ВЛИЯНИЕ КИСЛОРОДА В ОТРАБОТАННОМ ВОЗДУХЕ НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ ЭТИЛБЕНЗОЛА

EFFECT OF OXYGEN IN EXHAUST AIR ON THE SELECTIVITY OF THE ETHYL BENZOLE OXIDATION PROCESS

Minsabirova Aliya Radikovna

Student, Institute of Petroleum Chemistry and Nanotechnology, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

Firsin Alexey Alexandrovich

Scientific Supervisor, Candidate of Technical Sciences, associate professor, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В производственных условиях окисления этилбензола до гидроперекиси из реакторов окисления вместе с отработанным воздухом удаляется метан и водород, которые образуются при диспропорционировании алкоксидных радикалов. Найдена четкая корреляция между составом отработанного воздуха и жидких продуктов окисления, что дает возможность автоматического определения скорости и селективности процесса, а также более четкого контроля и управления производством гидропероксидов этилбензова и изопропилбензола.

ABSTRACT

In the production conditions of the oxidation of ethylbenzene to hydroperoxide, methane and hydrogen, which are formed during the disproportionation of alkoxide radicals, are removed from the oxidation reactors along with the exhaust air. A clear correlation has been found between the composition of the exhaust air and the liquid oxidation products, which allows for the automatic determination of the rate and selectivity of the process, as well as for more precise control and management of the production of ethylbenzene and isopropylbenzene hydroperoxides.

Ключевые слова: этилбензол; окисление углеводородов; отработанный воздух.

Keywords: ethylbenzene; hydrocarbon oxidation; exhaust air.

Введение

В исследованиях жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов основное внимании уделяется составу жидких продуктов – содержанию различных кислородосо держащих соединений: гидропероксидов, спиртов, карбонильных соединений, кислот и так далее. Это связано с тем, что окисление соответствующих углеводородов нацелено на получение именно этих продуктов. При этом полный анализ отходящих газов (отработанного воздуха) практически не проводились. Анализ отработанного воздуха промышленных реакторов с помощью поточных газоанализаторов на содержание в них легких газов дал бы возможность получить более оперативную информацию о скорости и селективности окисления углеводородов, и, таким образом, контролировать и управлять процессом.

Результаты и их обсуждение

Процесс окисления этилбензола кислородом воздуха до гидроперекиси этилбензола осуществляется в каскаде реакторов барботажного типа под давлением 0,34÷0,49 МПа (3,5÷5,0 кгс/см2). Реактор представляет собой полый аппарат с внутренним змеевиком. [1]

Применение каскада реакторов обеспечивает возможность самотека продукта по реакторам и предотвращение распространения во всей системе аварийного режима, возникающего в случае завышения температуры в одном из реакторов. Реакция окисления экзотермическая (с выделением тепла). Основным продуктом процесса окисления этилбензола является гидроперекись этилбензола (ГПЭБ), побочными – ацетофенон (АЦФ), метилфенилкарбинол (МФК), бензойная кислота, бензальдегид, муравьиная кислота, вода и др. Реакция жидкофазного окисления этилбензола молекулярным кислородом описывается следующими уравнениями: [1]

В ходе обследования производства ГПЭБ на базе ОАО «НижнекамскНефтехим» в отработанном воздухе кроме кислорода и азота было обнаружено достаточно большое количество метана и водорода (рис. 1), что стало предметом исследования механизма их образования в результате протекания элементарных реакций окисления с участием радикалов и возможности использования этой информации в производственных целях.

Рисунок 1. Хроматограмма отработанного воздуха окисления этилбензола

Хроматографический анализ воздуха, поступающего в реакторы окисления, показал отсутствие метана. Отдельно в отработанном воздухе определялось содержание углекислого газа. Азот и инертные газы в реакциях не участвуют, унос этих газов в растворенном виде реакционной массой окисления (оксидатом) пренебрежимо мало, поэтому можно принять, что соотношение концентраций азота и аргона на входе и на выходе реактора постоянно. Используя комбинацию отдельно полученных результатов хроматографического анализа (N2, O2, H2 и CH4), волюмометрического анализа (СО2) и постоянство соотношения азота к аргону было рассчитано содержание основных компонентов отработанного воздуха после каждого из реакторов каскада окисления этилбензола и приводится в таблице. Сопоставлением состава газообразных и жидких потоков, была выявлена определенная взаимосвязь между технологическими параметрами процесса и составом отработанного воздуха, что можно использовать для повышения эффективности оперативного контроля производства.

Заключение

Анализ полученных результатов свидетельствуют о том, что наличие метана в отработанном воздухе окисления этилбензола тесно связано с образованием бензойной кислоты и бензальдегида, а присутствие водорода – с ацетофеноном. Анализируя отработанный воздух в автоматическом режиме, можно оперативно оценивать концентрацию побочных продуктов в реакционной массе окисления. Если принять, что МФК в совместном производстве стирола и оксида пропилена, является промежуточным продуктом получения стирола, то его можно отнести к целевым. В этом случае, селективность процесса можно оценить, используя простой алгоритм.

Выводы

Анализ отработанного воздуха промышленного окисления этилбензола на содержание кислорода, метана и водорода с помощью поточных газоанализаторов позволит оперативно оценить скорость и селективность процесса окисления, что может быть использовано для повышения эффективности управления соответствующих производств.

Список литературы:

1. Технологический регламент цеха 2505 получения гидроперекиси этилбензола производства стирола с побочным получением окиси пропилена.
2. Борисов П.П., Эвентова М.С. и Семенидо Е.Г. Влияние температуры и кислорода на процесс окисления масла в объеме и тонком слое. Сборник статей – Окисление углеводородов в жидкой фазе. М.: Издательство АН СССР. 1959. С.327-332.
3. Эммануэль Н.М., Гал Д. Окисление этилбензола (модельная реакция). М.: Наука. 1984. 376с.