Примеры методов увеличения селективности химических процессов - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола
Один из способов повысить селективность - это правильно подобрать катализатор. Рассмотрим этот метод, на примере получения анизола и крезола. Анизол и крезол активно используется в промышленности и сельском хозяйстве. Анизол (метоксибензол) используют, как растворитель для полиграфической и лакокрасочной промышленности, для производства катализаторов, продуктов полимеризации, синтеза присадок к маслам и топливам, пластификаторов и медицинских препаратов. Например, инсектицид метоксихлор (4,4-диметоксидифенилтрихлорметилметан), получаемый конденсацией анизола с хлоралем, является малотоксичным и высокоэффективным препаратом. Кроме того это один из немногих эффективных препаратов для борьбы с колорадским жуком.
При разработке промышленной технологии получения анизола возникает ряд проблем, кроме подбора наиболее селективного катализатора, нужно использовать дорогостоящие и токсичные соединения, исследовать влияния основных параметров на показатели процесса, определить оптимальный технологический режим, изучить механизм реакции. Поэтому широкое применение анизола ограничивается недостаточным объемом промышленного производства. Преобладающая часть известных способов получения анизола имеет препаративное значение.
Наибольший практический интерес представляет процесс алкилирования фенола метанолом, который в зависимости от условий метилирования может быть осуществлен в жидкой или паровой фазе. Предпочтение отдается второму варианту как экономически выгодному и простому в аппаратурном оформлении. Как оказалось самое непростое здесь, это подбор катализатора. Результаты исследований каталитической активности различных образцов оксидных и фосфатных катализаторов в реакции синтеза анизола алкилированием фенола метанолом приведены в таблице 1.1:
К первой группе относится активированный цеолит NaX, на котором наблюдается наиболее высокий выход анизола. Ко второй - оксид алюминия, фосфаты циркония и титана, однако последние два катализатора менее активны и дезактивируются в процессе работы. Наконец, на оксидах магния, железа и ванадия в рассмотренных условиях анизол практически не образуется.
Из всех исследованных катализаторов наибольшую активность в реакции синтеза анизола проявляет активированный NaX катализатор, поэтому он и был выбран для разработки процесса.
Исследование закономерностей процесса алкилирования фенола метанолом на активированном цеолите NaX проводили при температуре 220 - 380 0С, объемной скорости 0,1 - 2,0 ч-1 и молярном отношении фенол : метанол в сырье 1: (1 - 8). Катализатор начинает проявлять активность в реакции метилирования фенола при 220 - 240 0С. Повышение температуры до 320 0С приводит к увеличению конверсии фенола, селективность образования эфира при этом сохраняется на уровне 96% (мол.), т. е. анизол является практически единственным продуктом реакции.
Так же изменение соотношения реагентов, может случить методом повышения селективности. Рассмотрим в качестве примера получение диэтиленгликоля.
Диэтиленгликоль реже используется в качестве антифриза по сравнению с этиленгликолем. Однако скорее это связано не с тем, что он имеет менее подходящие для этой цели свойства (температура замерзания водных растворов и другие характеристики различаются не столь значительно) а с тем, что этиленгликоль является более привычным и доступным продуктом для объема его производства больше. При этом в некоторых случаях применение диэтиленгликоля в смеси этиленгликолем позволяет получать антифризы с более высокими эксплуатационными свойствами.
Диэтиленгликоль используется в качестве избирательного (селективного) растворителя с целью экстракции различных веществ из нефти и нефтепродуктов, таких как ксилол, толуол, бензол, т. к. хорошо растворяет ароматические углеводороды и не способен к растворению парафиновых и нафтеновых углеводородов. Благодаря более высокой растворимости диэтиленгликоль предпочтительней этиленгликоля для этих целей. При этом получаются продукты высокой степени чистоты.
Благодаря высокой гигроскопичности диэтиленгликоль широко используется для удаления водяных паров из газов, прокачиваемых по трубопроводам. Удалять водяные пары необходимо с целью предотвращения образования в трубопроводах конденсата и ледяных пробок. Также с помощью диэтиленгликоля можно очищать газы и от других примесей, например сероводорода и углекислого газа.
Диэтиленгликоль (дигликоль) применяется в качестве сырья при синтезе различных полимерных материалов: ненасыщенных полиэфирных смол, щелочестойких алкидных смол, термостойких и огнестойких полиуретанов, а также используется при синтезе различных модифицирующих компонентов для полимерных материалов: пластификаторов, стабилизаторов, антиоксидантов, активаторов полимеризации, отвердителей эпоксидных смол.
Наиболее распространенной технологией производства дигликоля являются: совместный его синтез с этиленгликолем. В качестве исходных реагентов используются окись этилена и вода.
Технология представляет собой не что иное, как обычную технологию получения этиленгликоля по реакции гидратации окиси этилена, в которой всегда вместе с этиленгликолем получается и дигликоль. При этом варьируя соотношение исходных реагентов можно получать различный выход этих продуктов. Так, например, при мольном соотношении воды и окиси этилена 17:1 соотношение получаемых этиленгликоля и диэтиленгликоля составляет 10:1. А при соотношении воды и окиси этилена 14:1 выход диэтиленгликоля составляет уже 20%. Дальнейшее уменьшение доли воды в реакционной смеси не приводит к увеличению выхода диэтиленгликоля, так как в этих условиях наряду с ним в заметных количествах образуются триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль и другие более высокомолекулярные гликоли [10].
Анализ литературы показал, что существуют различные методы повышения селективности. В основном они все связаны с подбором катализатора или изменением условий проведения процесса в реакционном узле. В литературе практически отсутствует информация о возможном использовании рециркуляции для повышения селективности. В связи с этим целью данной работы является использование рециркуляции для повышения селективности процессов на примере получения анизола и крезола.
Похожие статьи
-
При использовании разомкнутых химико-технологических систем в большинстве случаев принципиально невозможно проведение процессов при практически полной...
-
Введение - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола
Известно в некоторых случаях невозможно достичь высокой селективности химико-технологических процессов. Это происходит вследствие наличия побочных...
-
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...
-
Фенол - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола
Фено?л (оксибензол, устар. карболовая кислота) C6H5OH -- бесцветные игольчатые кристаллы, розовеющие на воздухе из-за окисления, приводящего к...
-
Метиловый спирт [30] - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола
Молекулярная формула CH3OH Молярная масса 32,04 г/моль Внешний вид бесцветная жидкость Свойства Плотность и агрегатное состояние 791,8 кг/м?,...
-
Расчетно-аналитическая часть - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола
Для того чтобы определить в какую сторону направлены реакции, которые протекают в процессе, рассчитаем термодинамику процесса. Расчет термодинамики...
-
Свойства, получение и применение компонентов разделяемой смеси Анизол C7H8O / С6Н5ОСН3 Молекулярная масса: 108.1 Температура кипения: 155°C Температура...
-
О-КРЕЗОЛ - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола
C7H8O/CH3C6H4OH Молекулярная масса: 108.2 Температура кипения: 191°C Температура плавления: 31°C Относительная плотность (вода = 1): 1.05 Растворимость в...
-
Получение синтезированного газа - Анализ и технологическая оценка химического производства
Химические методы переработки нефти проводят при высоких температурах без катализатора (термический крекинг), при высоких температурах в присутствии...
-
Таблица 2 - Структура сырья в производстве метанола, %. Сырье В мире Беларусь и Россия Природный газ 73,8 70,7 Нефть и нефтепродукты 24,4 4,0 Отходы...
-
Производство полимеров - Анализ и технологическая оценка химического производства
Высокомолекулярные соединения получают из мономеров полимеризацией, сополимеризацией, поликонденсацией и методами привитой полимеризации и...
-
Технологическое оформление процесса получения винилхлорида сбалансированным по хлору методом Первой стадией этого комбинированного процесса является...
-
Методы неорганического синтеза - Синтез ацетата натрия ("Горячий лед")
НЕОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, получение неорганических соединений. Как правило, состоит из нескольких последовательных или параллельных процессов -...
-
Методы, применяющиеся для синтеза мультиферроиков - Мультиферроики
Для синтеза мультиферроиков используются различные методы синтеза. К ним относятся: спекание, гидротермальный синтез, соосаждение, золь-гель метод,...
-
Экономические показатели процесса можно улучшить и за счет комбинирования двух других способов производства винилхлорида: из этилена и ацетилена, когда...
-
Процессы, основанные на микробиологической ферментации, разработаны и для получения ряда других органических кислот. Среди них -- глюконовая кислота и ее...
-
Порфиразины с аннелированными шестичленными N - гетероциклами - пиридиновыми и пиразиновыми кольцами, среди которых первыми были синтезированы...
-
Процесс получения винилхлорида сбалансированным методом из этилена состоит из шести стадий: 1. синтез 1,2-дихлорэтана прямым жидкофазным хлорированием...
-
Общее описание метода В настоящее время самым современным и наиболее эффективным с экономической точки зрения является сбалансированный процесс...
-
Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара...
-
Теоретические основы процесса Реакторы смешения - это емкостные аппараты с мешалкой или циркуляционным насосом. Человечество давно пользуется...
-
Процессы окисления. - Методы очистки и получения коллоидных растворов
Наряду с серой в реакциях окисления обычно образуются политио-новые кислоты, главным образом пентатионовая кислота H2S5O6 Реакции двойного обмена....
-
Получение, Применение - Арены. Толуол
Известны следующие способы получения ароматических углеводородов. 1) Каталитическая дегидроциклизация алканов, т. е. отщепление водорода с одновременной...
-
НЕМНОГО О ПРОМЫШЛЕННОМ КАТАЛИЗЕ - Процесс катализа
На всю жизнь запомнилась мне проводившаяся по Энглеру разгонка полученного конденсата, в котором уже в начале опыта бензиновая фракция составляла 67%. Мы...
-
Синтезы на основе ацетилена - Анализ и технологическая оценка химического производства
Ацетилен СН=СН -- газ, легко вступающий в самые различные химические реакции с образованием многочисленных соединений, используемых при получении...
-
Получение спиртов - Химические свойства и характеристики спиртов
Некоторые из показанных выше реакций (рис. 6,9,10) обратимы и при изменении условий могут протекать в противоположном направлении, приводя к получению...
-
Получение магния. - Химический элемент Магний
Преобладающий промышленный способ получения магния - электролиз расплава смеси MgCl2 расплава в безводных MgCl2, KCl, NaCl. Для получения расплава...
-
Получение., Применение. - Свойства фтора как химического элемента
Источником для производства фтора служит фтористый водород, получающийся в основном либо при действии серной кислоты H2SO4 на флюорит CaF2, либо при...
-
1. Спирты реагируют со щелочными металлами (Na, K и т. д.) с образованием алкоголятов: 2R--OH + 2Na 2R--ONa + H2 Реакция протекает не так бурно, как при...
-
Данные для расчета: Основная реакция: (1) Побочные реакции: Рабочий объем катализатора - 24 м3. Расход оксида углерода и метанола на побочные продукты с...
-
Реакторами идеального (полного) смешения называются реакторы непрерывного действия, в которых осуществляется турбулентный гидродинамический режим. В них...
-
Полимерами называют вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из одного или большего числа составных звеньев. Молекулярная масса (число атомов)...
-
Действие на организм, Получение аммиака - Аммиак
Аммиак сильно раздражает слизистые оболочки уже при 0,5%-ном содержании его в воздухе. Острое отравление аммиаком вызывает поражения глаз и дыхательных...
-
В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный...
-
Производство азотной кислоты - Анализ и технологическая оценка химического производства
Безводная азотная кислота HNO3--тяжелая бесцветная жидкость плотностью 1520 Кг/м 3 (при 15° С). Она замерзает при температуре --47° С и кипит при 85°С,...
-
Технология производства соляной кислоты - Анализ и технологическая оценка химического производства
Соляная кислота--бесцветная жидкость, представляющая собой раствор хлористого водорода в воде. Она энергично растворяет многие металлы и их окислы. В...
-
Система усовершенствованных моделей позволяет удовлетворительно воспроизводить кинетику СО-токсичности ДВС при изменении нагрузки, цикловой подачи...
-
Термодинамика - наука о взаимопревращениях различных форм энергии и законах этих превращений. Термодинамика базируется только на экспериментально...
-
Процесс биосинтеза в производственных условиях начинают с получения посевного материала в инокуляторах и посевных аппаратах. Питательная среда для...
-
Подготовка угля к коксованию - Анализ и технологическая оценка химического производства
Коксование-- Процесс сухой перегонки каменных углей при их нагревании до 900--1050° С без доступа воздуха. В результате сложных физических и химических...
Примеры методов увеличения селективности химических процессов - Разработка технологической схемы получения анизола и крезола