Теоретические основы организации реакционно-ректификационных процессов с несколькими химическими реакциями

• Автор: Шалунова, Светлана Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 246 с. : ил.

Содержание
Введение.

1.Литературный обзор

1.1. Методы получения изучаемых промышленных систем .

1.1.1.Методы получения этилацетата

1.1.1.1. Реакция Тищенко

1.1.1.2. Взаимодействие уксусной кислоты с этиленом.

1.1.1.3. Реакция этерификации .

1.1.2.Получение окиси мезитила конденсацией ацетона.

1.1.3.Методы получения метилтретбутилового эфира

1.1.3.1.Получение МТБЭ взаимодействием изобутилена и метанола.

1.1.3.2. Способ получения МТБЭ из смеси бутанов.
1.1.3.3. Реакционноректификационный процесс получения МТБЭ.
1.1.4. Методы получения диизопропшового эфира.
1.2. Термодинамика гетерогенных систем с несколькими химическими реакциями
1.2.1. Статика реакционных систем, определяемая стехиометрией.
1.2.2. Термодинамическое описание многофазных реакционных систем
1.2.3. Двухфазные реакционные системы.
1.2.4. Азеотропия и безразличные состояния
1.2.5. Процессы открытого равновесного испарения с химическими реакциями
1.3. Некоторые понятия из области топологии.
1.4. Непрерывные совмещенные реакционноректификационные процессы. Методы исследования и разработки
1.4.1. Анализ статики НСРРП с локализованной реакционной зоной
1.4.1.1. Совмещенные процессы с одной химической реакцией.
1.4.1.2. Совмещенные процессы с несколькими химическими реакциями.
1.4.2.Анализ статики НСРРП с нелокачизованной реакционной зоной.
1.4.2.1. Совмещенные процессы с одной химической реакцией.
1.4.2.2.Совмещенные процессы с несколькими химическими реакциями
1.4.3. Математическое моделирование.
1.4.4. Экспериментальный метод .
1.5.Выводы литературного обзора.
2. Основная часть.
2.1. Вывод правила азеотропии для концентрационных пугольников.
2.2. Анализ возможных форм правша азеотропии для треугольных диаграмм дистигчяции.
2.3. Синтез диаграмм равновесной дистилляции.
2.4. Равновесие для различных систем.
2.4.1. Система получения этилацетата.
2.4.1.1. Расчет положения и типа особых точек
2.4.2. Система получения окиси мезитша.
2.4.2.1.Расчет положения и типа особых точек.
2.4.3. Система получения метилтретбутилового эфира.
2.4.4. Система получения диизопропшового эфира.
2.5 Аначиз статики промышленных систем.
2.5.1 Система получения этилацетата
2.5.1.1. Первое заданное разделение
2.5.1.2. Второе заданное разделение
2.5.2.Анализ статики процесса получения окиси мезитила.
2.5.2.1. Второе заданное разделение
2.5.3. Анализ статики процесса получения метмчтретбутилового эфира.
2.5.1.1. Первое заданное разделение
2.5.3.2. Второе заданное разделение
2.5.4.Анализ статики процесса получения диизопропилового эфира
2.5.4.1. Первое заданное разделение
2.5.4.2. Второе заданное разделение
3. Выводы
Список литературы


Флегмовое число снижается до 0. Окись мезитила относится к числу растворителей, получаемых из ацетона и имеющих среднюю температуру кипения. Это определяет возможность использования ее в качестве растворителя лаков и красок при приготовлении покрытий, а также целого ряда смол нитроцеллюлозы, винилхлоридных и винилацетатных сополимеров. Используется окись мезитила также в качестве экстрагента элементов ряда актиноидов. Кроме того, окись мезитила является ценнььм промежуточным продуктом для получения ряда важнейших продуктов основного органического синтеза [-], в частности, метилизобутил-кетона и мстилизобутилкарбинола [, ]. Окись мезитила может быть получена непосредственно из ацетона в одну стадию, из диацетонового спирта, а также из ацетона и изопропанола. Известно, что реакция конденсации ацетона в зависимости от условий проведения процесса и применяемого катализатора может протекать как с образованием диацетонового спирта (ДАС), так и окиси мезитила (ОМ). Возможно также образование смеси этих продуктов. При проведении процесса в жидкой фазе и низкой температуре в присутствии сильных щелочей или анионообменных смол (ОН форма) основным продуктом реакции является диацетоновый спирт [-]. Проведение процесса в газовой фазе при -0°С с использованием слабых оснований, таких как окислы хрома, цинка, магния и др. Парофазный процесс получения окиси мезитила приводится в литературе обычно как промежуточная стадия в процессе получения высокомолекулярных кетонов, таких как метилизобутилкетон (МИБК). Типичная схема проведения парофазного процесса [] приведена на рис. Рис. Получение высокомолекулярных кетонов. Смесь ацетона и водорода (в соотношении 1:3), предварительно нагрев ее до 0-0°Р (0-5°С) в печи 1, подают в адиабатический реактор конденсации 2, работающий при атмосферном давлении. Для данного процесса применяется реактор с неподвижным слоем катализатора в виде гранул оксида цинка. Затем реакционную смесь охлаждают до 0°Р (°С) в холодильнике 3 и направляют в сепаратор 4 для удаления из смеси не сконденсировавшегося водорода, содержащего около 0. IV и V рециркулируется в полок /. Далее смесь поступающая потоком VII в следующую колонну 7, отделяется от воды и рециркулируется потоком IX в питание. Отработанная вода удаляется из колонны 7 потоком VIII. Колонны 5 и 7 работают при атмосферном давлении и температуре 0°Р (°С). Смесь ОМ и высококипящих продуктов направляется в реактор гидрирования 6, где происходит процесс превращения данной смеси и подводимого потоком XI водорода в продукт — МИБК. Окончательно, чистый продукт выводится из ректификационной колонны потоком XIV, а непрореагировавший ацетон с примесями изопропанола может быть возвращен в реактор гидрирования 6 потоком XVI или в исходную смесь потоком XVII. Конверсия ацетона в окись мезитила составляет -%. Повышение давления до атм. Невысокая степень конверсии, характерная для процесса получения окиси мезитила, приводит к появлению больших рециклов по ацетону, что приводит к большим энергетическим затратам. Поэтому в настоящее время наиболее перспективным является метод дегидратации диацетонового спирта в присугствии минеральных кислот [-], а также катионитов [-]. Наибольшее количество патентов относятся к получению окиси мезитила из ацето-на через промежуточную стадию образования диацетонового спирта с его последующей дегидратацией в жидкой фазе. Так, например, в работе [] процесс проводят по следующей схеме (рис. В данном случае в реакторе 1 происходит альдольная конденсация ацетона на щелочных катализаторах. В результате получается смесь II, содержащая около 5-% ДАС, которую направляют в первую ректификационную колону 2, работающую под атмосферным давлением и содержащую дегидрирующий катализатор, фосфорную кислоту. В ректификационной колоне основная часть ДАС дегидратируется в ОМ. Одновременно ацетон, присугс гвующий в питании колоны, так же как и ацетон, образованный во время разложения ДАС, выходит в дистилляте IV. Часть ацетона возвращается в колонну, а часть рециркулирует обратно в реактор 1.