Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Стандартизация и сертификация органических продуктов. Учебное пособие
.pdf
имеется змеевик, в который поступает вода для снятия тепла реакции
окисления. Температура по секциям поддерживается в пределах 125 115оС с понижением в каждой секции на 2оС, начиная с верхней секции. Из нижней части колонны 2 реакционная масса окисления (РМО)
под давлением поступает в емкость 12, и далее передается на ректификацию. Содержание ГПК в реакционной массе окисления составляет не
выше 30,5%, содержание продуктов распада не более 3%.
Воздух, при движении противотоком барботирует через жидкость на каждой тарелке реактора, увлекая за собой кумол и побочные
продукты окисления (муравьиная кислота, формальдегид). Оставшийся воздух выводится в атмосферу, пройдя отмывку и щелочную очистку в аппаратах 7, 8,9.
3. Выделение технической ГПК из реакционной массы окисле-
ния. Реакционная масса окисления из емкости 12 через подогреватель
13, где подогревается до температуры 98оС, подается на питание колонны 14, при этом остаточное давление в кубовой части колонны составляет 50 мм рт. ст. Дистиллят колонны 14 (кумол) после конденсаторов 16,19 поступает в емкость 11. Кубовая жидкость колонны 14,
содержащая до 85% ГПК после холодильника 18 поступает в колонну
20. Колонна 20 работает при остаточном давлении в кубовой части не
выше 7 мм рт. ст. и при температуре не выше 98
о
С. Дистиллят колон-
ны (кумол) поступает в емкость 10, а кубовая жидкость - техническая
ГПК после холодильника 23 поступает в емкость 24 и далее на установку получения товарных фенола и ацетона.
Технологическая схема разложения гидропероксида кумола с
получением ацетона представлена на рис.2.6.
Технологический процесс получения ацетона включает следующие стадии:
‒ приготовление катализаторной шихты;
‒ разложение гидропероксида кумола (ГПК);
‒ выделение товарного ацетона.
1. Приготовление катализаторной шихты. Процесс приготовления шихты имеет периодический характер. Шихта готовится в емкости 25 при смешении концентрированной серной кислоты с ацетоном
или с реакционной массой разложения. Содержание серной кислоты
при этом должно составлять 0,2 - 4% масс. Катализаторная шихта из
емкости 25 самотеком подается на всасывающую линию насоса 26 и
далее на разложение в аппарат 27 (разлагатель).
81
Рис. 2.5. Схема получения ацетона (
стадия жидкофазного окисления кумола)
1 – фильтр; 2 – окислительная колонна; 3, 6, 11 – подогреватели; 4, 9, 10, 15, 21, 24
–
82
2. Разложение гидропероксида кумола. Реакция кислотного
разложения ГПК относится к реакциям первого порядка, соответственно кинетика процесса определяется зависимостью от начальной
концентрации ГПК, от температуры реакции и концентрации катализатора. Скорость реакции разложения увеличивается с увеличением концентрации катализатора (серной кислоты) и увеличением температуры
реакции, но при этом образуется значительное количество побочных
продуктов, а в какой-то момент реакция может приобрести спонтанный характер.
Процесс разложения осуществляется в разлагателе 27. Система
разложения включает в себя кроме разлагателя два трубчатых холодильника 28
и насос 26, осуществляющий циркуляцию реакционной
1,2
массы (РМР) в системе для снятия теплоты реакции. В реактор одновременно подаются: ГПК из емкости 24, катализаторная шихта и циркулирующая реакционная масса. Кислотность реакционной массы разложения составляет 0,003 - 0,1 % масс. В присутствии Н2SО4 гидроперекись кумола практически количественно распадается на фенол и
ацетон. Температура в реакторе составляет 60
о
- 65
С. Реакционная
масса разложения после реактора проходит холодильники 28, 29 и самотеком поступает в емкость 30. Далее реакционная масса насосом 31 ,
куда для нейтрализации кислой РМР подается 10%-ный раствор щелочи, поступает в отстойную емкость 32, где отстаивается от солей и
поступает на ректификацию.
83
Рис. 2.5. Схема получения ацетона (стадия разложения гидропероксида кумола
).
25, 30, 43 – емкости; 26, 31, 33 – насосы; 34, 37, 40 – ректификационные колонны;
84
3. Выделение товарного ацетона. Выделение товарного ацето-
на осуществляется в колоннах 34, 37, 40. В колонне 34 из РМР выделяется ацетон ‒ сырец в качестве дистиллята, который после конденсатора 35 частично возвращается в колонну виде флегмы, а основной поток
поступает в колонну 37. Кубовая жидкость колонны 34 ‒ фенол (сырец) направляется на ректификацию для выделения товарного фенола.
Колонна 37 предназначена для выделения из ацетона ‒ сырца легколетучих примесей (альдегидов), образующихся при разложении ГПК. В
эту колонну для отделения альдегидов подается 10%-ный раствор щелочи. Кубовая жидкость колонны 37 (ацетон – сырец) поступает в колонну 40 для выделения товарного ацетона. Дистиллят (пары товарного ацетона) колонны 40 поступают в дефлегматоры 41, охлаждаемые
оборотной водой. Из дефлегматора 41 товарный ацетон поступает в
емкость 43. Часть товарного ацетона возвращается на флегму.
Области применения. Ацетон находит свое применение в двух
принципиально противоположных областях:
‒ в качестве полупродукта (70 % от общего объема производ-
ства) ацетон используют в производстве метилметакрилата (сырья для
производства оргстекла), бисфенола А (сырья для производства поликарбонатов), а также в производстве гликолей и высокомолекулярных
спиртов;
‒ в качестве растворителя (20% от общего объема производства) ацетон применяется в производстве ацетатного волокна, в качестве компонентов лаков и политур, в производстве некоторых фармацевтических препаратов и хлороформа.
Лабораторая работа
СЕРТИФИКАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ АЦЕТОНА
НА СООТВЕТСТВИЕ ТРЕБОВАНИЯМ ГОСТ 2768
Цель работы: проведение сертификационных испытаний аце-
тона и оценка соответствия продукта требованиям ГОСТ 2768-84.
Технические требования. Технический ацетон должен быть
изготовлен в соответствии с требованиями настоящего стандарта по
технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке. По физико-химическим показателям технический ацетон должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл.2.6.
85
Таблица 2.6
Наименование
показателя
Норма
Метод
анализа
Высший
сорт
1 сорт
2 сорт
Внешний вид
Бесцветная прозрачная жидкость
По п. 3.1
Массовая доля
ацетона, %, не менее
99,75
99,5
99,0
По п. 3.2
Плотность, г/см3
0,789‒
0,791
0,789‒
0,791
0,789‒
0,792
По ГОСТ
18995.1
Массовая доля воды,
%, не более
0,2
0,5
0,8
По п.3.4
Массовая доля ме-
тилового спирта, %,
не более
0,05
0,05
Не норми
руют
По п. 3.5
Массовая доля кис-
лот в пересчете на
уксусную кислоту,
%, не более
0,001
0,002
0,003
По п. 3.6
Устойчивость к
окислению марганцовокислым калием,
ч, не менее
4
2
0,75
По п. 3.7
Требования к физико-химическим показателям ацетона
П р и м е ч а н и е. В техническом ацетоне 1-го сорта, получаемом при производстве перекиси водорода из изопропилового спирта,
допускается массовая доля метилового спирта не более 0,15 %.
Методы анализа:
Определение внешнего вида. Анализируемый ацетон, налитый
в цилиндр или пробирку из бесцветного стекла, по внешнему виду не
должен отличаться от дистиллированной воды, налитой в такой же
цилиндр или пробирку и в том же объеме, при рассмотрении сверху
вниз в направлении оси сосуда на белом фоне при дневном свете. Высота налитого слоя жидкости должна быть 15-20 см;
Определение массовой доли ацетона. Массовую долю ацето-
на определяют расчетным или индикаторным методом. При разногласиях в оценке массовой доли ацетона определение проводят расчетным методом.
86
Расчетный метод. Массовую долю ацетона рассчитывают,
вычитая из 100% сумму массовой доли метилового спирта, определяемой методом газожидкостной хроматографии, и воды. Массовую долю
ацетона (X) в процентах вычисляют по формуле
Х = 100 ‒ (Х2 + Х3),
где Х
Х
– массовая доля воды, найденная по п.2.4., %;
2
– массовая доля метилового спирта, найденная по п. 2.5., %.
3
Индикаторный метод. Метод состоит во взаимодействии аце-
тона с солянокислым гидроксиламином с образованием оксима и соляной кислоты, количество которой определяют титрованием гидроокисью натрия. Используется следующая аппаратура и реактивы:
‒ колба Кн-1-250-29/32 ТС по ГОСТ 25336;
‒ пипетки 8–2–0,2; 1(2)–2–1 и 6(7)–2–25 по НТД;
‒ бюретка 5–2–50 или 3–2–50 по НТД;
‒ цилиндр 1(3) – 50 по ГОСТ 1770;
‒вода дистиллированная по ГОСТ 6709;
‒ бромфеноловый синий (индикатор), раствор с массовой долей
0,04 %, готовят по ГОСТ 4919.1;
‒ гидроксиламин солянокислый по ГОСТ 5456, раствор с мас-
совой долей 20% (применяют через 2 ч после приготовления);
‒ натрия гидроокись по ГОСТ 4328 или калия гидроокись по
ГОСТ 24363, раствор концентрации (NaOH) или (КОН) = 0,5 моль/дм3
(0,5 н.).
Проведение анализа. Около 0,8 г (1 см3) ацетона помещают в
предварительно взвешенную коническую колбу с притертой пробкой
вместимостью 250 см3, содержащую 15 см
гидроксиламина и 15 см
3
воды, отмеренных пипеткой, и снова взвеши-
3
раствора солянокислого
вают. Результаты взвешивания в граммах записывают до четвертого
десятичного знака. Перед прибавлением ацетона в колбу с раствором
гидроксиламина пипетку с ацетоном снаружи обтирают кусочком
фильтровальной бумаги, затем конец пипетки приближают к уровню
раствора и быстро сливают ацетон в раствор. Колбу закрывают пробкой, содержимое перемешивают вращательным движением до тех пор,
пока жидкость не перестанет подниматься по стенкам колбы. По разнице взвешивания определяют массу навески ацетона.
К содержимому колбы прибавляют 0,2 см
3
раствора бромфено-
лового синего и титруют раствором гидроокиси натрия или гидрооки-
87
си калия до исчезновения зеленого оттенка и появления голубоватосиней окраски, наблюдаемой в проходящем свете на белом фоне.
Одновременно готовят контрольный раствор. Для этого в ко-
ническую колбу помещают 35 см3 воды, 15 см3 раствора солянокислого
гидроксиламина, прибавляют 0,2 см
3
раствора солянокислого бромфе-
нолового синего и титруют в тех же условиях теми же реактивами.
Обработка результатов. Массовую долю ацетона (Х1) в про-
центах вычисляют по формуле
где V – объем раствора гидроокиси натрия или гидроокиси ка-
лия концентрации точно 0,5 моль/дм3, израсходованный на титрование
пробы ацетона, см
3
;
V1 - объем раствора гидроокиси натрия или гидроокиси калия
концентрации точно 0,5 моль/дм3, израсходованный на титрование в
контрольном опыте, см
3
;
0,02904 - масса ацетона, соответствующая 1 см3 раствора гид-
роокиси натрия или гидроокиси калия концентрации точно 0,5
моль/дм
3
, г;
m – масса навески ацетона, г.
Результат округляют до второго десятичного знака для продук-
та высшего сорта и до первого десятичного знака для продукта первого
и второго сортов.
За результат анализа принимают среднее арифметическое ре-
зультатов двух параллельных определений, абсолютное расхождение
между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 1 %;
Определение плотности. Плотность определяют по ГОСТ
18995.1. с помощью пикнометра. Плотность продукта – это масса объемной единицы, выраженная в г/см
3
. Используется следующая аппара-
тура и реактивы:
‒ пикнометр стеклянный по ГОСТ 22524 –77, типов ПЖ-2 и
ПЖ-3, вместимостью 5, 10, 25 и 50 см3 или другие типы пикнометров,
позволяющие проводить определение с такой же точностью (конкретная вместимость и тип пикнометра указываются в стандартах на
продукт);
‒ воронка В–25–38 или В–36–50 ХС по ГОСТ 25336 – 82;
‒ пипетка по ГОСТ 20292–74, исполнения 1, 2 или 3 вместимо-
стью 5 и 10 см
3
;
88
‒ термометр 4-Б 2 по ГОСТ 215 – 73 или другого типа с ценой
деления 0,1°С, позволяющий измерять температуру от 0 до 50°С;
‒ термостат;
‒ бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026 –76,
марки ФБ или ФС;
‒ вода дистиллированная по ГОСТ 6709, свежепрокипяченная и
охлажденная;
‒ калий двухромовокислый по ГОСТ 4220;
‒ кислота серная по ГОСТ 4204;
‒ смесь хромовая; готовят следующим образом: 5г двухромо-
вокислого калия растворяют в 25см
3
воды и прибавляют 5см
3
серной
кислоты;
‒ эфир этиловый по ГОСТ 6265;
‒ спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ
18300, высший сорт;
‒ летучий растворитель такой чистоты, который не оставляет
после испарения сухого остатка (например, ацетон);
‒ весы лабораторные 2-го класса точности по ГОСТ 24104 с
наибольшим пределом взвешивания 200 г. (Измененная редакция, Изм.
№ 1, 2).
Подготовка к испытанию. Перед испытанием пикнометр про-
мывают последовательно растворителем для удаления следов испытуемого вещества, затем хромовой смесью, водой, спиртом, эфиром, высушивают струей воздуха до постоянной массы и взвешивают (результат взвешивания в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака). Высушивать пикнометр нагреванием не допускается.
Проведение испытания. Пикнометр заполняют с помощью во-
ронки или пипетки дистиллированной водой немного выше метки (для
типа ПЖ-2) или доверху (для типа ПЖ-3), закрывают пикнометр пробкой (только типа ПЖ-2) и выдерживают в течение 20 мин в термостате,
в котором поддерживают температуру (20±0,1)°С.
Пикнометр типа ПЖ-2 рекомендуется выдерживать до посто-
янной температуры при погружении его на такую глубину, чтобы уровень жидкости в термостате находился на несколько миллиметров выше метки пикнометра. Пикнометр типа ПЖ-3 рекомендуется выдерживать до постоянной температуры на такой глубине, чтобы уровень
жидкости в термостате был на несколько миллиметров ниже горлышка
пикнометра. При (20±0,1)°С уровень воды в пикнометре доводят до
метки (для типа ПЖ-2), быстро отбирая излишек воды при помощи
89
пипетки или свернутой в трубку полоски фильтровальной бумаги, или
добавляя водой до метки. Пикнометр снова закрывают пробкой и выдерживают в термостате еще 10 мин, проверяя положение мениска по
отношению к метке. При необходимости операцию доведения до метки повторяют. В пикнометре типа ПЖ-3 вода выступает из капилляра и
избыток ее осторожно удаляют фильтровальной бумагой, затем пикнометр вынимают из термостата, вытирают снаружи досуха мягкой
тканью без следов волокон на стекле, затем взвешивают (результат
взвешивания в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака). При использовании пикнометров другого типа условия
проведения испытания должны быть указаны в нормативнотехнической документации на конкретный продукт.
Пикнометр освобождают от воды, высушивают, ополаскивая
последовательно спиртом и эфиром, удаляют остатки эфира струей
воздуха, заполняют испытуемой жидкостью и затем проводят те же
операции, что и с дистиллированной водой. При этом для прозрачных
и светлоокрашенных жидкостей уровень устанавливают по нижнему
краю мениска; для мутных и темноокрашенных - по верхнему краю
мениска. В последнем случае уровень воды в пикнометре также устанавливают по верхнему краю мениска.
Обработка результатов. Относительную плотность испытуемой жидкости при 20°С, т.е. отношение массы заданного объема испытуемой жидкости при 20°С к массе такого же объема дистиллированной воды при 20°С, вычисляют по формуле
где т
– масса пикнометра с испытуемой жидкостью, г;
1
т
– масса пустого пикнометра, г;
b
т
– масса пикнометра с водой, г;
2
A – поправка на аэростатические силы, вычисляемая по форму-
ле
А=0,0012·V,
где 0,0012 – плотность воздуха при 20°С, г/см3;
V – объем пикнометра, см3.
Плотность испытуемой жидкости при 20°С в граммах на куби-
ческий сантиметр, вычисляют по формуле
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]