Лекция 21. Изомеризация и деалкилирование аренов

=============================================================

Изомеризация. Цель—дополнительное получение наиболее ценных изомеров: о- и n-ксилолов из ксилольных фракций.

Процесс обратимый. В равновесной смеси в интервале Т=25—500⁰С содержится 52—60% мета-ксилола, что указывает на его высокую термостабильность.

С гомогенным катализатором кислотного типа (наиболее активен АlCl₃ ) у реакция в жидкой фазе идет уже при 50⁰С.

С гетерогенным алюмосиликатным катализатором реакция в газовой фазе проводится при 400-500⁰С.

В промышленности процесс изомеризации ксилолов комбинируют с разделением соответствующих фракций;

1 стадия - отгонка более летучего этилбензола от смеси ксилолов;

2 стадия — отгонка из смеси исходных и изомеризованных ксилолов м- и n-ксилолов (от о—ксилола - готового продукта в кубовом остатке) с дальнейшим разделением их на установке кристаллизации (-70⁰С) и центрифугированием (м-ксилол в маточном растворе 75— 85%; n-ксилол в твердом продукте 70-80%);

3 стадия — изомеризация м—ксилолов (маточный раствор) с после­дующей ректификацией (отгонка побочных продуктов — бензол, толуол, полиметилбензолы) и частичным возвратом на колонну отгонки 2 стадии;

4 стадия — кристаллизация расплава твердого продукта и выделение

n-ксилола центрифугированием (т. к. в маточном растворе содержится еще много n—ксилола его возвращают на кристаллизацию 2 стадии).

Диспропорционирование толуола проводится с теми же катализатора­ми, но при более жестких условиях (например, на алюмосиликатном катализаторе при Т=350-530⁰С и Р=1-1,2 МПа в присутствии водорода, препятствующего коксообразованию). Применяется для превращения избыточного толуола в бензол и ксилолы.

Адсорбция n—ксилола цеолитами (Парекс-процесс, аналогичный про­цессу адсорбции парафинов).

Деалкилирование толуола и метилнафталинов — процесс нашел приме­нение ввиду их избытка и дефицита бензола и нафталина. Основан на деструктивной гидрогенизации (гидрогенолиз) с расщеплением С—С связи между бензольным ядром и алкильной группой:

С₆ Н₅ – СН₃ + Н₂  С₆ Н₆ + СН₄

Термический процесс: Т=700—760⁰С; Р=4-5 МПа; избыток Н = 4:1.

Выход бензола до 98% (от теоретического).

Каталитический процесс: Т=580-620⁰С; Р=3-10 МПа;

Катализаторы — не затрагивающие аромати ческое ядро (оксиды Мо, Со, Сr на оксиде AL) Выход бензола до 95% (от теоретического)

Графические зависимости; [3, с. 8,18,23];

Технологические схемы: [2,с.42-43; 4, с. 16-20, 22,36-33].

Тема 5. Производство ацетилена

============================================================

Лекция 22. Свойства и применение ацетилена

============================================================

Ацетилен — бесцветный газ со слабым эфирным запахом. Растворим в воде более, чем другие углеводородные газы (при 20⁰С 1:1 об.).

Хорошо растворим в органические жидкостях — объем ацетилена на 1 объем растворителя; в метаноле - 11,2; в ацетоне - 23; в диметилформамиде - 32; в N—метилпирролидоне — 37.

Растворимость ацетилена имеет важное значение при его получении и выделении из смесей с другими газами, а также при хранении в баллонах (растворитель—ацетон). Пределы взрываемости: с воздухом 2,8 - 81%. об.; с кислородом 2,8-78% об. Разложение при инициировании (искра, трение, перегрев) идет даже без кислорода. При высоком давлении (0,2 МПа) детонирует со скоростью > 1000 м/с. С медью образует взрывоопасные ацетилениды.

Методы предохранения от взрыва: разбавление инертным газом -азотом (рис. 22.1); ограничение давления(0,2 МПа) ; применение компрессоров с низкой степенью сжатия и температурой после каждой ступени не > 100⁰С; повышенный запас прочности при расчете аппа­ратуры; предохранительные устройства — мокрые огнепреградители (башни с насадкой, орошаемые водой, гидравлические затворы);предохранительные мембраны.

Рис.22.1 — Зависимость максималь­ного безопасного давления от концентрации ацетилена в смеси с азотом.