- •Содержание
- •Глава 1 Получение хлорбензола
- •Глава 2 Технологическая и эксплуатационная характеристика процесса
- •Введение
- •Глава 1. Получение хлорбензола
- •1.1 Основные физико–химические свойства сырья, полупродуктов и готовой продукции
- •1.2 Методы получения хлорбензола
- •1.3 Основные сведения о механизме процесса
- •1.4 Теоретические основы принятого метода
- •Г лава 2. Технологическая и эксплуатационная характеристика процесса
- •2.1 Подробное описание технологической схемы производства
- •2.2 Охрана окружающей среды. Отходы производства и их использование
- •2.3 Техника безопасности, противопожарные мероприятия и охрана труда
- •Заключение
- •Список литературы Книги
- •Ресурсы Internet
1.4 Теоретические основы принятого метода
Хлорбензол получают прямым хлорированием бензола. Процесс состоит из следующих стадий:
1 стадия – Подготовка сырья, включающая очистку бензола от сернистых соединений (тиофен, сероуглерод) моноэтаноламином методом хемабсорбции и тщательную осушку. Необходимо очищать бензол от сернистых соединений, так как тиофен при взаимодействии с хлорным железом и бензолом образует осадок, который не растворяется в бензоле и хлорбензоле, вызывая дезактивацию катализатора, загрязняя аппаратуру и трубопроводы, а присутствие сероуглерода в бензоле влияет на качество продукта – монохлорбензол получается окрашенным, приобретает кислую реакцию, и содержит соли железа. Имеющаяся в бензоле влага, которая гидролизует хлорное железо, что вызывает значительное усиление коррозии оборудования и трубопроводов. Осушку бензола обычно проводят путём азеотропной перегонки.
2 стадия – Хлорирование бензола. Процесс протекает по следующей реакции:
C6H6 + Cl2C6H5Cl + HCl
хлорбензол
Наряду с основной реакцией идут побочные реакции с образованием полихлоридов:
C6H6 + 2Cl2 C6H4Cl2 + 2HCl
C6H6 + 3Cl2 C6H3Cl3 + 3HCl и др.
Процесс хлорирования протекает по цепному–ионному механизму в три стадии на катализаторе FeCl3.
1. Зарождение цепи:
FeCl3 + Cl2 FeCl4– + Cl+
2. Развитие цепи:
С6H6 +Cl+ C6H5Cl + H+
3. Обрыв цепи:
FeCl4– + H+ FeCl3 + HCl
Мольное соотношение бензола и хлора поддерживают, равным 3,5 ÷ 1:1, а содержание хлорбензола примерно равно 40%. Процесс хлорирования идёт при температуре 75–830С. На 1т образовавшегося хлорбензола берётся 1,5т бензола на испарение и избыточное количество бензола с таким расчётом, чтобы в продуктах реакции оставалось до 65% не прореагировавшего бензола. Процесс хлорирования бензола осуществляется в хлораторе (аппарат колонного типа, изнутри футерован кислотоупорными плитками, верхняя часть расширена и служит брызгоуловителем). Хлоратор наполнен керамическими кольцами и стальной стружкой. Через насадку пропускают хлор, при этом образуется FeCl3, который является катализатором. Затем в нижнюю часть хлоратора подаётся бензол и хлор. Образующийся при хлорировании бензола хлористый водород вместе с парами бензола, хлорбензола, остатками влаги и газообразными примесями, содержащимися в хлоре, отводят в самой верхней части хлоратора. Из отходящих газов выделяют бензол, для чего их подвергают двухступенчатому охлаждению. В первой ступени газы охлаждают до 300С, при этом конденсируется около 90% содержащегося в них бензола. Во второй ступени при –20С из газов дополнительно выделяется более 9% бензола. Из расширенной части хлоратора непрерывно отбирают жидкие продукты реакции – смесь хлорбензола, бензола, полихлоридов, хлорного железа, хлористого водорода, растворённого в жидкости и др.
3 стадия – Выделение хлорбензола из продуктов реакции методом ректификации в двухколонном ректификационном агрегате. В первой ректификационной колонне отделяется бензол от продуктов реакции. Температуру колонны поддерживают в пределах 113–1410С в кубовой части и 75–810С – в верхней части, колонна работает под атмосферным давлением. Дистиллят, отгоняемый из колонны, содержит 99,5% бензола и 0,5% хлорбензола. Из кубовой части колонны непрерывно вытекает хлорбензол–сырец, содержащий 0,15–0,25% бензола и 3,5–4,5% полихлоридов. Во второй ректификационной колонне отгоняют товарный хлорбензол от полихлоридов. В верхней части колонны поддерживается остаточное давление 200 мм рт. ст., что позволяет применять для обогрева кипятильника пар низкого давления. Получаемый хлорбензол содержит 0,3–1,1% полихлоридов и около 0,3% бензола. В смеси полихлоридов, вытекающей из куба, содержание хлорбензола обычно не превышает 10%.1
4 стадия – Очистка хлорида водорода от бензола. Из хлористого водорода, образующегося при хлорировании бензола, получают соляную кислоту. Его можно также применять и для окислительного хлорирования бензола в хлорбензол:
С6H6 + HCl + 0,5O2 C6H5Cl + H2O
хлорбензол