Главная -> Словарь

Конверсии реагентов

Во время второй мировой войны тщательно исследовали вольфрам-содержащие катализаторы. Наиболее подходящей оказалась окись вольфрама, активированная окисью цинка и нанесенная на активный силикагель. При соотношении пропилен : водяной пар = 1 : 10, температуре 230—240 °С, давлении 200—250 кгс/см2 и 50%-ной конверсии пропилена за проход можно получить конечный выход изопропилового спирта 95%. Однако выход в единицу времени на единицу объема будет очень низким: 0,8 кг изопропилового спирта на 1 л катализатора в 1 день .

Результаты, полученные Рунге при гидратации пропилена в газовой фазе, представлены в табл. 7. Из таблицы видно, что конверсия пропилена увеличивается при повышении давления и соотношения вода : пропилен. Однако уровень нужного давления зависит от уровня температуры, так как для достижения максимальной конверсии давление должно лежать лишь немного ниже точки насыщения на основании законов термодинамики. Высший предел температуры опять же зависит от активности катализатора.

Зависимость конверсии пропилена в газовой фазе от давления,

В начале 1959 г. появился известный теперь во всем мире процесс Sohio американской фирмы Standard Oil Co. , в котором используются те же исходные материалы — пропилен, аммиак, и кислород воздуха — и получается акрилонитрил в результата 50%-ной конверсии пропилена и аммиака. Уже в 1960 г. фирма пустила в Лайме крупнотоннажную установку.

Для получения однородной фракции пропиленовых тетрамеров смешивают исходный продукт — смесь пропана с пропиленом — с димерной и тримерной частью из циркуляции и полученную смесь доводят до реакции при 170 — 220 °С и давлении 14 — 42 кгс/см2. Температура в различных местах слоя катализатора поддерживается постоянной путем вдувания пропана. Реакционные продукты разделяются перегонкой и тетрамер извлекается как фракция, кипящая при 177—230 °С . Ниже указан расход исходных продуктов и выход реакционных продуктов, получаемых на установке UOP при конверсии пропилена 92,3% :

Научно-исследовательские организации изучили метод жид-кофазной гидратации пропилена при высоких давлениях в присутствии катализатора, приготовленного на основе вольфрама. В последнее время метод прямой гидратации пропилена разрабатывался и был проверен в полупромышленном масштабе при давлении 9—Пат на фосфорнокислом катализаторе. Были получены следующие результаты конверсии пропилена в спирт:

Кроме того, низкий процент конверсии пропилена за один проход вызывает необходимость циркуляции больших количеств сырья, что связано с дополнительными капиталовложениями.

сенные на А12О3 или SiO2. Высокая активность их достигается при 150—400°С, причем для повышения производительности используют давление 1—4 МПа. Процесс проводят в адиабатическом реакторе со сплошным слоем катализатора, который периодически регенерируют, выжигая кокс воздухом при 500 °С. Кроме целевой реакции побочно протекают изомеризация и расщепление олсфи-нов, а также диспропорционированне с участием образующихся продуктов. Однако селективность является высокой, достигая 95—97 % при степени конверсии пропилена 40—45%. Реакционные газы разделяют ректификацией под давлением, возвращая непревращенный пропилен на реакцию.

Синтез изопропилового спирта. Способы прямой гидратации пропилена более разнообразны, чем для этилена. Существует газофазная гидратация с фосфорнокислотным катализатором, аналогичная описанной для синтеза этилового спирта. Ввиду более высок эй реакционной способности пропилена температура реакции составляет «200°С, когда равновесие более благоприятно для гидратации. Поэтому давление при синтезе можно снизить до 2— 3 МПа. При этом, чтобы предотвратить чрезмерное образование диизопропилового эфира, приходится ограничивать степень конверсии водяных паров уровнем 4—5%, что позволяет после конденсации получать 15—20%-ный спирт. Наоборот, степень конверсии пропилена может быть существенно более высокой, что достигается регулированием состава исходной смеси: при синтезе изопро-пнлового спирта, в отличие от гидратации этилена, используют избыток водяного пара и доводят степень конверсии пропилена до 10—12%. Все это существенно улучшает технико-экономические показатели производства по сравнению с прямой гидратацией этилена и тем более с сернокислотным методом.

конверсии пропилена достигает 75—80%. На одной из крупных установок в ФРГ выход спирта и эфира достигает соответственно 94 и 3,5% при сроке службы катализатора 8 месяцев. Синтез осуществляют в колонном реакторе с четырьмя слоями катализатора при прямоточном движении газообразного пропиле-ВсЗа

Технологическая схема синтеза этанола. Из-за малой степени конверсии реагентов и высоких температуры и давления при прямой гидратации этилена важнейшее значение имеют вопросы рециркуляции веществ и экономии энергии. Существующие схемы процессов заметно различаются, в особенности происхождением водяного пара, требуемого для синтеза, и степенью очистки целевого продукта. Водяной пар соответствующих параметров нередко берут со стороны или получают на этой же установке в трубчатой печи. В последнем случае можно организовать водооборот технологической воды. Схема такого процесса изображена на рис. 64.

2. Наиболее летучим компонентом реакционной массы является один из исходных реагентов . Реакцию проводят при 200 — 300 °С с избытком аммиака или амина под давлением, необходимым для поддержания реакционной массы в жидком состоянии. При малой летучести кислоты и амида можно барботировать при атмосферном давлении аммиак, который одновременно выдувает образующуюся воду, способствуя высокой степени конверсии реагентов. Второй вариант обычно применяют и при производстве амидов из сложных эфиров, для чего требуется температура 50 — 100 °С. Так, диметилформамид можно получать при ат-

Получается также небольшое количество других спиртов, альдегидов и ацетона, но селективность реакции по метанолу в присутствии указанных катализаторов является высокой, достигая 95%. Выбор параметров процесса определяется требованиями высокой селективности и интенсивности. Температура зависит главным оэразом от активности катализаторов и может изменяться в пределах 250—420 °С. В зависимости от этого выбирают давление, которое, в соответствии с термодинамическими характеристиками, должно быть тем больше, чем выше температура, и может изменяться от 5 до 20—35 МПа. Очевидно, что снижение давления благоприятно для уменьшения энергетических затрат на сжатие газа. Этому же способствует снижение рециркуляции непревращенного газа, т. е. увеличение фактической степени конверсии реагентов. Однако приближение к равновесной степени конверсии невыгодно из-за падения производительности и селективности. Поэтому фактическую степень конверсии синтез-газа ограничивают величиной 15—20%, что достигается при времени контакта 10—40 с.

конверсии реагентов. Выход отдельных гликолей должен также зависеть от соотношения констант скорости последовательных стадий реакции окиси этилена с водой и образующимися гликолями. Знание этих факторов является весьма важным для правильной организации процесса и достижения оптимальных технико-экономических показателей производства этиленгликоля.

Гетерофазные системы газ - жидкость очень широко используются в органической технологии. Примером могут служить процессы окисления органических соединений молекулярным кислородом, гидрирования, алкилирования, сульфирования и сульфатирова-ния триоксидом серы, реакции гидроформилирования, синтез уксусной кислоты из метанола и СО и др. Основные условия достижения высокой конверсии реагентов, селективности и устойчивости режима заключаются в обеспечении хорошего контакта фаз и теплообмена в реакционной системе.

Для обратимых реакций влияние начальных концентраций на скорость проявляется в большей степени, чем для необратимых. Так, для обратимых реакций, протекающих с увеличением общего числа молей, повышение концентрации реагента увеличивает скорость прямой реакции, но одновременно уменьшается движущая сила процесса из-за снижения равновесия конверсии. Следовательно, для каждой конверсии реагентов необходимо выбирать такую начальную концентрацию реагентов, которая обеспечила бы максимальную скорость превращения.

Одной из самых первых стадий исследования совмещенных процессов является анализ их статики, при котором необходимо определить принципиальные возможности процесса, т. е. выявить предельные конверсии реагентов за один проход при различных их исходных соотношениях и при различных вариантах организации совмещенного процесса. В задачи анализа статики входит также определение состава и количества выделяемых в совмещенном процессе фракций и синтез принципиальных схем процесса.

концентраций по концам колонны и наименьшей конверсии реагентов. После выявления стационарного состояния определяется принципиальная протяженность реакционной зоны. Правило о реализации стационарного состояния базируется на физико-химических основах процесса дистилляции: статической устойчивости и ОПК.

Для достижения полной конверсии реагентов большое значение имеет уровень отбора продуктов из колонны или приемы организации потоков. При сочетании реакции с простой ректификацией чаще всего отбирают два потока — дистиллят и нижний продукт. Однако возможны и варианты, когда протяженность реакционной зоны в направлении какого-либо из отбираемых потоков неопределенная, а проводимая реакция сравнительно медленная. В таких случаях целесообразно один из потоков не отбирать и вести процесс в одноотборном режиме, позволяющем исключить неопределенность протяженности реакционной зоны .

Для быстрых химических реакций реакционная зона может иметь принципиально неопределенную, но реально — конечную протяженность. Тогда необходимость замыкания потока отпадает. Другие варианты организации работы аппарата при Р= О или W= О вытекают непосредственно из анализа статики НСРРП, как обеспечивающие наивысшие конверсии реагентов.

Для организации профиля концентраций, необходимого для достижения максимальной конверсии реагентов, можно также изменять структуру диаграммы фазового равновесия жидкость-пар за счет как введения новых компонентов, так и изменения давления.