Реакционная способность ацетофенона в процессе дегидратации метилфенилкарбинола в стирол

• Автор: Черкасова, Елена Игоревна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 108 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Каталитическая дегидратация спиртов способ промышленного получения непредельных соединений

1.2. Механизм дегидратации спиртов

1.3. Механизм дегидратации метилфснилкарбинола в стирол

1.4. Схема промышленного процесса производства стирола путем парофазной дегидратации метилфенилкарбинола

1.5. Дегидратация МФК в жидкой фазе

1.6. Кислотнокаталитические реакции ацетофенона

1.6.1. Направление реакций ацетофенона в паровой фазе

1.6.2. Реакции ацетофенона в жидкой фазе ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика сырья и катализатора
2.2. Очистка веществ и препаративные методики
2.3. Методики проведения экспериментов
2.3.1. Описание лабораторной установки для парофазной дегидратации в проточном реакторе со стационарным слоем катализатора
2.3.2. Описание лабораторной установки для изучения кислотнокатализируемых реакций ацетофенона в жидкой фазе
2.4. Аналитические методики
2.4.1. Хроматографический анализ сырья и катализата
2.4.2. Хроматомасс спектрометрический анализ
2.4.3. Измерение оптической плотности сырья и катализата
2.5. Определение кислотноосновных свойств катализаторов
2.6. Определение удельной поверхности и порометрические измерения ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Влияние ацетофенона на дегидратацию МФК
3.2. Реакционная способность ацетофенона в условиях промышленного процесса парофазной дегидратации
3.3. Схема превращений ацетофенона в паровой фазе в присутствии гаммаоксида алюминия
3.4. Термодинамическая оценка реакций с участием ацетофенона
3.4.1. Термодинамические параметры исходных веществ и продуктов
реакций
3.4.1.1. Стандартная энтальпия и энтропия
3.4.1.2. Идеальногазовая теплоемкость
3.4.2. Расчет термодинамической равновесной степени превращения
3.4.3. Термодинамическое равновесие мономолекулярных превраще
ний ацетофенона для состояния идеального газа
3.4.4. Термодинамическое равновесие бимолекулярного превращения
ацетофенона для состояния идеального газа
3.5. Влияние кислотноосновных свойств катализатора на реакционную способность ацетофенона
3.6. Кинетические закономерности жидкофазной кислотнокаталитической дегидратации ацетофенона
ГЛАВА 4. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ КАТАЛИЗАТОРА АОК В ПРОЦЕССЕ ДЕГИДРАТАЦИИ МЕТИЛФЕНИЛКАРБИНОЛА В СТИРОЛ
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ОЖИДАЕМОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Первые производства такого типа появились в -е годы прошлого века. Промышленное производство стирола методом парофазной дегидратации МФК впервые в нашей стране внедрено на ОАО “Нижнекамскнефтехим” в году в составе завода совместного получения окиси пропилена и стирола. Одновременное получение двух продуктов - оксида пропилена и стирола делает этот процесс экономически выгодным по сравнению с раздельными процессами. Однако продолжительная эксплуатация производства в Нижнекамске позволила выявить ряд существенных недостатков, обусловленных экономическими и экологическими факторами. Дегидратация МФК осуществляется в присутствии катализатора гамма-оксида алюминия при температуре 0 -г 0°С в адиабатических условиях с промежуточным подогревом. Для снижения парциального давления углеводородов и компенсации эндотермического эффекта основной реакции используется молярный избыток воды до моль на моль МФК. Для стадии дегидратации характерно высокое энергопотребление, обусловленное температурой процесса и большим расходом водяного пара. Несмотря на достаточно высокую селективность (при общей конверсии МФК более %, селективность по стиролу достигает -г %), помимо стирола образуется ряд побочных продуктов, в том числе АЦФ. Кроме того, до %-мае. АЦФ может содержаться в промышленной МФК-фракции,* поступающей на стадию дегидратации. Исходя из того, что в дальнейшем АЦФ гидрируется до МФК и возвращается на дегидратацию, потери ацетофенона на любой из стадий приводят к снижению выхода стирола. Цель работы: Выявление закономерностей превращения ацетофенона на стадии дегидратации метилфенилкарбинола в стирол с целью повышения выхода стирола. Научная новизна: Установлено, что в газовой фазе в присутствии гамма-оксида алюминия и избытка воды часть АЦФ переходит в стирол. На основании термодинамических расчетов предложены два направления образования стирола (через фенилацетилен или через метилфенилкарбинол), каждое из которых включает стадию гидрирования. Выявлено, что кроме мономолекулярного превращения АЦФ в газовой фазе протекает его бимолекулярная дегидратация до 1,3-дифенилбутен-1-он (дипнона) и дальнейшее разложение дипнона до а-метилстирола и бензойной кислоты. Обнаружено, что реакционная способность АЦФ в газовой фазе не зависит от слабых кислотных апротонных и слабых основных центров гамма-оксида алюминия. Установлено, что в жидкой фазе в присутствии гомогенных кислотных катализаторов основным продуктом превращения АЦФ является дипнон. Практическая ценность: Установлено, что в условиях промышленного процесса парофазной дегидратации метилфенилкарбинола за счет нецелевого расходования ацетофенона образуются такие побочные продукты, как бензол и алкилбензолы, а-метилстирол, бензойная кислота, а также промежуточные продукты конденсации (производные нафталина, антрацена, фенан-трена) и высокомолекулярные продукты уплотнения (смолы). Для уменьшения нецелевого расходования ацетофенона предложено снизить рабочую температуру процесса за счёт замены инертной насадки в реакторах дегидратации на каталитически активную, с низким гидравлическим сопротивлением. На заводе СПС ОАО «Нижнекамскнефтехим» проведены опытнопромышленные испытания. По результатам опытно-промышленных испытаний ожидаемый экономический эффект от внедрения 8 млн. Апробация работы: Материалы работы докладывались на ежегодных внутри вузовских научно-технических конференциях в Казанском государственном технологическом университете (г. Казань, -г гг. XVII Мендеевском съезде по общей и прикладной химии (г. Казань, г. Публикации: По теме диссертационной работы опубликовано статей -4, получено положительное решение о выдаче патента на изобретение - 1. Структура и объем работы: Диссертационная работа изложена на 6 страницах, состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы ( наименования), содержит таблицы, рисунков и приложение. Автор выражает глубокую благодарность кандидату технических наук Каралину Эрнесту Александровичу и кандидату химических наук Батыршину Николаю Николаевичу за помощь, оказанную в процессе выполнения данной работы.