Разработка и математическое описание процесса арилирования этилена толуолом в винилтолуол

• Автор: Киселева, Людмила Алексеевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Баку
• Количество страниц: 137 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДШИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО РЕАКЦИИ АШЛИ

РОВАНИЯ ОЛЕЭДНОВ ВЯИСУТСТБИИ СОЛЕЙ ПАЛЛАДИЯП.

1.1. Современное состояние производства винилтолуола. . .

1.2. Жидкофазные реакции арилирования олефинов в присутствшпалладияП

1.2.1. Арилирование олефинов ароматическими углеводородами

1.2.2. Арилирование олефинов металлооргашческими соединениями в присутствии палладияП.
1.2.3. Арилирование олефинов металлоидными элементоорганическими соединениями в присутствии

палладияП. . .

1.2.4. Каталитические аспекты реакции.

1.2.5. О механизме катализа палладийсодерясашми катализаторами реакции арилирования олефиновых углеводородов
1.3. Гетерогеннокаталитические явдкофазные и газофазные реакции арилирования олефинов.
ГЛАВА П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОЖИДКОФАЗНОЙ Г0М0ГШН0КАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ АРИЛИРОВАНИЯ ЭТИЛЕНА ТОЛУОЛОМ
П Методика эксперимента
П. Исходные реагенты и методика их очистки.
П.1.2. Описание экспериментальной установки. . .
П.1.3. Методика проведения эксперимента.
г Стр.
П.1.4. Анализ реагентов и продуктов реакции. . .
П.1.5. Методика обработки хроматографических
данных.
П.1.6. Методика расчта концентрации этилена в
толуоле.
П.2. Результаты экспериментального исследования реакции арилирования этилена толуолом в присутствии каталитической системы ацетат пал
ладияП ацетат медиП
П.2.1. Исследование влияния температуры и содержания ацетата палладияП в реакционной смеси на выход винилтолуола.
П.З. Выбор активной каталитической системы. .
П.3.1. Определение оптимального молярного соотношения компонентов каталитической системы ацетат палладияП ацетат медиП
трифенилфосфин
П.4. Исследование влияния условий протекания реакции арилирования этилена толуолом на выход целевых продуктов в присутствии каталитической системы ацетат палладияП ацетат медиП грифенил
фосфин.
П.4.1. Влияние температуры и концентрации толуола
на течение реакции.
П.4.2. Зависимость выходов винилтолуола и диметилстильбена от парциальных давлений этилена и кислорода
Стр.
ГЛАВА Ш. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕЦОВАШЕ КИНЕТИКИ И МЕХАНИЗМА ГАЗОЖИДКОФАЗНОЙ РЕАКЦИИ АРШШРОВАНИЯ ЭТИЛЕНА ТОЛУОЛОМ
III.I. Экспериментальное исследование кинетических закономерностей реакции
Ш.1.1. Область цротекания реакции .
Ш.1.2. Влияние температуры, концентрации толуола, парциального давления этилена и времени контакта на течение реакции. . .
Ш.2. 0 механизме протекания реакции. .
Ш.З. Математическое описание кинетики реакции. . .
ГЛАВА 1У. ВЫБОР, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕАКТОРА ДЛЯ ПРОЦЕССА АРШШРОВАНИЯ ЭТИЛЕНА ТОЛУОЛОМ С УЧТОМ ИЗУЧЕННОЙ АКТИВНОСТИ
КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
.I. Выбор реактора и определение его основных
размеров.
IV.2. Математическое описание процесса 8 1У.З. Постановка задачи оптимизации процесса и
е решение
1У.4. Принципиальная технологическая схема непрерывного ведения процесса
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В связи с дефицитом бензола и развитием промышленных процессов каталитического риформинга, значительно увеличивших ресурсы толуола, одним из важных алкенилароматических мономеров, который может служить заменителем стирола, а также способствовать получению полимеров с модифицированными свойствами, является винилтолуол. В настоящее время винилтолуол в промышленных масштабах может быть получен двухстадийными способами. Разработан также ряд способов одностадийного получения винилтолуола, которые изза тех или иных недостатков пока не нашли широкого промыш
ленного применения. Ниже приводится краткое описание этих процессов с указанием их недостатков. Кд,С , ХпО , К 5г. Получаемый технический винилтолуол мета, пара и 2 ортоизомера без разделения используют для получения поливинилтолуола. Безвозвратный расход части хлористого алюминия на первой стадии процесса, жесткий технологический режим, большие энергозатраты на разделение продуктов алкилирования, высокая температура на второй стадии являются основными недостатками этого способа получения винилтолуола. С. Получаемую смесь винилтолуолов пара, орто и 2 мегаизомера используют для полимеризации без разделения. Недостатками способа является использование в качестве катализатора на первой стадии коррозионноактивных веществ, что приводит к усложнению технологии процесса и удорожанию аппаратуры, а также применение избытка водяного пара на второй стадии процесса. Этот двухстадийный способ получения винилтолуола находится на стадии разработки. Он включает алкилирование ксилола в боковую цепь и последующую каталитическую конверсию алкилароматического соединения при С на катализаторе, содержащем окись циркония, окись кальция, окись натрия . Этот способ позволяет не проводить ректификацию продуктов алкилирования, а подвергать конверсии всю сумму продуктов, что значительно упрощает технологию. С целью повышения селективности данного процесса продукты конверсии подвергают ректификации с выделением целевых продуктов. Остаток, включающий непрореагировавшие продукты алкилирования, возвращается в исходное сырье 3. Хорошие результаты достигаются проведением конверсии в присутствии этилена с использованием катализатора, содержащего окислы хрома, вольфрама шшмэлибдена, окислы калия или натрия иили окисел магния на носителе 4. Этот катализатор обладает дегидрирующими и диспропорционирующими свойствами, поэтому алкялароматическое соединение подвергается либо одновременному дегидрированию и диспропорционированию, либо последовательному дегидрированию и затем дисцропорционированию с использованием двух катализаторов, расположенных слоями, один из которых обладает дегидрирующими, а другой диспропорционирующими свойствами. Недостатками этих способов являются низкий выход целевого продукта и селективность, высокое давление на первой стадии, высокая температура и трудность разделения продуктов реакции на второй стадии процесса. Все эти недостатки двухстадийных способов синтеза винилтолуола значительно повышают себестоимость получаемого продукта. Поэтому данные способы получения винилтолуола по своим техникоэкономическим показателям не соответствуют перспективным требованиям экономики производства мономеров для синтеза полимеров и сополимеров. Исследования в области химии переходных металлов, проведенные за последние лет, привели к открытию ряда интересных синтезов, которые невозможно осуществить обычными методами органической химии. К их числу относятся реакции ароматического замещения олефиновых углеводородов, в частности, арилированне этилена толуолом в присутствии солей палладияП. Исследована жидкофазная реакция прямого каталитического синтеза винилтолуола из толуола и этилена с участием кислорода и каталитической системы, состоящей из ацетата палладияП и ацетата медиП У5. Выход винилтолуола на исходное сырье вес при8 часовом времени контакта. Прямой синтез винилтолуола из толуола и этилена по сравнению с двухстадийными способами, описанными выше, обладает рядом существенных достоинств одностадийность процесса, относительно низкая температура протекания реакции 0С, отсутствие в продуктах реакции трудноразделимыхкомпонентов.