Закономерности жидкофазного алкилирования аренов (C3-C4)алкенами и критические свойства бинарных смесей углеводородов

• Автор: Востриков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.13, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 205 с. : ил.

Оглавление

Условные обозначения, принятые в работе

Введение

1. Анализ состояния вопроса, выбор объектов и методов исследования

2. Теоретический анализ процессов алкилирования

3. Экспериментальная часть

3.1. Сведения об используемых препаратах и катализаторах

3.2. Методы анализа и идентификации

3.3. Исследование алкилирования

3.3.1. Высокотемпературное алкилирование на хлористом алюминии

3.3.2. Алкилирование на сульфокатионитах

3.4. Изомеризация в системе бутилбензолов
3.5. Изомеризация бутенов
3.6. Определение термической стабильности углеводородов
3.7. Определение термокаталитической стабильности алкилбензолов
3.8. Изучение термической стабильности хлорида алюминия
3.9. Определение температур фазового перехода
4. Результаты и их обсуждение
4.1. Критические и максимальные (жидкость-пар) температуры бинарных смесей алканов
4.1.1. Критические (жидкость-пар) температуры
4.1.2. Максимальные (жидкость-пар) температуры
4.2. Критические и максимальные (жидкость-пар) температуры смесей с участием ароматических углеводородов
4.2.1. Равновесие жидкость-пар для смесей ароматических углеводородов с алканами
4.2.2. Критические (жидкость-пар) температуры
4.2.3 Максимальные (жидкость-пар) температуры
4.3 Алкилирование бензолов (С3-С4)алкенами в адиабатическом режиме на А1С
4.4 Низкотемпературное алкилирование ароматических углеводородов
(С3-С4)алкенами
Выводы
Список используемой литературы
Приложения

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В РАБОТЕ
ИПБ - изопропилбензол
НПБ - н-пропилбензол ИПТ - изопропилтолуол ТББ - тре/и-бутилбензол ВББ - вшор-бутилбензол ИББ - изобутилбензол НББ - н-бутилбензол ИПБФ -изопропилбифенилы ТББФ - /лре/и-бутилбифенилы БФ - бифенил
ГЖХ - газожидкостная хроматография
Д(кДж/моль) — энтальпия образования соединения при избранной температуре
Ср - идеальногазовая теплоёмкость
5-°д, (кДж/моль*К) - энтропия образования соединения при избранной температуре
Таеш,1П - температура появления первой капли
Ть, К - нормальная температура кипения
Тс, К - критическая (жидкость-пар) температура
Ттю, К - максимальная (жидкость-пар) температура
Тг>т, К - температура фазового (жидкость-пар) перехода
Рс, бар - критическое (жидкость-пар) давление
лу - ацентрический фактор
ДТс(у)~ разность критических температур компонентов смеси
ДТад- адиабатический перепад температур

Введение
Алкилирование ароматических углеводородов - один из важнейших процессов основного органического синтеза, направленный на получение мономеров, растворителей, поверхностно-активных веществ, жидкокристаллических материалов, красителей, полупродуктов в производстве присадок к маслам и топливам, стабилизаторов полимеров и пр.
Промышленное алкилирование ароматических углеводородов низшими алкенами до сих пор осуществляется либо в системе жидкость-газ, либо в газовой фазе в присутствии гетерогенных катализаторов. В этих процессах не использован их энергетический ресурс и не сняты диффузионные торможения. Разработка технологий, которые решают указанные вопросы, особо актуальна, учитывая то, что они крупнотоннажны, а их основные продукты широко востребованы.
Очевидно, что с переходом к жидкофазным технологиям интенсивность процессов должна существенно увеличиться даже при умеренных температурах. Для осуществления низкотемпературных жидкофазных технологий требуется наличие доступных высокоактивных и селективных катализаторов, обеспечивающих устойчивые показатели процесса при продолжительном их пробеге. Однако такие технологии, при всех их достоинствах, не позволяют одновременно использовать и энергетический ресурс процесса, которого, в принципе, достаточно для эффективного разделения компонентов реакционной массы.
Предельно полная реализация ресурса, заложенного в процессе алкили-рования ароматических углеводородов низшими алкенами, требует осуществления его в особом температурном и гидродинамическом режимах, что возможно с входом системы в субкритическую область. Однако отсутствие экспериментальных и прогностических данных для этой области сосуществования жидкой и паровой фаз смесей с участием ароматических углеводородов не позволяет рекомендовать технологический режим для таких высокоэффективных процессов. Таким образом, получение необходимого мини-
Рис. 2.8. Перепад температур для реакции алкилирования бензола пропиленом в адиабатическом режиме ♦ - Т„ = 298.15 К; ■ - Тн = 353.15 К
Расчет выполнен с использованием значений свойств компонентов реакционной массы, взятых из [34] для и С£, [29] для Тс и Рс, V/ [118],
давления насыщенных паров [29]. Процедура расчета энтальпийных эффектов реакций была следующей:
&ГН29В.д —♦ Д/Я°д = Д/Я2°9ад+ Г Ср°(1Т

АгН°л = АгН°д-А„арН°

АТНТЛ = т.1 -*'Тс- ([(Н“'Н)Агс](0) + «‘ [(Н°~Н)/кгс](1))

АгНтЛ = А{НТ ,(Изопропилбензол)- Д^Н^ ^Пропилен) - Д^Яг ((Бензол)
Состав реакционной массы принят во всех случаях соответствующим равновесному (рис. 2.1). Теплоёмкости веществ в реальных условиях рассчитывались по методу и таблицам Ли-Кеслера [119]. Конечная температура (Тк) процесса определялась из теплового баланса по уравнению: