Качественные методы анализа - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола

Рециркуляционных реакционно-ректификационных процессов.

При анализе сложных ХТС, характеризующихся большим числом параметров и переменных необходимо исключить часть параметров, изменение которых приводит лишь к количественным, а не к качественным изменениям состояния процесса.

Из теории рециркуляционных систем известно, что для любой обратимой реакции (независимо от ее скорости протекания и величины константы равновесия) в технологической схеме, состоящей из реактора и узла разделения охваченных рециклом, теоретически всегда может быть достигнуто полное превращение реагентов при условии, что узел разделения позволяет выделять в чистом виде продукты реакции и формировать поток рецикла требуемого состава[1].

Таким образом, можно утверждать, что предельные возможности рециркуляционной схемы по достижению заданной конверсии в первую очередь связаны с эффективностью работы блока разделения. В случае использования в блоке разделения процессов ректификации предельные возможности этого блока определяются структурой диаграммы фазового равновесия жидкость-пар и эффективностью по разделению ректификационных колонн[2].

Подобное упрощение математической модели возможно при переходе к анализу предельных ХТС, в которых рассматриваются абстрактные, идеализированные аппараты, функционирующие в режимах, максимально эффективных по отношению к протекающим в них процессам. Сюда следует отнести, например, процесс ректификации в колонне бесконечной высоты, функционирующей в режиме полного орошения, равновесный химический реактор, идеальная теоретическая ступень разделения (для равновесия жидкость-жидкость или жидкость-пар) и т. д. Исследование ХТС с подобными составляющими элементами позволяет установить наиболее общие закономерности рассматриваемого процесса: обусловленные не столько выбором режима функционирования, сколько физико-химическими свойствами рассматриваемой смеси. Поскольку, при подобных допущениях речь идет об абстрактных аппаратах, то рассматриваемую задачу следует формулировать как проверку принципиальной работоспособности ХТС.

Анализ предельных ХТС позволяет ответить на вопрос о принципиальной работоспособности. Под принципиальной работоспособностью здесь будем понимать теоретическую возможность достижения полной (или некоторой заданной) конверсии реагентов и выделения продуктов реакции в чистом виде (или любого заданного качества). При такой постановке задачи можно считать, например, что все ректификационные колонны обладают бесконечной эффективностью по разделению (и, следовательно, имеют бесконечную высоту) а химические реактора могут иметь бесконечный объем Последнее означает, что в предельных ХТС могут использоваться равновесные реактора. Можно предположить, что если при этих допущениях рассматриваемая ХТС окажется неработоспособной, то эта ХТС останется неработоспособной и при любых конечных значениях высот колонн и объема реакторов.

Введение подобных допущений позволяет существенно упростить математическое описание отдельных аппаратов схемы и свести задачу анализа возможных стационарных состояний ХТС к анализу структурных особенностей диаграмм состояния реакционной смеси, таких как диаграмм химического и фазового равновесия.

Более подробно будет рассмотрен промышленный способ получения анизола и крезола. Анизол C6H5OCH3 - бесцветная прозрачная жидкость с приятным запахом, напоминающим запах семян аниса. Хорошо ратворим в этаноле, эфире, бензоле, толуоле, хлороформе. В воде растворяется плохо (1.5г/л). Благодаря индуктивному влиянию метокси-группы вступает в реакции электрофильного замещения легче, чем бензол. При хлорировании образуется смесь 4-хлор, 2,4-дихлор, 2,4,6-трихлоранизолов. Анизол ацилируется уксусным ангидридом или хлорангидридом уксусной кислоты до п-метоксиацетофенона. Возросла потребность различных отраслей промышленности и сельского хозяйства в анизоле (метоксибензоле), который используется как растворитель для полиграфической и лакокрасочной промышленности, для производства катализаторов, продуктов полимеризации, синтеза присадок к маслам и топливам, пластификаторов и медицинских препаратов, как промежуточный продукт при производстве красителей, фармацевтических препаратов, душистых веществ, кроме того, это один из немногих эффективных препаратов для борьбы с колорадским жуком и паразитами [9]. Крезолы (метилфенолы, метилоксибензолы) являются производными фенола, в котором один атом водорода замещен метильной группой. В зависимости от положения метильной группы по отношению к фенольной группе крезолы подразделяются на о - крезол, м - крезол и n - крезол.

Крезрл -- кристаллы, имеющие характерный запах (т. пл. 30,9 °С), труднорастворимый в воде, легкорастворимый в этиловом спирте, ацетоне, бензине, бензоле, хлороформе, в растворах едких щелочей. Он не растворяется в растворах карбонатов щелочных металлов и в аммиаке.

М - Крезол -- жидкость (т. пл. 10,9 °С). м - Крезол растворяется в различных растворителях так же, как и о - крезол.

N - Крезол -- призматические кристаллы (т. пл. 34 °С), которые растворяются почти так же, как и о - крезол.

Действие на организм. Крезолы содержатся в каменноугольной смоле. Они используются для получения смол, красителей, дезинфицирующих средств и т. д. Смесь трех изомеров крезолов является составной частью креозота (очищенной буковой древесной смолы). Смесь крезолов входит в состав креолина (смесь технического мыла и неочищенных крезолов) и лизола (смесь крезолов с калийным мылом). Лизол применяется для дезинфекции медицинского инструментария, а креолин используется в ветеринарии как дезинфицирующее средство.

Однако широкое применение анизола ограничивается недостаточным объемом промышленного производства. Преобладающая часть известных способов получения анизола имеет препаративное значение, кроме того, для его синтеза используют дорогостоящие и токсичные соединения. Наибольший практический интерес представляет процесс алкилирования фенола метанолом, который в зависимости от условий метилирования может быть осуществлен в жидкофазном или парофазном вариантах. Предпочтение отдается второму варианту как более экономичному, перспективному и простому в аппаратном оформлении [10].

Похожие статьи




Качественные методы анализа - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола

Предыдущая | Следующая