Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: IV Международной научно-практической конференции «Вопросы технических наук в свете современных исследований» (Россия, г. Новосибирск, 27 ноября 2017 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Химическая техника и технология

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Анварбек Б.Р. ДВУХСТАДИЙНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОМЕТИЛАНИЛИНА ПАРОФАЗНЫМ КАТАЛИТИЧЕСКИМ N-АЛКИЛИРОВАНИЕМ АНИЛИНА МЕТАНОЛОМ // Вопросы технических наук в свете современных исследований: сб. ст. по матер. IV междунар. науч.-практ. конф. № 4(3). – Новосибирск: СибАК, 2017. – С. 118-122.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ДВУХСТАДИЙНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОМЕТИЛАНИЛИНА ПАРОФАЗНЫМ КАТАЛИТИЧЕСКИМ N-АЛКИЛИРОВАНИЕМ АНИЛИНА МЕТАНОЛОМ

Анварбек Ботагоз Ренатовна

магистрант, Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова,

Казахстан, г. Павлодар

Монометиланилин (N-метиланилин, ММА) – многофункциональная присадка, представляющая собой прозрачную от бледно-желтого до янтарного цвета жидкость, относится к классу вторичных ароматических аминов, предназначена для увеличения детонационной стойкости автобензинов, используется для производства неэтилированных бензинов путем смешивания с низкооктановыми, прямогонными бензинами и является основным компонентом современных высокооктановых добавок. Химическая формула: C6H5NHCH3 [1].

Свойства N-метиланилина (ММА):

- Снижает токсичность отработанных газов автомобилей. Введение присадки в состав бензинов позволяет при использовании их обеспечивать снижение содержания токсичных углеводородов (CH) на 8 % и окиси углерода (CO) на 30 % в отработанных газах автомобилей. 

- Снижает  затраты на техническое обслуживание автомобиля. 

- Благодаря высоким моющим, антиобледенительным и антикоррозийным свойствам бензин с присадкой обеспечивает защиту от коррозии и чистоту металлических поверхностей топливного бака и системы подачи топлива автомобиля. 

- Снижает затраты на антикоррозийное обслуживание ёмкостей для хранения бензина. 

- Снижает расход бензина на 5–7 %.

- Повышает стабильность качества бензина при транспортировании и хранении. 

- Снижает интенсивность нагарообразования в камере сгорания и на днище поршня на 15–20 %. 

- Увеличивает индукционный период бензина. 

- Повышает антиокислительные свойства бензина и снижает образование смол в условиях хранения бензина [2].

Аналогичными свойствами обладает присадка на основе метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ). Считается такой же антидетонационной, нетоксичной, антикоррозийной добавкой. Но активные компоненты МТБЭ менее эффективны, чем ММА. Также технико-экономические расчеты показывают, что введение добавки монометиланилин в бензиновые смеси экономически более выгодно, чем использование МТБЭ. Замена в рецептуре технологии производства бензина МТБЭ на N-метиланилин позволяет сэкономить затраты на производство бензина до 30 % за счет более высокой эффективности N-метиланилина и экономии транспортных издержек по доставке, а также за счет более низкой нормы ввода в бензин (1 л ММА заменяет 6–8 л МТБЭ).

Для получения N-алкилированных аминов разработан ряд способов жидкофазного и парофазного алкилирования аминов спиртами или соответствующими эфирами. В промышленном масштабе монометиланилин получают парофазным алкилированием анилина метанолом в установках колонного типа на стационарном катализаторе с последующим выделением целевого продукта из катализата ректификацией.

Повышение качества товарного продукта, улучшение экономических показателей процесса достигаются двухступенчатым способом проведения N-алкилирования анилина метанолом.

В качестве катализатора N-алкилирования на первой и второй стадиях может быть использован один из известных в технике катализаторов на основе оксидов меди, промотированных оксидами металлов из группы, включающей марганец, железо, хром, цинк, кобальт; причем на второй стадии может быть использован отработанный и регенерированный катализатор с первой стадии (его активность обычно не превышает 60–70 % от первоначальной) [3].

Способ получения товарного ММА, включающий двухступенчатое алкилирование, осуществляют на установке, изображенной на рисунке 1:

 

Рисунок 1. Установка для получения товарного ММА

 

Смесь анилина и метанола в мольном соотношении 1:2 после испарителя 1 пропускают через контактный аппарат 2 (алкилатор) со стационарным катализатором при температуре 230–260 °С. Процесс ведут до степени конверсии анилина 85–95 %. После реактора 2 газообразный катализат поступает в теплообменник 3, в котором его температуру доводят до 220–240 °С и направляют в контактный аппарат 4 (доалкилатор), где концентрацию ММА в масляной фракции катализата доводят до 98–99,5 % и направляют катализат на ректификационную колонну 5.

Катализаторы, загружаемые в реакторы 2 и 4, могут иметь одинаковый или различный состав. Активность катализатора в доалкилаторе зависит от степени конверсии анилина в ММА в алкилаторе. Восстановление катализаторов осуществляют парами метанола при 240–260 °С [4].

Результаты использования данного способа приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Алкилирование анилина метанолом на двухкаскадной установке при контактной нагрузке 0,78 ч-1

Вре-мя,

ч

Темпе-ратура в алкила-торе, °С

Состав масляной фракции катализата из алкилатора (реактор 2)

Темпе-ратура в доал-кила-торе, °С

Состав масляной фракции катализата из алкилатора

(реактор 4)

Ани-лин

ММА

ДМА

Ани-лин

ММА

ДМА

20

88

230

3,2

9,9

96,4

90,1

0,4

следы

240

0,2

0,2

99,5

99,8

0,3

следы

92

108

240

8,8

10,2

91,2

89,8

следы

следы

240

0,2

0,5

99,8

99,5

следы

следы

112

140

250

9,2

13,9

90,8

86,1

следы

следы

240

0,2

1,7

99,8

98,3

следы

следы

144

168

260

9,4

9,1

90,6

90,9

следы

следы

240

1,2

0,8

98,8

99,2

следы

следы

 

Состав катализатора, загруженного в алкилатор (реактор 2), мас. %: оксид меди – 9,6; оксид марганца – 2,0; оксид железа – 1,0; оксид кобальта – 0,5; оксид алюминия – остальное.

В доалкилаторе (реактор 4) загружен катализатор, отработавший в алкилаторе до снижения его активности 62 % от первоначальной. Состав катализатора, загруженного в реактор 4, мас. %: оксид меди – 7,4; оксид марганца – 1,2; оксид хрома – 0,8; оксид железа – 0,8; оксид кобальта – 0,3; оксид алюминия – остальное.

Продолжительность ректификации катализата, выгруженного из реактора 2, составляет 61–75 часов, а производительность ректификационной колонны – 0,26–0,16 т/ч товарного продукта. Продолжительность разделения по фракциям катализата, выгруженного из реактора 4, составляет 30 часов, а производительность ректификационной колонны соответственно, 0,71 т/ч товарного продукта [4].

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволит:

- получать катализат с массовой долей ММА в масляной фракции более 98 %;

- продлить межрегенерационный период и срок службы катализатора первой стадии (за счет доалкилирования анилина на второй стадии с использованием отработанного катализатора с первой стадии);

- сократить время на прохождение пути анилин товарный ММА в 2,5–3 раза;

- снизить потери сырья в результате уменьшения смолообразования и улучшить качество товарного продукта;

- значительно снизить затраты энергоносителей (пар, вода);

- увеличить съем товарного продукта с одной операции перегонки за счет уменьшения количества анилиновой и промежуточной фракций.

 

Список литературы:

  1. Бaзapoв Б. И. Aльтepнaтивныe кoмпoзициoнныe гopючиe cмecи и дoбaвляeмыe кoмпoнeнты / Б. И. Бaзapoв, Д. A. Эpaxмeдoв, A. Б. Джумaбaeв  // Кoмпoзициoнныe мaтepиaлы. – 2003. – № 2. – C. 31 – 33.
  2. Кapпoв C. A. Пoвышeниe экoлoгичecкиx и aнтидeтoнaциoнныx xapaктepиcтик aвтoмoбильныx бeнзинoв ввeдeниeм мнoгoфункциoнaльныx пpиcaдoк / C. A. Кapпoв // Нeфтeпepepaбoткa и нeфтexимия. – 2006. – № 1. – C. 23 – 26.
  3. Дaнилoв A. M. Пpимeнeниe пpиcaдoк в тoпливax / A. М. Дaнилoв. – М. : Миp, 2005. – 288 c.
  4. Митин Н. А., Слепов С. К., Мерзлякова Н. В., Утробин А.Н. Двухступенчатый способ получения n-метиланилина // Патент РФ № 2232749, 2004.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий