Файл: Смесь уксусной кислоты с избытком диметиламина пропускается через реактор 1, заполненный дегидратирующим катализатором.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 35
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Из напорного бака 1 исходная смесь реагентов, содержащая уксусную кислоту, этанол и серную кислоту в качестве катализатора, непрерывно поступает на реакцию через расходомер. Она вначале проходит теплообменник 2, в котором нагревается за счет паров, выходящих из ректификационной колонны, и затем поступает на верхнюю тарелку эфиризатора 4. Благодаря обогреву куба колонны острым паром, образующийся этилацетат вместе с парами спирта и воды отгоняется из колонны, а жидкость при движении вниз по тарелкам обогащается водой. Время пребывания реакционной массы в эфиризаторе и соотношение исходных реагентов подбирают такими, чтобы кубовая жидкость содержала только небольшое количество непрореагировавшей уксусной кислоты (в ней остается также вся серная кислота). Эту жидкость выводят из куба и после нейтрализации выводят в канализацию. Пары, выходящие с верха реактора, содержат ≈ 70 % спирта и 20 % эфира. Они направляются на охлаждение и конденсацию в начале в теплообменник 2, где нагревают смесь исходных реагентов, а затем в конденсатор 3. Конденсат из аппарата 2 и часть конденсата из аппарата 3 возвращают на верхнюю тарелку реактора 4. Остальное его количество попадает в ректификационную колонну 5, предназначенную для отделения азеотропной смеси от водного спирта. Куб колонны 5 обогревается при помощи кипятильника 13, а флегму создают в аппарате 6, из которого часть конденсата возвращают на орошение. Кубовая жидкость колонны 5 состоит из спирта (большая часть) и воды. Она отводится из колонны и поступает на одну из нижних тарелок эфиризатора 4, чтобы обеспечить достаточное количество спирта в нижней части этой колонны и добиться более полной конверсии уксусной кислоты. Пары из колонны 5 конденсируются в аппарате 6, откуда часть конденсата идет на орошение, а остальное количество поступает в смеситель 7, где разбавляется примерно равным объемом воды (без этого конденсат не расслоится, так как вода довольно хорошо растворима в смеси эфира со спиртом). Образовавшаяся эмульсия разделяется в сепараторе 8 непрерывного действия на два слоя – верхний, содержащий эфир с растворенным в нем спиртом и водой, и нижний, представляющий собой водный раствор спирта и эфира. Нижний слой возвращают на одну из средних тарелок колонны 5. Эфир-сырец из сепаратора 8 направляют на очистку от воды и спирта. Ее проводят в ректификационной колонне 10 путем отгонки низкокипящей тройной азеотропной смеси эфира, спирта и воды. Часть этой смеси после конденсатора 9 идет на орошение колонны 10, а остальное количество возвращается в смеситель 7. Этилацетат отводят из куба колонны 10 и после охлаждения в холодильнике 11 направляют в сборник 12. |
| Окисление смеси п-ксилола и метил-п-толуилата (в отношении 1 :2) проводится в барботажной колонне 1 с охлаждающими змеевиками при 140-180°С и 0,6-1 МПа. Воздух, предварительно очищенный от примесей и сжатый до рабочего давления, подают в нижнюю часть колонны через распределительную трубу. Барботируя через реакционную массу, он захватывает пары ксилола, которые конденсируются в холодильнике 2, и конденсат возвращается на окисление. Остатки ксилола из отходящего воздуха улавливают активным углем (на схеме не показано). В периодическом процессе окисление заканчивают при остаточной концентрации п-ксилола в реакционной массе 1 % и степени конверсии метил-п-толуилата около 50 %. Оксидат содержит 20-25% п-толуиловой кислоты, 30% ее метилового эфира, 11-15% терефталевой кислоты, 20-25 % ее моноэфира, а также небольшие количества диметилтерефталата и смолистых примесей. Из-за наличия в исходном п-ксилоле примесей его изомеров и этилбензола в оксидате появляются фталевая, изофталевая и бензойная кислоты и их эфиры. Реакционная масса сливается в промежуточный сборник 3, откуда насосом 4 высокого давления непрерывно подается на этерификацию в верхнюю часть эфиризатора 7. Эфиризатор имеет колпачковые тарелки, и жидкость стекает по ним сверху вниз. Противотоком к ней движутся пары метилового спирта, перегретые в испарителе 6. За счет их тепла этерификация идет при 250°С и 2,5 МПа. При этом пары спирта, подаваемого в избытке, уносят образующуюся воду, способствуя более полному завершению обратимого процесса этерификации. Выходящие из аппарата 7 пары метанола и воды полностью конденсируются в конденсаторе 9, и из этой смеси на специальной установке регенерируют метанол. Эфиры, выходящие с низа эфиризатора 7, дросселируют и подвергают вакуум-перегонке при остаточном давлении 133 гПа. Вначале в испарителе 8 отгоняют смесь эфиров от менее летучих смолистых примесей. Легкий погон из ректификационной колонны 10 представляет собой метил-п-толуилат. Он конденсируется в конденсаторе-дефлегматоре 11. Часть его идет на орошение колонны, а остальное количество стекает в сборник 13, откуда направляется на окисление. Эфиры дикарбоновых кислот из куба колонны 10 поступают на вакуум-ректификацию в насадочную колонну 12, где более летучий диметилтерефталат отгоняется от диметиловых эфиров изомерных дикарбоновых кислот («изофталаты»). В конденсаторе-дефлегматоре 14 эфир конденсируется; часть его возвращается на орошение колонны, а остальной продукт стекает в сборник 15. Кубовый остаток из колонны 12 еще содержит значительное количество диметилтерефталата. Его направляют на кристаллизацию из метанольных растворов, на схеме не показанную. «Изофталаты» лучше растворяются в метаноле, и диметилтерефталат отделяют от них в виде кристаллов, возвращая его на ректификацию. Для окончательной очистки от побочных продуктов и получения диметилтерефталата высокой чистоты (99,9%) сырой продукт из сборника 15 подвергают двух-трехступенчатой перекристаллизации из метанольных растворов. Для этого его растворяют в метаноле при 100 °С в автоклавах 16 и 18, отфильтровывают, промывают и отжимают на центрифугах 17 и 19. При этом фильтрат от последующей стадии кристаллизации используется как растворитель для предыдущей, а фильтрат от первой стадии направляется в испаритель-перегреватель 6 и далее на этерификацию. Суммарный выход диметилтерефталата с учетом всех потерь составляет 85-90 %. метанолом. Его используют для получения синтетического волокна лавсан, пленок и электротехнических изделий. |
| Уксусная кислота, этиловый спирт и катализатор (серная кислота) нагреваются в теплообменнике 1 и поступают на верхние тарелки эфиризатора 2. Концентрация катализатора 0,1%. Подвод тепла в низ реактора 2 осуществляется острым водяным паром. С верха реактора отводится азеотроп, который содержит 20% этилацетата, 70% спирта и 10% воды. С низа реактора отводится катализатор и непревращённая уксусная кислота – на нейтрализацию и утилизацию. Азеотроп с верха реактора поступает в теплообменник 1, где он отдаёт своё тепло сырью и поступает в сепаратор 3. Там азеотроп разделяется на два слоя – водный и органический. Более тяжёлый нижний слой, состоящий в основном из воды с небольшим количеством спирта и эфира, возвращается из сепаратора 3 на верхние тарелки эфиризатора 2. Более лёгкий верхний слой, состоящий в основном из эфира с небольшим количеством спирта и воды, из сепаратора 3 дополнительно охлаждается в водяном холодильнике 4 и поступает частично на орошение эфиризатора 2, а остальное количество – на разделение в ректификационные колонны 5 и 9. С низа колонны 5 отводится не превращённый спирт с небольшим количеством воды на нижние тарелки реактора 2 для более полной конверсии уксусной кислоты. Дистиллят колонны 5 – азеотроп такого же состава, что и из реактора – охлаждается и конденсируется в холодильнике 6 и поступает частично на орошение колонны 5, а остальное количество – в смеситель 7. В смесителе азеотроп дополнительно смешивается с водой и затем разделяется на два слоя в сепараторе 8. Более тяжёлый нижний слой – водный раствор спирта и эфира – возвращается в середину колонны 5. Более лёгкий верхний слой – эфир с небольшим содержанием спирта и воды – из сепаратора 8 подвергается дополнительной ректификации в колонне 9. С низа колонны 9 отводят целевой продукт – этилацетат, с верха колонны – азеотроп, который после охлаждения и конденсации в холодильнике 10 частично возвращается на орошение колонны 9, а остальное количество поступает в смеситель 7. Подвод тепла в низ колонн 5 и 9 осуществляется через подогреватели 11 и 12. Недостатком технологии с протонными кислотами является необходимость обязательной нейтрализации и промывки эфира, который в большинстве случаев остаётся в кубе. Это приводит к повышенному расходу реагентов, потере эфира и образованию сточных вод. |
| Смесь уксусной кислоты с избытком диметиламина пропускается через реактор 1, заполненный дегидратирующим катализатором. Продукты реакции, содержащие в своем составе диметилацетамид, воду, диметиламин и уксусную кислоту (присутствует в виде ацетата диметиламина), направляются на разделение в ректификационный блок, состоящий из 4 колонн. В колонне 2 отгоняется диметиламин, направляемый на рециркуляцию. Кубовый продукт колонны 2 поступает затем на питание колонны 3, в которой отделяется водно-аминная фракция. Регенерация диметиламина из водной фракции производится в колонне 4. Выделение товарного технического диметилацетамида из безводного катализата осуществляется в колонне 5. |
| Окисление смеси п-ксилола и метил-п-толуилата (в отношении 1 :2) проводится в барботажной колонне 1 с охлаждающими змеевиками при 140-180°С и 0,6-1 МПа. Воздух, предварительно очищенный от примесей и сжатый до рабочего давления, подают в нижнюю часть колонны через распределительную трубу. Барботируя через реакционную массу, он захватывает пары ксилола, которые конденсируются в холодильнике 2, и конденсат возвращается на окисление. Остатки ксилола из отходящего воздуха улавливают активным углем (на схеме не показано). В периодическом процессе окисление заканчивают при остаточной концентрации п-ксилола в реакционной массе 1 % и степени конверсии метил-п-толуилата около 50 %. Оксидат содержит 20-25% п-толуиловой кислоты, 30% ее метилового эфира, 11-15% терефталевой кислоты, 20-25 % ее моноэфира, а также небольшие количества диметилтерефталата и смолистых примесей. Из-за наличия в исходном п-ксилоле примесей его изомеров и этилбензола в оксидате появляются фталевая, изофталевая и бензойная кислоты и их эфиры.Реакционная масса сливается в промежуточный сборник 3, откуда насосом 4 высокого давления непрерывно подается на этерификацию в верхнюю часть эфиризатора 7. Эфиризатор имеет колпачковые тарелки, и жидкость стекает по ним сверху вниз. Противотоком к ней движутся пары метилового спирта, перегретые в испарителе 6. За счет их тепла этерификация идет при 250°С и 2,5 МПа. При этом пары спирта, подаваемого в избытке, уносят образующуюся воду, способствуя более полному завершению обратимого процесса этерификации. Выходящие из аппарата 7 пары метанола и воды полностью конденсируются в конденсаторе 9, и из этой смеси на специальной установке регенерируют метанол. Эфиры, выходящие с низа эфиризатора 7, дросселируют и подвергают вакуум- перегонке при остаточном давлении 133 гПа. Вначале в испарителе 8 отгоняют смесь эфиров от менее летучих смолистых примесей. Легкий погон из ректификационной колонны 10 представляет собой метил-п-толуилат. Он конденсируется в конденсаторе- дефлегматоре 11. Часть его идет на орошение колонны, а остальное количество стекает в сборник 13, откуда направляется на окисление. Эфиры дикарбоновых кислот из куба колонны 10 поступают на вакуум-ректификацию в насадочную колонну 12, где более летучий диметилтерефталат отгоняется от диметиловых эфиров изомерных дикарбоновых кислот («изофталаты»). В конденсаторе-дефлегматоре 14 эфир конденсируется; часть его возвращается на орошение колонны, а остальной продукт стекает в сборник 15. Кубовый остаток из колонны 12 еще содержит значительное количество диметилтерефталата. Его направляют на кристаллизацию из метанольных растворов, на схеме не показанную. «Изофталаты» лучше растворяются в метаноле, и диметилтерефталат отделяют от них в виде кристаллов, возвращая его на ректификацию. Для окончательной очистки от побочных продуктов и получения диметилтерефталата высокой чистоты (99,9%) сырой продукт из сборника 15 подвергают двух-трехступенчатой перекристаллизации из метанольных растворов. Для этого его растворяют в метаноле при 100 °С в автоклавах 16 и 18, отфильтровывают, промывают и отжимают на центрифугах 17 и 19. При этом фильтрат от последующей стадии кристаллизации используется как растворитель для предыдущей, а фильтрат от первой стадии направляется в испаритель-перегреватель 6 и далее на этерификацию. Суммарный выход диметилтерефталата с учетом всех потерь составляет 85-90 %. метанолом. Его используют для получения синтетического волокна лавсан, пленок и электротехнических изделий. |
| Принципиальная технологическая схема производства изопропилового спирта сернокислотной гидратацией пропилена: 1 — абсорбер; 2 — насос; 3 — дроссельный вентиль, 4 — скруббер; 5 — смеситель-гидролизер, 6 — гидролизноотпарная колонна; 7 — нейтрализатор; 8 — холодильник-конденсатор; 9 — промыватель;10—сепаратор; 11— сборник. Серную кислоту требуемой концентрации подают на верхнюю тарелку абсорбера 1, в нижнюю часть которого направляют олефины, предварительно сжатые до заданного давле- ния. В абсорбере происходит образование алкилсульфатов и их частичный гидролиз. Часть жидкости со средних тарелок колонны насосом 2 передают на верхнюю тарелку. Газ, вы- ходящий из абсорбера 1, содержит брызги кислоты, пары спирта и эфира, поэтому его после снижения давления в дроссельном вентиле 3 промывают в скруббере 4 водой, которая используется затем на стадии гидролиза. Реакционная масса с низа абсорбера 1 проходит редукционный вентиль 3, где ее давление снижается до 0,15 МПа и поступает в смеситель- гидролизер 5, куда подают воду из скруббера 4. Разбавленная масса попадает затем в гидролизно-отпарную колонну 6, где завершается гидролиз алкилсульфатов и отделяются спирт, эфир и полимеры. Пары воды, спирта и полимеров из гидролизера 6 содержат примеси кислотного характера, поэтому их направляют в нейтрализатор 7 тарельчатого типа, в который вводят 5%-ный раствор NаОН. Подачей в нейтрализатор острого пара предотвращается конденсация продуктов реакции. |
% (об.) кислорода и 4-5% (об.) СО2; остальное - инертные примеси (N2, Аг и др.) из исходных газов. Окисление осуществляют в трубчатом реакторе 1 с охлаждением промежуточным теплоносителем; в парогенераторе 3 продуцируется пар с давлением 2 МПа. Горячие реакционные газы, содержащие 1,8-2% (об.) этиленоксида, охлаждают в теплообменнике 2, холодильнике 4 и подают в абсорбер 5, где поглощают водой весь этиленоксид и часть СО2. Газ после абсорбера разделяют на два потока; один идет прямо на рециркуляцию, а другой - в абсорбер 6 на очистку от СО2 водным раствором карбоната калия. На холоду под давлением карбонат поглощает из газа СО2, и этот очищенный газ возвращают в реактор после дожимания компрессором 7 до рабочего давления. Полученный в абсорбере раствор подогревают в теплообменнике 8 обратным потоком абсорбента, дросселируют и направляют в десорбер 9, где при нагревании отгоняется СО2. Регенерированный абсорбент насосом возвращают через теплообменник 8 в абсорбер 6. Водный раствор этиленоксида и СО2 из куба абсорбера 5 дросселируют до 0,5 МПа и через теплообменник 10 подают в отпарную колонну 11, где отгоняются этиленоксид, СО2 и часть воды. Основная масса воды остается в кубе, и после охлаждения в теплообменнике 10 ее возвращают в абсорбер 5. Пары из отпарной колонны 11 направляют в ректификационную колонну 12, где отгоняют СО2 и часть этиленоксида. Оксид поглощают из газа водой в абсорбере 13, возвращая водный раствор в колонну 11. Кубовая жидкость колонны 12 поступает в ректификационную колонну 14, где получают чистый этилен-оксид. |