3. Химизм получения ацетонанила-н

В основу синтеза положена реакция конденсации анилина с ацетоном в кислой среде с получением идентифицированных в настоящее время:

а) целевых продуктов:

• 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (ТМДГХ), (I)

б) побочных продуктов:

• п,п¹-диамино-2,2-дифенилпропан (ДАДФП или ИПБА), (II)

• п,п¹-диаминодифенилметан (ДАДФМ), (III)

• дифениламин (ДФА), (IV)

• метиланилин (МА), (V)

• 2-метилпентен-2-он-4 (окись мезитила), (VI)

• триметилбензол (мезитилен), (VII)

в) неиндентифицированных соединений вторичных аминов (смолы).

В дальнейшем реакционная смесь подвергается полимеризации для получения полимера (ТМДГХ), (VIII)

Химизм процесса описывается следующими известными реакциями:

+ 2(CH₃)₂CO, t, P, HCl

+ 2H₂O

(I)

C₆H₅NH₂

+ (CH₃)₂CO, t, P, HCl

+ H₂O

(II)

+ C₆H₅NH₂, t, P, HCl

– NH – + NH₄Cl

(IV)

C₆H₅NH₂

C₆H₅NH₂

+ CH₂O, t, P, HCl

H₂N – – CH₂ – – NH₂ + H₂O

(III)

+ CH₃OH, t, P, HCl

– NH – CH₃ + H₂O

(V)

+ (CH₃)₂C=CH-CO-CH₃, t, P, HCl

+ H₂O

(I)

+ (CH₃)₂CO, t, P, HCl

(CH₃)₂C=CH-CO- CH₃ + H₂O

(VI)

CH₃

(CH₃)₂CO

+ (CH₃)₂CO, t, P, HCl

+ 3H₂O

(VII)

CH₃ CH₃

CH₃ CH₃

t, HCl

(CH₃)₂ (VIII) (CH₃)₂

H H n, где n=2-4

4. Материальный баланс

4.1 Получение хлористого водорода на установке стриппинга

Загружено:

№ п/п	Наименование загруженных ингредиентов	Мол. масса, г-моль	Мас. доля, %	Масса, кг		Количество вещества, к-моль	Объём, м3 Плотность, кг/м3
				техн.	100%
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Кислота соляная абгазная, в том числе:			730,00			0,64 1149
	Хлористый водород	36,50	30,00		219,00	6,00000
	Вода	18,02	70,00		511,00	28,35738
	Итого загружено:			730,00

Получено:

№ п/п	Наименование полученных веществ	Мол. масса, г-моль	Мас. доля, %	Масса, кг		Количество вещества, к-моль	Объём, м3 Плотность, кг/м3	Выход от теории, %
				техн.	100%
1	2	3	4	5	6	7	8	9
2	Хлористый водород, в			61,94			38,02 1,63	99,84
	том числе:
	Хлористый водород	36,50	99,00		61,32	1,68002		28,00
	Вода	18,02	1,00		0,62	0,03437
3	Азеотроп соляной кислоты, в том числе:			667,70			0,60 1116
	Хлористый водород	36,50	23,56		157,32	4,31022		71,84
	Вода	18,02	76,44		510,38	28,32281
4	Сдувка хлористого водорода, в том числе:			0,36			0,22 1,63
	Хлористый водород	36,50	99,00		0,36	0,00976		0,16
	Вода	18,02	1,00		0,00	0,00020
	Итого получено:			730,00

4..2. Насыщение реакционной смеси хлористым водородом

Мошность производства - 10000 т/год

Количество рабочих дней – 330 дня

Часовая производительность

Содержание основного вещества в готовом продукте 96%

Общий выход продукта в реакции на анилин -96,3% (с учетом циркуляции)

Общий выход продукта в реакции на анилин -70,9% (за один проход)

Разделение анилина по потокам (%)

- свежий 73,67

- с анилиновой фракцией - 19,79

- с кубовыми остатками регенерации толуола – 6,54

Мольное соотношение анилин : ацетон : хлористый водород=1:0,55:0,2

Расчёт.

1. Масса поступающего анилина

В том числе анилина:

Свежего – 909,8*0,7367=670,3

С анилиновой фракцией – 909,8*0,1979=180

С кубовыми остатками регенерации толуола -909,8*0,654=59,5

2. Масса поступающего свежего анилина

670,3/0,9943=674,1

В том числе: анилин 670,3

Примеси 674,1*0,0057=3,8 кг

3. Масса поступающей анилиновой фракции 180/0,6=300

В том числе: анилин – 180

Мономер – 300*0,36=108

Примеси 300*0,04=12

4. Масса поступающих кубовых остатков регенерации толуола

59,5*0,9131=65,2

В том числе: анилин – 59,5

Примеси – 65,2*0,0869=5,7

5. Масс поступающего свежего ацетона

В том числе: ацетон – 315,2*0,99=312,1

Вода -31,5*0,005=1,6

Примеси – 315,2*0,005=1,6

6. Масса поступающего хлористого водорода

В том числе хлористый водород – 72,2*0,9894=71,4

Вода 72,2*0,0106=0,8

Таблица материального баланса насыщения реакционной массы

ПРИХОД	Масс. доля, %	Массовый расход, кг/ч		Плотность, кг/м3	Объем м3
Наименование компонентов		100%	техн.
1.Хлористый водород	100		72,2
Хлористый водород	98,84	71,4
Вода	1,06	0,8
2.      Ацетон свежий			315,2	792	0,398
Ацетон	99
вода	0,5
примеси	0,5
3. анилин свежий			674,1	1022	0,66
анилин	99,43	670,3
примеси	0,57	3,8
4. Анилиновая фракция			300	1027	0,292
анилин	60	180
мономер	36	108
примесси	4	12
5. Куб регенерации толуола			65,2	1032	0,063
анилина	91,31	59,5
примеси	8,69	5,7
Итого:			1426,7

Расход	Масс. доля, %	Массовый расход, кг/ч		Плотность, кг/м3	Объем м3
Наименование компонентов		100%	техн.
1 реакционная масса			1426,7	1027	1,389
анилин	63,8	909,8
мономер	7,6	108
ацетон	21,9	312,1
хлористый водород	5	71,4
примиси	1,6	23
вода	0,2	2,4
Итого:			1426,7

Расчёт

Стадии приготовления реакционной смеси

.Мольное соотношение

анилин : ацетон свеж : ацетон регенирир

1 : 0,97 : 2,12

1. Масса поступающего свежего ацетона

В том числе ацетон 555,9*0,99=550,4

вода 555,9*0,005=2,8

примеси 555,9*0,005=2,8

2. Масса поступающего ацетона регенерированного

В том числе ацетон 1221,2*0,985=1202,9

вода 1221,2*0,01=12,2

примеси 1221,2*0,005=6,1

Таблица материального баланса стадии реакционной массы

ПРИХОД	Масс. доля, %	Массовый расход, кг/ч		Плотность, кг/м3	Объем м3
Наименование компонентов		100%	техн.
1.Реакционная масса	100		1426,7	1027	1,389
анилин	63,8	909,8
мономер	7,6	108
ацетон	21,9	312,1
хлористый водород	5,0	71,4
вода	0,2	23,0
примеси	1,6	2,4
2. Анилин свежий			555,9	792	0,702
ацетон	99	550,4
вода	0,5	2,8
примеси	0,5	2,8	300	1027	0,292
3.Ацетон регенерированный			1221,2	800
ацетон	98,5	1202,9
вода	1	12,2
примеси	0,5	6,1

Приход	Масс. доля, %	Массовый расход, кг/ч		Плотность, кг/м3	Объем м3
Наименование компонентов		100%	техн.
1 реакционная масса			3203,9	1004	3,191
анилин	28,4	909,8
мономер	3,4	108
ацетон	64,5	2065,4
хлористый водород	2,2	71,4
примиси	1,0	31,9
вода	0,5	17,4

Расчёт

Стадии синтеза мономера

1. Конверсия анилина -72,72

2. Селективность по:

Мономеру-82%

Димеру-1,8%

Тримеру-1,5%

Ацетонанилу-12,2%

Диаминодифенилпропан-2,5%

(ДАДФП)

Расчёт

1. Масса превращённого анилина

909,8*0,7272=661,6

В том числе превращенные в

Мономер 661,6*0,82=542,5

Димер 661,6*0,18=12,0

Тример 661,6*0,015=10,0

Ацетонанил 661,6*0,122=80,6

ДАДФП 661,6*0,025=16,5

2. Расчет реакции

93 2*58 173 2*18

Реакции: анилин 542,5

ацетон

Получено: мономер

вода

3. Расчет реакции

2*93 4*58 376 4*18

Реакции: анилин 12

ацетон

Получено: димер

вода

4. Расчет реакции

3*93 6*58 519 6*18

Реакции: анилин 10

ацетон

Получено: тример

вода

5. Расчет реакции

4*93 8*58 642 8*18

Реакции: анилин 80,6

ацетон

Получено: ацетонанил

вода

6. Расчет реакции

2*93 58 226 18

Реакции: анилин 16,5

ацетон

Получено: ДАДФП

вода

7. Расчет реакции

3*58 120 3*18

Реакции: ацетон 34,2

Получено: ацителен

вода

8. Масса превращеного сырья

Анилин 909,8-661,6=248,2

Ацетон 2065,4-676,6-15-12,5-100,6-5,1-34,2=1216,4

ПРИХОД	Масс. доля, %	Массовый расход, кг/ч		Плотность, кг/м3	Объем м3
Наименование компонентов		100%	техн.
1.Реакционная масса	100		3203,9	1004	3,191
анилин	28,4	909,8
мономер	3,4	108
ацетон	64,5	2065,4
хлористый водород	2,2	71,4
вода		17,4
примеси	1,0	31,9
Итого:			3203,9

Расход	Масс. доля, %	Массовый расход, кг/ч		Плотность, кг/м3	Объем м3
Наименование компонентов		100%	техн.
1 реакционная масса			3203,9	1090	2,939
анилин	7,7	248,2
ацетон	38,0	1216,4
мономер	34,9	1117,1
димер	0,7	22,4
тример	0,6	18,6
ацетонанил	4,7	150
хлористый водород	2,2	71,4
вода	8,8	280,9
примеси	2,5	78,9
Итого:			3203,9