргидрина с применением высоких давлений (20—40 am), при котором в насыщенную хлором воду пропускают сжатый этилен59.
Этим способом достигается более быстрое доведение концентрации этиленхлоргидрина в растворе до конечной величины, равной 8%.
При лабораторном исследовании60 влияния различных факторов на процесс получения этиленхлоргидрина из этилена, хлора и воды было установлено, что при 13—35 0C в растворе накапливается дихлорэтан и выход этиленхлоргидрина снижается; при 35—50 °С накапливание дихлорэтана уменьшается вследствие уноса его отходящими газами. С повышением молярного соотношения этилен : хлор выход этиленхлоргидрина повышается, при-
чем одновременно образуется меньшее количество дихлордизти-лового эфира и дихлорэтана. С повышением скорости подачи газов увеличивается количество побочных продуктов и выход этиленхлоргидрина снижается.
Для изучения влияния на процесс гипохлорирования этилена температуры (0—70 °С) и степени дробления этилена были проведены специальные опыты81. Первая серия опытов проводилась в стеклянной колонке диаметром
90
f^U ВО
-? со
30
/ ^
Ac V „
x d і х / ! 2
30 во Температура, 0C
90
Рис. 27. Зависимость выхода этиленхлоргидрина от температуры при гипо-хлорировании этилена различной степени дробления:
/—тонкое дробление; 2—среднее дробление; 3—грубое дробление.
40 мм (высота барботажного слоя 500 мм).
Газы подавали через фильтры Шотта № 1, в результате чего достигалось весьма тонкое дробление газов. Вторая серия опытов осуществлялась в той же колонке, но барботерами служили трубки с несколькими отверстиями для выхода газов. При этом степень дробления газов была значительно меньше. Для третьей серии опытов использовалась колонна диаметром 800 мм при высоте барботажного слоя 7 м. Газ в реакционную зону поступал через трубки диаметром 50 мм с отверстиями диаметром 1 мм. Дробление газов в этом случае
было грубым. Этилен, хлор и вода при всех опытах поступали в низ реакционных колонн. Раствор этиленхлоргидрина стекал сверху.
На основании полученных результатов81 выведена зависимость выхода этиленхлоргидрина от температуры процесса при различной степени дробления этилена (рис. 27). При тонком дроблении газов выход этиленхлоргидрина с повышением температуры растет, при среднем дроблении изменение температуры не влияет на выход этиленхлоргидрина, а при грубом дроблении повышение температуры приводит к снижению выхода этиленхлоргидрина. Вероятно, температура по-разному влияет на физические, физико-химические и химические стадии сложного процесса гипохлорирования, определяющие выход этиленхлоргидрина.
В условиях промышленного гипохлорирования этилена выход этиленхлоргидрина зависит практически от двух основных факторов — растворимости этилена и степени диссоциации хлора. После более подробного рассмотрения процесса, протекающего в системе этилен — хлор — вода, были выведены следующие уравнения для скорости превращения этилена в этиленхлоргидрин61:
1) для тонкого дробления этилена:
d [C2H4
= тс (і)
где (3 — коэффициент растворимости этилена; р —¦ парциальное давление этилена; k — константа скорости реакции гипохлорирования; С — степень диссоциации хлора в растворе. 2) для грубого дробления этилена:
d [C2H4]
-ЧГ- = ^ (2)
где P и р — те же величины, что и в уравнении (1); а — коэффициент пропорциональности; V — количество этилена, подаваемого в единицу времени.
Из уравнения (1) следует, что при хорошо развитой поверхности контакта между газовой и жидкой фазами скорость процесса гипохлорирования определяется константой скорости k и степенью диссоциации хлора С. Так как степень диссоциации хлора увеличивается с повышением температуры, при более высокой температуре должен возрастать выход этиленхлоргидрина.
Из уравнения (2) следует, что при малой поверхности контакта менаду газовой и жидкой фазами скорость процесса гипохлорирования определяется только условиями растворения этилена и скоростью его подачи, но не зависит от константы скорости реакции и степени диссоциации хлора. Так как коэффициент |$ уменьшается с повышением температуры процесса, то при повышении температуры выход этиленхлоргидрина должен уменьшаться. Следовательно, при определении влияния температуры надо учитывать конкретную конструкцию барботера.
При создании аппаратуры для процесса гипохлорирования имеют значение следующие конструктивные показатели, определяющие гидродинамическую характеристику всего аппарата: отношение высоты реакционного аппарата к его диаметру, взаимное расположение барботеров для хлора и этилена, отношение площади барботера для этилена к сечению реакционной колонны.
Для процесса гипохлорировгния рекомендуется использовать только концентрированный этилен (98—99','ь-ный). Проведение процесса при концентрациях этилена в исходном газе ниже 6Э% является неэкономичным: в этих услозиях процесс гипохлорирования протекает медленнее, вследствие чего понижается производительность аппарата и увеличивается количество непрореаги-ровавшего хлора. При использовании разбавленного газа выход этиленхлоргидрина сильно зависит от степени дробления пузырьков газа и равномерности их распределения по сечению колонны:
