Жидкофазная дегидратация диметилфенилкарбинола

• Автор: Гагарин, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 123 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

Введение

ГЛАВА 1. ДЕГИДРАТАЦИЯ СПИРТОВ КАК СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

НЕПРЕДЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

1.1. Термическая дегидратация спиртов.

1.2. Каталитическая дегидратация спиртов .

1.2.1. Парофазная дегидратация спиртов

1.2.2. Дегидратация спиртов в жидкой фазе под действием гетерогенных катализаторов.

1.2.3. Дегидратация спиртов в жидкой фазе под действием гомогенных катализаторов.

1.2.4. Кислотнокатализируемая дегидратация спиртов.

1.2.5. Влияние растворителей на процесс дегидратации спиртов
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Характеристика используемых веществ .
3.2. Аппаратура для исследования реакции дегидратации диметилфенилкарбинола
3.2.1. Исследование реакции дегидратации в периодическом реакторе.
3.2.2. Непрерывная дегидратация диметилфенилкарбинола.
3.3. Методы исследования
3.4. Методика анализов
3.4.1. Хроматографический анализ продуктов дегидратации
диметилфенилкарбинола
3.4.2. Методика изучения электропроводимости.
3.4.3. Йодометрическое определение концентрации гидропероксида изопропилбензола.
3.4.4. Методика определения кислотного числа.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ КИСЛОТНОКАТАЛИЗИРУЕМОЙ ДЕГИДРАТАЦИИ
ДИМЕТИЛ ФЕНИЛ КАРБИНОЛА
4.1. Влияние начальной концентрации диметил фенил карбинола
на кинетику его дегидратации в среде изопропилбензола
4.2. Причины дезактивации катализатора.
4.3. Математическая модель процесса дегидратации
дим етил фенилкарбинола
4.4. Влияние концентрации катализатора на кинетику дегидратации диметилфенилкарбинола.
4.5. Влияние температуры на дегидратацию диметилфенилкарбинола.
4.6. Влияние примесей на реакцию дегидратации диметилфенилкарбинола.
4.6.1. Влияние гидропероксида изопропилбензола на дегидратацию диметилфенилкарбинола
4.6.2. Влияние ацетофенона на дегидратацию диметилфенилкарбинола
4.6.3. Квантовохимический расчет переходного состояния при дегидратации диметилфенилкарбинола.
4.6.4. Дегидратация диметилфенилкарбинола в ацетофеноне
4.7. Дегидратация диметилфенилкарбинола в непрерывном
режиме.
4.8. Принципиальная технологическая схема получения
альфаметил стирола на базе процесса жидкофазной дегидратации
диметил фенилкарбинола
4.9. Расчет реактора дегидратации диметилфенилкарбинола
Основные выводы.
Литература


Изучены кинетические закономерности реакции жидкофазной дегидратации диметилфенилкарбинола в среде изопропилбензола в условиях катализа серной кислотой. Предложен формальный механизм реакции и определены причины ингибирования катализатора в ходе процесса. Предложена математическая модель реакции дегидратации и получено интегральное кинетическое уравнение, адекватно описывающее процесс при всех изученных условиях. Изучено влияние гидропероксида изопропилбензола и ацетофен она на реакцию дегидратации. Выполнен квантовохимический расчет параметров переходного комплекса при катализе серной кислотой. Практическая значимость. На основании результатов экспериментальных исследований проведен расчет реактора, определены технологические параметры и предложена принципиальная технологическая схема получения альфа-метилстирола. Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на У-й конференции “Нсфтехимия-” (Нижнекамск, г. Научной сессии КГТУ (Казань, г. П-й Международной конференции "Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела” (Уфа, г. Публикации. По результатам диссертационной работы получено свидетельство на полезную модель, опубликовано 3 печатных работы и 4 тезиса докладов. Объем и структура работы. Диссертация изложена на 3 стр. Она состоит из введения, 4 глав, выводов и приложений. Автор выражает благодарность кандидату технических наук Мамедову Эльдару Мусаевичу' за помощь и участие в руководстве работой. Дегидратация спиртов является способом, которым в настоящее время в крупных промышленных масштабах получают многочисленные ненасыщенные соединения, которые в дальнейшем служат сырьем для получения ценных продуктов. Одними из таких процессов являются крупнотоннажные производства стирола и альфа-метилстирола (а-МС), существующие как в нашей стране, так и за рубежом. Эти процессы являются частными случаями общего метода синтеза целого ряда органических соединений, начальной стадией которого является окисление алкилароматических углеводородов. Практически все процессы окисления органических молекул кислородом на первых стадиях приводят к получению гидропероксидов, хотя в настоящее время известно, что существуют и другие пути взаимодействия, когда в присутствии катализаторов можно получать спирты и кетоны с высокой селективностью, минуя стадию образования гидропероксидов [1]. Главным побочным продуктом процесса окисления изопропилбензола (ИПБ) до его гидропероксида является диметилфенилкарбинол (ДМФК), образование которого в процессе окисления можно представить [2,3] обобщенной схемой 1. ЯООН + ^(илиЯО*) = ЕОН + 1Ю*(или1ЮО*) (1. При дальнейшем разложении гидропероксида изопропилбензола (ГПИПБ) на фенол и ацетон ДМФК является причиной образования - % тяжелых побочных продуктов, которые снижают качество получаемого фенола. В то же время, если выделить ДМФК из продуктов окисления, то его успешно можно использовать для получения а-МС. Исследованию реакции дегидратации ДМФК с целью получения а-МС и посвящена данная работа. Изучение дегидратации диметилфенилкарбинола как частного случая невозможно без комплексного рассмотрения всего спектра вопросов дегидратации спиртов. Такое рассмотрение позволит глубже понять природу происходящих процессов, роль различных факторов и условий, что, в свою очередь, даст возможность прогнозировать поведение процесса дегидратации и управлять им. В литературе Имеется лишь несколько примеров осуществления дегидратации спиртов без применения катализаторов. Грииьяром [4] отмечается, что дегидратация ДМФК до а-МС может происходить уже при простой перегонке ДМФК при атмосферном давлении. В патенте [5] предлагается получать стирол парофазной дегидратацией метилфенилкарбинола (МФК) при 0-0 °С и давлении 0-7 ати; реакция идет без применения катализатора. Конверсия спирта составляет . Ломасом и Дубойсом [6] описывается термический распад и дегидратация три-трет-бутилкарбинола. При нагревании его в гексаметилфосфортри-амиде при 0-0 °С получаются гексаметилацетон и д и -трет- бутил кар б и-нол. При 0 °С ди-трет-бутилкарбинол частично дегидратируется с перегруппировкой до 2,3,4,4-тетраметилпентена.