2
содержанИК
с.
Сокращения и условные обозначения...........................................................4
Введение............................................................5
1.Решение вопросов ресурсосбережения в производстве
бензойной кислоты...........................................................................12
1.1 Свойства бензойной кислоты и область ее применения................................12
1.2 Получение бензойной кислоты................................14
1.3 Методы разделения оксидата.................................18
1.4 Регенерация катализаторов и утилизация отходов производства
бензойной кислоты...........................................................................19
1.5 Разработка малоотходных ресурсосберстающих технологических схем ректификационного разделения многокомпонентных смесей...........22
1.6 Разделение азеотропных и блнзкокипяших смесей при синтезе технологических схем разделения......................................26
1.7 Создание опытно-промышленного производства бензойной кислоты на ОАО «Алтайхимпром» в г. Яровое............................31
1.8 Цели и задачи работ ы......................................32
2.Методнка анализа и жепернмента.................................~...33
2.1 Очистка веществ............................................33
2.2 Хроматографический анализ..................................34
2.3 Исследование парожидкостного равновесия....................37
2.4 Исследование фазового равновесия жидкоегь-твердое..........38
2.5 Вычислительный эксперимент по ректификации........................................38
3.Термодинамико-топологнческий анализ структуры исходной
смеси н синтез возможных технологических схем разделения....................................41
3.1 Термодинамико-тоиологнческий анализ структуры
фазовой диаграммы исходной смеси......................................................41
3.2 Синтез альтернативных вариантов принципиальных технологических схем разделения оксидата.............................46
3
4. Изучение и математическое описание ларожидкостного
равновесия..............................................................60
4.1 Экспериментальное изучение, математическое описание и моделирование парожидкостного равновесия в системе Т - БА - ЬК -Д - ББ.......................................................60
4.2 Поиск аэеотропного разделяющего агента и обоснование
его выбора........................................................68
5. Оптимизация режимов альтернативных схем
разделения..............................................................76
5.1 Основные положения оптимизации................................76
5.2 Оптимизация схемы разделения оксидата но варианту 1...........79
5.3 Разделение оксидата на колонне периодического действия (вариант 2)..................................................88
5.4 Ректификация оксидата бензойной кислоты в комплексе колонн непрерывного и периодического действия с использованием азеотропной добавки ( вариант 3).............................93
5.5 Разделение оксидата с применением метода азеотропной ректификации на колонне периодического действия (вариант4)..................................................102
5.6 Вариант схемы выделения бензойной кислоты, предусматривающий разделения смеси БК-Д при вариации остаточного давления в колонне (вариант 5)..............................105
5.7 Сопоставление альтернативных вариантов технологических схем разделения..................................................107
5.8 Практическая реализация разработанной технологии.............109
Основные результаты и выводы...........................................111
Литература.............................................................113
Приложение........................................ ••••••••••••••••••••в**•••«• 124
14
1.2 . Получение бетонной кислоты
Основными способами производства бензойной кислоты являются /29-32/:
1 ) жидкофазное каталитическое окисление толуола
кислородосодержащим газом;
2) синтез бензойной кислоты на основе галоидонроизводных толуола;
3) декарбоксилирование фталеного ангидрида;
4) каталитическое окисление ацетофенона кислородосодержащим газом в среде монокарбоновой алифатической кислоты (С2.С4);
5) жидкофазное каталитическое окисление кумола в пропионовой кислоте;
6) синтез бензойной кислоты из хлорбензола, оксида углерода и воды;
7) омыление бензонитрила;
8) карбоксилирование и карбон ил ирован ие бензола;
9) каталитическое окисление толуола воздухом в паровой фазе;
10) жидкофазное каталитическое окисление толуола различными химическими окислителями - соединениями серы; азотной кислотой; соединениями хрома, марганца; гинохлоритом натрия.
Первый способ и его модификации получили наибольшее промышленное развитие и сохранили актуальность до сегодняшнего дня из-за высокой эффективности и экономичности по сравнению с другими методами производст ва бензойной кислоты.
бензойная кислота впервые была получена путем жидкофазного каталитического окисления толуола кислородом воздуха в Г ермании в годы Второй мировой войны. В настоящее время такие технологические схемы действуют для синтеза бензойной кислоты на предприятиях фирм CUIA(«Dow», «Мid-Century», «Standard Oil»), Италии ( Snia-Viscosa») и Японии («Mitsubishi», «Kawasaki»>/33/.
15
В Советском Союзе исследования по разработке промышленных методов получения бензойной кислоты жидкофазным окислением толуола кислородом воздуха в присутствии солевых катализаторов проводились в Государственном научно-исследовательском и проектном институте азотной промышленности и продуктов органического синтеза, Днепропетровском химико - технологическом институте им. Ф.Э.Дзержи нского/1/, во Всесоюзном научно-исследовательском и проектном институте мономеров/34,35/, в Московском институте тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова/363 7,38/. Единственное предприятие по крупнотоннажному производству бензойной кислоты в бывшем Советском Союзе - сланцеперерабатывающий комбинат им. В.И. Ленина в г. Кохтла-Ярве (Эстония)/1/.
Получение бензойной кислоты жидкофазнмм окислением толуола описывается следующим уравнением:
СбН5СН3 + 1,5 02 -> СДЬСООН + Н20 - 163 ккал.
Реакция окисления толуола протекает по цепному механизму с вырожденным разветвлением и представляет собой сложную совокупность последовательных и параллельных элементарных стадий. Активными центрами элементарных реакций являются свободные радикалы различного строения и различной реакционной способности ( СДЬСЬЬОг, С„НиСОО;>, СЛ5СОО , ОМ и др.), причем качественный и количественный составы этих лабильных частиц непрерывно изменяются по мере развития процесса окисления вследствие присутствия н зоне реакции проду ктов химического превращения, которые также участвуют в сложном механизме окисления толуола. При дскарбокс ил иро ванин карбокси-радикалов получаются фенильные радикалы, способные к различным превращениям: рекомбинации при недостатке кислорода в реакционной среде, отрыву атома водорода от молекулы толуола с образованием бензильного радикала, присоединению кислорода, что приводит к образованию побочных продуктов/39-43/.
- Київ+380960830922