ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные факторы, определяющие выбор конструкции конверторов из "Фталевый ангидрид" Вначале рассмотрим вопросы, являющиеся общими для обеих групп основные факторы, определяющие выбор конструкции конвертора хладоагенты, применяемые для отвода тепла реакции катализаторы. [c.40] К основным факторам, определяющим конструктивные особенности конверторов для производства фталевого ангидрида, относятся следующие агрегатное состояние веществ, присутствующих в реакционной зоне интенсивность перемешивания ингредиентов давление химические свойства перерабатываемых веществ тепловой эффект процесса температура реакции и интенсивность теплообмена. [c.40] Вещества, присутствующие в реакционной зоне, находятся в разном агрегатном состоянии газообразная нафталино-воздушная смесь окисляется в присутствии твердого катализатора с образованием паро-газовой смеси продуктов контактирования. Таким образом, при получении фталевого ангидрида парофазное каталитическое окисление ароматических углеводородов осуществляется в гетерогенных системах газ—твердое тело. Вследствие высокого теплового эффекта реакции (о чем подробнее будет сказано ниже) для проведения процессов парофазного каталитического окисления ароматических углеводородов практически приемлемыми оказались трубчатые аппараты и аппараты с псевдоожиженным слоем катализатора. [c.40] Очень эффективно взаимодействие паро-газовой и твердой фаз протекает в аппаратах с псевдоожиженным слоем катализатора. В этих аппаратах газ движется с определенной скоростью снизу вверх через слой высокодисперсного твердого катализатора, который при этом приводится в состояние псевдоожижения, напоминающее кипение жидкости. Для аппаратов этого типа характерны интенсивное перемешивание газа и мелкозернистого катализатора и малая разность температур между любыми точками псевдоожи-женного слоя. [c.41] Для успешного проведения экзотермического каталитического процесса парофазного окисления необходима высокая интенсивность перемешивания р агйрующих веществ. В аппаратах обоих типов интенсивное перемешивание осуществляется путем создания соответствующей скорости движения паро-газовой смеси, обеспечивающей необходимую турбулентность потока и соответствующий гидродинамический режим в зоне катализатора. [c.41] Давление при промышленных процессах парофазного каталитического окисления нафталина определяется в основном гидравлическим сопротивлением аппаратов и коммуникаций и составляет примерно 0,5 аг (избыточное давление). Столь Л 5 низкое давление значительно облегчает конструирование и эксплуатацию конверторов. [c.41] Процесс окислен-ия нафталина в псевдоожиженном слое катализатора иногда ведут при избыточном давлении 1—2 ат. Это позволяет при тех же линейных скоростях газового потока увеличить массу газа, проходящую через слой катализатора, не уменьшая время контактирования. При атмосферном давлении увеличение расхода паро-газовой смеси может привести к превышению максимально допустимой скорости потока и к разрушению структуры псевдоожиженного слоя. Оптимальное давление выбирается с учетом возрастания расхода электроэнергии на дополнительное сжатие воздуха и повышения стоимости аппаратов, рассчитанных на работу под давлением. [c.42] Химические свойства перерабатываемых веществ определяют действие их на материал аппаратуры. Нафталин, фталевый ангидрид и малеиновый ангидрид, находясь в паровой фазе, практически не корродируют сталь. Сильное коррозионное действие на металлы оказывают растворы фталевой и малеиновой кислот. Однако в условиях парофазного каталитического окисления нафталина и о-ксилола гидратации фталевого и малеинового ангидридов не происходит. Поэтому, как подтвердил большой опыт работы конверторов, химические свойства перерабатываемых и получаемых веществ не являются определяющим фактором при выборе материала аппаратуры. [c.42] Одним из наиболее существенных факторов, в значительной степени определяющих конструкцию конвертора, является тепловой эффект процесса. Окисление ароматических углеводородов во фталевый ангидрид сопровождается выделением большого количества тепла. При 100%-ном окислении 1 кг нафталина во фталевый ангидрид выделяется 3503 ккал (теплота окисления, отнесенная к 20 °С, без учета изменения теплового эффекта с температурой). Однако при промышленном проведении процесса протекают еще побочные реакции, тоже сопровождающиеся выделением тепла. Так, при 100%-ном окислении 1 кг нафталина в нафтохинон выделяется 1027 ккал, при 100%-ном окислении нафталина в малеиновый ангидрид 7009 ккал, а при полном сгорании нафталина 9613 ккал (табл. 1). [c.42] Таким образом, суммарный тепловой эффект в значительной мере зависит от степени превращения исходного углеводорода в различные продукты окисления. [c.42] Если принять степень превращения нафталина во фталевый ангидрид равной 0,85, в малеиновый ангидрид — 0,02, в 1, 4-нафтохинон— 0,03, а степень полного сгорания нафталина 0,10, то тепло--вой эффект процесса окисления 1 кг нафталина в этих условиях, отнесенный к стандартной температуре 20 °С, будет равен 4111,7 ккал (табл. 2, стр. 44). [c.42] Следовательно, суммарный тепловой эффект в пересчете на единицу количества фталевого ангидрида прн окислении нафталина марки В будет в 1,05 1,04=1,1 раза больше, чем при окислении 100%-ного нафталина. [c.45] данных табл. 1 и 2 ясно, что необходимо учитывать степень Превращения исходного вещества в различные продукты окисления. Если в сырье имеются какие-либо примеси, не образующие при сгкислении фталевый ангидрид, то процесс ведут таким образом, чтобы добиться возможно более полного сгорания их. В противном случае неокисленные или окисленные не полностью примеси будут загрязнять готовый продукт и затруднять его очистку. [c.45] А —о-ксилол Б —нафталин В— метилнафталин Г —фенантрен. [c.45] При возрастании молекулярного веса исходного углеводорода тепловой эффект реакции окисления увеличивается (рис. 12). [c.45] Температура процесса парофазного каталитического окисления ароматических углеводородов в значительной степени зависит от природы исходного углеводорода и типа применяемого катализатора. В промышленных реакторах парофазное каталитическое окисление ароматических углеводородов во фталевый ангидрид проводят при 350— 435° С. Более высокая температура процесса контактирования поддерживается при использовании плавленой пятиокиси ванадия (425—435° С). Более низкая температура (350—385° С) характерна для вана-дий-калий-сульфатного катализатора. [c.46] Температура реакции в значительной степени определяет выбор не тольксу ладоагента, но и материала аппарата. До 400° С устойчив обычная сталь. Для работы при более высокой температуре детали конверторов, соприкасающиеся с реакционной парогазовой смесью, следует изготавливать из легированных сталей типа хромо-никелевых. [c.46] В процессе парофазного каталитического окисления ароматических углеводородов во фталевый ангидрид зависимость выхода основного продукта от температуры характеризуется кривой изображенной на рис. 13 Видно, что оптимальный интервал температур соответствует весьма небольшому участку АВ. [c.46] Вследствие высокой экзотермичности процесса окисления нафталина во фталевый ангидрид одной из основных проблем при конструировании контактных аппаратов является максимальная интенсификация отвода тепла из зоны катализатора и обеспечение изотермичности в ней. [c.46] Вернуться к основной статье