ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные принципы технологического оформления процесса кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола из "Совместное производство фенола и ацетона" Реакция кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола на фенол и ацетон очень экзотермична средний тепловой эффект процесса составляет - 308-103 кдж/кмоль ( 74 ккал/моль) или 2080 к Зж/ -г гидроперекиси 86 ккал/кг гидроперекиси). Энергия активации, найденная для технической гидроперекиси, = 75420 кдж/моль (18 000 кал/моль). [c.136] Скорость реакции разложения сильно меняется в зависимости от количества и концентрации кислоты. В случае применения 10% НОГО раствора серной кислоты для полного разложения гидроперекиси требуется около 1 ч, тогда как в присутствии 1%-ного раствора кислоты — 5 ч, а при применении 94—96%-ной серной кислоты в количестве 0,1% от веса гидроперекиси — менее одной минуты. [c.136] Сообщают , что при подаче газообразного сернистого ангидрида в сосуд, содержащий несколько граммов чистой гидроперекиси изопропилбензола, происходил взрыв. Даже при очень низких температурах сернистый ангидрид все еще сохраняет свою активность. При добавлении гидроперекиси по каплям к жидкому 50з при —55 °С через некоторое время происходил сильный взрыв вследствие недостаточного отвода тепла из реакционной массы. [c.136] Кинетика реакции кислотного разложения гидроперекиси изопропилбензола была исследована П. Г. Сергеевым, М. С. Немцовым и Б. Д. Кружаловым, которые установили, что скорость реакции находится в сложной зависимости от концентрации кислоты при ее значениях меньше 0,01%. При концентрациях кислоты выше 0,01% константа скорости пропорциональна содержанию кислоты. Скорость реакции разложения увеличивается также с ростом температуры. [c.136] Перечисленные особенности кислотного разложения гидроперекиси и определяют технологическое оформление этого процесса. [c.137] Разложение проводят при низких начальных концентрациях гидроперекиси в реакционной смеси таким образом, чтобы обеспечивался полный распад гидроперекиси за один проход. При высоких концентрациях гидроперекиси незначительное колебание режима может вызвать неконтролируемое спонтанное разложение ее с выделением такого количества тепла, которое нельзя отвести в системе охлаждения реактора это может привести к взрыву вследствие мгновенного испарения реакционной смеси. При неполном разложении за один проход гидроперекись будет распадаться на следующих стадиях процесса, что вызывает ее потери за счет термического распада и нежелательно по соображениям техники безопасности. Высокая экзо-термичность реакции обусловливает необходимость создания эффективной системы отвода тепла. [c.137] Практически процесс можно осуществлять как в адиабатических, так и изотермических условиях. Оформление процесса в адиабатическом реакторе сводится к следующему. По реакционной системе, состоящей из реактора и холодильника, циркулирует какой-либо разбавитель, к которому перед входом в аппарат добавляют серную кислоту и гидроперекись изопропилбензола. За счет тепла реакции смесь нагревается от начальной температуры tl до заданной предельной температуры Очевидно, что степень тепловыделения и нагрева реакционной смеси определяется количеством гидроперекиси, вводимой на единицу веса жидкости, циркулирующей в системе. [c.137] Смесь из реактора поступает в холодильник, где охлаждается до начальной температуры А, после чего часть ее, соответствующая количеству гидроперекиси, поданной на разложение, выводится из системы, а оставшаяся часть возвращается на циркуляцию. Как уже говорилось, в качестве реакционной среды может быть использована либо разбавленная серная кислота, легко отстаивающаяся от продуктов разложения гидроперекиси и возвращаемая в производственный цикл, либо собственно смесь продуктов разложения гидроперекиси. [c.137] Значительным недостатком адиабатического оформления процесса при использовании в качестве разбавителя гидроперекиси смеси продуктов ее разложения является высокая концентрация фенола в смеси и большое время пребывания продуктов разложения в зоне реакции. В случае снижения по каким-либо причинам скорости реакции и неполноты разложения гидроперекиси. возможно ее накопление в системе до концентрации, превышающей допустимую, что (после устранения причин, обусловивших неполное разложение) может в результате сильного разогрева привести к выбросу реакционной смеси и даже взрыву реактора. [c.138] При изотермическом оформлении процесса начальная концентрация гидроперекиси также мала. Разбавителем служит какое-нибудь относительно легкокипящее вещество на практике применяют один из продуктов реакции — ацетон. Реакция протекает при кипении реакционной смеси изотермичность обеспечивается путем добавления к технической гидроперекися (перед поступлением в реактор) такого количества ацетона чтобы смесь, образовавшаяся после разложения гидроперекиси кипела при заданной температуре. Отвод тепла реакции осу ществляется весьма эффективно и просто с помощью возврат ного ацетона. Количество ацетона, которое должно быть введе но в реактор, определяется из условий паро-жидкостного равновесия при рабочем давлении системы и заданной температуре. [c.138] Как видно из уравнения, увеличение (в случае каких-либо колебаний режима) количества тепла, выделяемого при разложении, приведет лишь к возрастанию количества возвратного ацетона, а температура в реакторе останется прежней. [c.139] Существенным преимуществом изотермического процесса разложения гидроперекиси в кипящем ацетоне по сравнению с адиабатическим процессом разложения в циркулирующей смеси продуктов реакции является снижение концентрации фенола и диметилфенилкарбинола и уменьшение времени пребывания их в присутствии катализатора в реакционной зоне, чем достигается значительное уменьшение выхода вторичных продуктов— производных фенола. Однако увеличение концентрации и времени пребывания ацетона в реакционной зоне приводит к некоторому возрастанию выхода побочных цродуктов вследствие конде , - ции ацетона. [c.139] Вернуться к основной статье