Совершенствование технологии получения 4,4-диметил-1,3-диоксана из изобутиленсодержащих фракций

• Автор: Сафарова, Ирина Ильгисовна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Оглавление
Введение

Литературный обзор

Основные закономерности реакции синтеза 4,4диметил1,3диоксана

Промышленная технология получения ДМД конденсацией изобутилена с формальдегидом

Основные механизмы влияния ПАВ на процесс массообмена в гетерогенных системах водауглеводород

Основы теории межфазного переноса Мицеллярный катализ

Взаимодействия и реакции в микроэмульсиях

Методы выделения изобутилена из отработанных низкоцентрированных изобутиленсодержащих фракций в качестве вторичного сырья в производстве ДМД

Характеристики сырья, методики проведения экспериментов, анализов п обработки данных

Исходные материалы и реактивы Методики проведения эксперимен тов

Описание лабораторной установки периодического действия Описание лабораторной установки проточного типа Описание реакционноректификационной лабораторной установки Аналитические методы исследования исходных веществ и продуктов Газохромагографическис методики анализов Определение состава Сфракции
Определение состава продуктов реакций синтеза ДМД. МТБЭ, ЭТБЭ и разложения МТБЭ
Определение массовой доли воды в продуктах синтеза ДМД Титриметрические методики анализа Определение массовой доли формальдегида в исходном формалине и продуктах реакции синтеза ДМД
2.3.2.2 Определение массовой доли кислоты в продуктах син теза ДМД
2.3.3 Методика определения полной статической обменной емкости сульфо
катионитов
2.3.4 Методика измерения пенообразуюшей способности ПАВ
2.3.5 Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения водных
растворов ПАВ
2.4 Методики расчета содержания компонентов в исходной реакционной
шихте и обработки результатов анализов процесса синтеза ДМД
2.5 Методика обработки результатов анализов продуктов синтеза и разложения АТБЭ
2.6 Методики расчета адсорбционных параметров ПАВ
2.6.1 Определение критической концентрации мицеллообразования
2.6.2 Расчет величины предельной адсорбции ПАВ на границе раздела фаз
2.6.3 Расчет посадочной площадки молекулы ПАВ и величины работы
адсорбции
Глава 3 Исследование процесса получения ДМД в присутствии
поверхностноактивных веществ
3.1 Оптимизация процесса конденсации пзобутилеиа с формальдегидом
3.1.1 Температура синтеза и интенсивность перемешивания реакционной
3.1.2 Оптимальная концентрация поверхностноактивной добавки
3.1.3 Скорость протекания процесса конденсации изобутилеиа с формальдегидом в присутствии ПАВ
3.2 Влияние типа используемого ПАВ на синтез ДМД
3.3 Оценка пенообразуюшей способности ПАВ
3. 4 Влияние ПАВ на процесс конденсации изобутилена с формальдегидом
в условиях моделирования промышленной технологии получения ДМД
3.5 Поверхностноактивные и адсорбционные характеристики ПАВ и механизм их воздействия на конденсацию изобутилена и формальдегида
Глава 4 Извлечение изобутилена из возвратной С4фракцин синтеза ДМД
Глава 5 4 Технологическое оформление производства ДМД с использованием ПАВ и дополнительного узла переработки отработанной С4фракции
5.1 Узел синтеза ДМД
5.2 Узел синтеза и разложения МТБЭ
5.3 Материальный баланс и расходные нормы сырья
Выводы
Список использованной литературы
Список сокращений
АЕ7 Оксиэтилированный жирный спирт
ЛОС Альфаолсфинсульфонат нагрия
АГБЭ Адкшттретбутиловый эфир
БЕТАПАВ Лаурил бетаин
В1П Высококипящис побочные продукты
ДЕНБАХ Диэтилпропенилбензиламмоний хлорид
ДМАС Диметилаллиловый спирт
ДМД 1,3диметил4,4диоксан
ДМВК Диметилвинилкарбинол
ДМЭ Диметиловый эфир
ИИФ Изобуганизобутиленовая фракция
ИГ1ЭС Изопропенилэтиловый спирт
ккм Критическая концентрация мицсллообразования
МБД 3метил1,3бутандиол
МТБЭ Метилтрстбутиловый эфир
МФК Межфазный катализ
ПАВ Поверхюстноакги внос вещество
ски Синтетический каучук изоирсновый
СФЭТ3 Алкилэтоксисульфат натрия
тмк Триме илкарбинол
ГЕБАХ Триэтилбензиламмоний хлорид
ЭТБЭ Этилтрегбут иловый эфир
Введение
Актуальность


Первоначально эта величина нарастает быстрее, чем концентрация ДМД, затем достигает максимума, после чего уменьшается. Аналогичный результат получен при изучении кинетики реакции, проводимой в системе жидкостьгаз. То есть через промежуточное образование МБД или непосредственный синтез ДМД из изобутилена и формальдегида. Однако концентрация воды в обычных условиях процесса намного выше, чем формальдегида, и второе направление реакции прямой синтез ДМД представляется маловероятным. Как было уже отмечено, процесс катализируется неорганическими и органическими кислотами, т. В связи с этим независимо от конкретного направления протекания реакции, было высказано 3 предположение, что роль катализатора заключается в протонировании кислородного атома карбонильной группы с образованием оксиметиленкарбкатиона, присоединяющегося затем к нуклеофильному реагент олефину. Поскольку реакция Принса протекает по механизму специфического кислотного катализа, лимитирующей стадией является образование карбониевого иона, быстро вступающего затем во взаимодействие с другими реагентами. Этой медленной стадией не может быть образование катиона Н2СОН. При 0 С и концентрации Ы 1 мае. Это означает, что концентрация непротоиизированного формальдегида в растворе незначительна, поэтому лимитирующим актом процесса является образование карбкатиона по второму уравнению из предложенной схемы. Чонпизос,н8
где к истинная константа скорости. Полагая, что отношение Усн2сУсин с изменением концентрации кислоты меняется также. СН К к Ь0 СН изоС4Н8 кр СНгО изоС4Н8
где к КкЬ0 экспериментальная константа скорости. Эгот вывод согласуется с публикациями различных авторов . На основании экспериментальных данных было определено значение константы скорости для реакции взаимодействия формальдегида с изобутиленом при С, которое составило 9. Гаммета с температурой по зависимости 1 к Г 1Т найдено 3 значение энергии активации, равное ,7 ккапмоль. Альтернативный механизм реакции, протекающий через протонирование изобутилена на лимитирующей стадии, маловероятен, так как основность ненасыщенной углеродуглсродной связи значительно ниже основности кислородного атома в молекуле альдегида. Экспериментально показано, что параллельно реакции конденсации с альдегидом протекает гидратация изобутилена с образованием ТМК. Гидратация олефина в рамках реакции Принса объясняется тем, что по мере расходования формальдегида растет вероятность присоединения протона по непредельной связи. Удельный вес реакции гидратации в общей сумме превращений изобутилена уменьшается с увеличением мольного отношения формальдегид изобутилен. Обе реакции, в которых участвует олефин, являются реакциями электрофильного присоединения к ненасыщенной углеродуглеродной связи. Изучение реакционной способности различных С4олефинов в реакциях конденсации и гидратации показало, что реакционноспособноегь олефинов в реакциях Принса и гидратации убывает в следующем порядке нзобутилен бутен2, бутадиен 1,3бутен1. В соответствии с современными представлениями о механизме реакции электрофильного присоединения, скорость и направление атаки элекгрофильного агента определяется, в первую очередь, стабильностью возникающего в процессе реакции переходного комплекса. Катион, образованный из молекулы изобутилена, благодаря наличию у карбониевого центра двух метпльных групп, обладает более высокой степенью делокализации положительного заряда, чем у нбутенов. Поэтому изобутилен реагирует с формальдегидом на два порядка быстрее, чем другие алкены. Это позволяет использовать в качестве сырья промышленного процесса не чистый изобутилен, а более дешевые С4фракции крекингового или пиролизного происхождения. Относительные скорости взаимодействия изобутилеиа с формальдегидом и водой примерно одинаковы и, очевидно, конкуренция этих двух реакций определяется, прежде всего, избытком одного из реагентов и коэффициентом распределения исходных реагентов между водной и углеводородной фазами. Второй этап превращения изобутилена и формальдегида в ДМД обратимая ацетализация МБД протекает значительно быстрее, чем образование гликоля.