WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Температура, фенолят п-кумилфенолят фенолят п-кумилфенолят °С натрия натрия натрия натрия 20 99,6 16,5 23,5 26,40 - 35,5 34,3 65,60 не огра- 56,8 60,0 более 140,80 ниченно 86,2 124,0 более 159,Таблица 2.Степень извлечения компонентов ацетофеноновой фракции щелочной экстракцией в экстрактный раствор в присутствии различных растворителей (температура процесса 60 °С, концентрация раствора гидроксида натрия 10 мас.%, количество растворителя 100 мас. % от исходного сырья) Наименование Растворитель компонентов Диизопропило- Бензол Толуол Кумол ацетофеноновой вый эфир фракции Степень извлечения, % Фенол 98,5 99,0 98,7 98,Кумилфенолы 20,0 25,2 28,6 28,Ацетофенон 5,17 5,11 5,16 5,Димеры а-метилстирола и неидентифицированные 2,05 1,98 2,03 1,соединения Известно, что феноляты натрия в водных растворах подвергаются гид140 1,1- фенол 120 1,ролизу, в результате чего в процессе щелочной экстракции в системе присут3 2 - п-кумилфенол 3 - фенолят натрия 100 1,ствуют как фенолы, так и их феноляты, которые распределяются в соответст4 - п-кумилфенолят 80 0,вии с их коэффициентами распределения между водной и органической (кунатрия 60 0,мольной) фазой. Экспериментально установлено, что коэффициенты распре40 0,деления фенолятов натрия между кумолом и водой значительно больше коэф20 0,фициентов распределения соответствующих фенолов (рис. 2.1), и поэтому 0 0,степень извлечения фенола и кумилфенолов в процессе щелочной экстракции 20 40 60 обратно пропорциональна степени гидролиза соответствующих фенолятов наТемпература, °С Рис. 2.1. Влияние температуры на коэффициенты распределения фенола, п-кумилфенола, и их фенолятов натрия между водой и кумолом фенолята и п кумилфенолята натрия фенола и п кумилфенола Коэффициент распределения Коэффициенты распределения трия (в водный раствор феноляты переходят гораздо в больших количествах, нежели их фенолы). Сравнение значений констант диссоциации фенола Д ( KФ = 1,52•10-10) и п-кумилфенола (полученное автором экспериментально:

Д K = 4.72•10-12), позволило установить, что фенолят натрия в отличие от ПКФ п-кумилфенолята слабо подвержен гидролизу, и поэтому степень извлечения фенолята натрия в водную фазу зависит, главным образом, от изменения его коэффициента распределения. Пара-кумилфенолят натрия, по сравнению с фенолятом натрия в большей степени подвержен гидролизу и поэтому степень его извлечения в водную фазу зависит и от степени его гидролиза, и от изменения коэффициентов его распределения. Различная степень гидролиза фенолята и п-кумилфенолята натрия обусловила значительные отличия влияния технологических факторов (рис. 2.2) на степени извлечения в водную – экстрактную - фазу фенола и кумилфенолов (из которых доля п-кумилфенола составляет свыше 80%).

Анализ технологической 6схемы действующей установки переработки 5 фенольной смолы показал, что выделение фенола и кумилфенолов из экс10, 21,0 32, трактного раствора фенолятов можно проводить в 0реализованном она гидроксида 70,0 82,0 94,0 этой усКонцентрация раств ра o о (количество кумола натрия, мас.% (температура 88 С, тановке Температура, С рация гидроксида узле обесфеноливания сточных вод производства фенола и ацетона, 232%, концент количество кумола 232%) натрия 27 мас.%) также содержащих феноляты натрия (рис. 2.3). Согласно действующей техноо логии в этом узле феноляты натрия нейтрализуются серной кислотой и извлеРис. 2.3. Блок-схема установки переработки фенольной смолы каются из водного солевого раствора экстракцией Степени извлечения диизопропиловым эфиром.

компонентов:

Извлеченные фенольные соединения, после регенерации эфира, направляются 1-фенол, на стадию фракционирования фенольной смолы, где выделяется фенол в со60 2-кумилфенолы, 3- сумма фенола и ставе фенольной фракции и кумилфенолы в составе кумилфенольной фраккумилфенолов, ции. Такая схема организации потоков позволит за счет извлеченных из 4 - ацетофенон, ацетофеноновой фракции дополнительных количеств фенола и кумилфенолов 6 5- димеры увеличить выход фенольной и кумилфенольной фракций.

а-метилстирола и 4 неидентифициро0 100 200 300 400 ванные компоненты, Количество кумола %, от исходного сырья.

6 - степень гидролиза о (температура 88 С, концетрация фенолятов натрия.

гидроксида натрия 27 мас.%) Рис. 2.2. Влияние технологических факторов на степень извлечения компонентов ацетофеноновой фракции в экстрактный раствор процесса щелочной экстракции и степень гидролиза фенолятов натрия степень гидролиза фенолятов, % Степень извлечения компонентов и степень гидролиза фенолятов, % Степень извлечения компонентов и и степень гидролиза фенолятов,% C тепень извлечения компонентов Необходимо отметить, что ацетофенон с фенолами образует азеотропные смеси, которые по действующей технологии выводятся из фенольной смолы в составе ацетофеноновой фракции. Увеличение содержания ацетофенона по отношению к фенолам в фенольной смоле приведет к увеличению выхода ацетофеноновой фракции и снижению выходов целевых фенольной и кумилфенольной фракций за счет образования вышеуказанных азеотропов. Поэтому условия проведения процесса щелочной экстракции должны (помимо высокой степени извлечения фенолов) обеспечивать содержание ацетофенона в экстрактном растворе, при котором соотношение количества фенольных соединений к количеству ацетофенону будет не меньше этого соотношения в фенольной смоле, подаваемой на узел ее фракционирования.

Различное влияние технологических факторов на степени извлечения фенола и кумилфенолов, а также ограничение накладываемое на качество экстракта потребовало для поиска оптимальных условий процесса щелочной экстракции применения метода математического планирования эксперимента.

Целевыми функциями при математическом планировании эксперимента являлись суммарная степень извлечения фенольных соединений в экстрактный раствор (2.1) и соотношение массы фенольных соединений к массе ацетофенона в этом растворе (2.2).

SТ,С,N=77,8608+3,5315•T+1,65946•C-3,1425•N-2.5608•T2-1.6650•C2-1.8238•N2-1.7996•T•N, (2.1) PТ,С,N=6,2785+0,55607•T-1.3105•C-2.,0836•N-0.0818•T2-0.2357•C2+ +0.15474•N2-0.4221•C•N, (2.2) где T, C, N – кодированные значения температуры, концентрации раствора гидроксида натрия и количества кумола рассчитываемые по формулам:

t - 88 c - 27 n - T=,C=N=,, 3,57 2,97 где t – температура процесса, °С; c - концентрация водного раствора гидроксида натрия, мас.%; n- удельное количество кумола, мас.% от исходного сырья.

Анализ уравнения (2.1) показал, что зависимость суммарной степени извлечения фенольных соединений в экстрактную фазу от исследованных факторов носит экстремальный характер, что объясняется показанным выше антибатным влиянием степени гидролиза фенолятов натрия и коэффициентов их распределения. Поиск оптимальных значений факторов, при которых достигается максимальная суммарная степень извлечения кумилфенолов и фенола из ацетофеноновой фракции, при закрепленном качестве экстракта осуществлялся градиентным методом двух производных. В качестве функции ограничения по качеству экстракта использовалось неравенство:

PT,С,N>2.74, где 2.74 - массовое соотношение количества фенольных соединений к ацетофенону в фенольной смоле, принятое на основе литературных и производственных данных (ОАО “Уфаоргсинтез) о ее составе.

Найденные оптимальные условия процесса (температура 92,3°С; концентрация раствора гидроксида натрия 28,5 мас.%; количество кумола 98 мас. % от исходного сырья) обеспечивают суммарную степень извлечения кумилфенолов и фенола 81,6% от потенциала (в т. ч. фенола 95,4% и кумилфенолов 75,6% от потенциала), при соотношении фенольных соединений к ацетофенону в полученном экстракте 3,7.

Третья глава посвящена разработке технологической схемы щелочной экстракции фенола и кумилфенолов из ацетофеноновой фракции.

С целью улучшения показателей процесса щелочной экстракции проведены исследования по моделированию процесса трехступенчатой противоточной щелочной экстракции с двумя растворителями (кумол и гидроксид натрия) в оптимальных условиях, определенных во второй главе. Результаты исследования (табл. 3.1.) показали, что реализация процесса трехступенчатой экстракции позволяет повысить суммарную степень извлечения фенольных соединений до 85,7% от потенциала и увеличить массовое соотношение фенольных соединений к ацетофенону в экстракте с 3,70 до 10,0.

Таблица 3.Влияние числа ступеней на степень экстракции компонентов из ацетофеноновой фракции в экстракт Степени извлечения компонентов в составе Соотношение Количество экстракта, % от загруженного фенольных соступеней кумил- ацето- димеры и не- единений к экстракции фенол фенолы фенон идентифициро- ацетофенону ванные соединения в экстракте 1 93,6 74,2 14,9 12,7 3,3 99 80,2 7,68 2,18 10,На основе результатов проведенных исследований разработана технологическая схема переработки ацетофеноновой фракции (рис 3.1).

Щелочная экстракция фенольных соединений из ацетофеноновой фракции происходит в каскаде смесительно-отстойных экстракторов М2-Ф2, М3-Ф3, М4-Ф4. Организация противотока растворителей в каскаде осуществляется путем подачи кумола из сборника Е6 в аппарат М4 и раствора гидроксида натрия (28,5 мас.%) из сборника Е1 в аппарат М2.

Экстрактный раствор из отстойника – флорентина – Ф4 сливается в сборник Е5, откуда подается в колонну К1, предназначенную для регенерации кумола из экстрактного раствора. Тепло в куб колонны подводится через выносной теплообменник Т1. Дистиллят колонны - азеотроп кумола с водой и примесями ацетофенона – подается во флорентин Ф5, откуда органический слой сливается в сборник рафинатного раствора Е2, а водный слой подается в узел приготовления раствора гидроксида натрия в аппарат М1. Из куба колонны К1 обескумоленный экстрактный раствор подается в сборник Е7.

Полученный в процессе щелочной экстракции обескумоленный экстрактный раствор фенолятов далее объединяется с солевыми стоками производства фенола и ацетона (рис.2.1) и перерабатывается по действующей технологии переработки фенольной смолы.

Объединенный раствор фенолятов, по действующей технологии, подкисляется серной кислотой, и из полученной смеси экстракцией диизопропиловым эфиром выделяется концентрат фенольных соединений, который направляется на узел обессоливания и фракционирования фенольной смолы. В результате подачи в узел фракционирования дополнительных количеств фенола и кумилфенолов увеличивается выход кумилфенольной фракции, а в составе фенольной фракции извлекается практически весь фенол, теряемый по действующей технологии в результате сжигания ацетофеноновой фракции.

Рафинатный раствор из флорентина Ф2 подается в сборник Е2, откуда подается в ректификационную колонну К2 для регенерации кумола. Регенерированный кумол возвращается в процесс щелочной экстракции.

Рис.3.1. Технологическая схема процесса щелочной экстракции Расчетом материальных балансов процесса щелочной экстракции и действующего процесса переработки фенольной смолы установлено, что разработанная технология позволит увеличить выход кумилфенольной фракции на 80% и практически полностью сократить потери фенола с фенольной смолой. Ожидаемый экономический эффект (в ценах 2003 года) от реализации предложенных в работе мероприятий составляет 121 рубль на 1 тонну товарного фенола (8,5 млн рублей в год в масштабах ОАО “Уфаоргсинтез”).

Четвертая глава посвящена разработке технологии сульфирования кубового остатка производства дифенилолпропана.

Как было показано в первой главе, сульфокислоты фенольных соединений находят применение для синтеза широкого круга продуктов. Для различных целей могут потребоваться сульфокислоты с различным числом сульфогрупп, поэтому в работе разрабатывалась технология позволяющая получать как моно-, так и дисульфокислоты фенольных соединений кубового остатка производства дифенилолпропана. По согласованию с потенциальным потребителем разрабатываемого продукта (ЗАО “ТЗП”), содержание свободной серной кислоты в смесях сульфокислот было ограничено до 1,0 мас. %.

Содержание воды в смесях моносульфокислот ограничивалось 10 мас.%, а в смесях дисульфокислот 15 мас.%.

В качестве сульфирующего агента для синтеза сульфокислот предложено использовать отработанную серную кислоту производства хлорамина-Б, расположенного на одном с производством дифенилолропана предприятии (ОАО “Уфахимпром”). Отработанная серная кислота содержит не менее 65% серной кислоты, до 12% бензолсульфокислоты и до 0,1% хлористого водорода, является крупнотоннажным промышленным отходом производства, который, по действующей технологии, после нейтрализации едким натром сбрасывается на биоочистные сооружения.

Процесс сульфирования кубового остатка производства дифенилолпропана для обеспечения глубокой конверсии серной кислоты проводился с непрерывным отгоном реакционной воды, выделяющейся в результате химической реакции (1.1, 1.2) и содержащейся в исходных реагентах. Для интенсификации отгона воды процесс сульфирования осуществлялся при пониженном давлении, значение которого, подобранное исходя из условия недопущения интенсивного кипения и вспенивания реакционной массы, представлено в табл. 4.1. Проведенными исследованиями по влиянию температуры и продолжительности реакции сульфирования на показатели процесса (рис.4.1 и 4.2) подобраны нормы технологического режима (табл.4.1), обеспечивающие получение смесей сульфокислот требуемого качества.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»