Физико-химическое обоснование выбора основных технологических параметров процесса
Активность катализатора определяется концентрацией фосфорной кислоты на поверхности носителя. В промышленности берется 83 – 85% кислота.
Катализатор определяет температурный режим процесса. При температуре ниже 280°С скорость процесса небольшая, так как активность фосфорной кислоты мала. При температурах выше 300°С снижается селективность. Срок службы катализатора 400 – 500 часов. Замена его требует около 50 часов. Для увеличения срока службы катализатора необходима его подпитка фосфорной кислотой, а также очистка циркулирующего газа от побочных продуктов реакции: альдегидов, высших спиртов, полимерных соединений. На его поверхности со временем появляются смолистые отложения, а носитель становится чрезмерно хрупким. Свежий катализатор готовят пропиткой носителя 60 – 65% фосфорной кислотой с последующей сушкой при 100°С. Он содержит 35% свободной фосфорной кислоты.
Основная реакция гидратация этилена – экзотермическая, протекает с уменьшением объёма и, следовательно, понижение температуры и повышение давления будет способствовать увеличению равновесного выхода этилового спирта. Работа при атмосферном давлении исключается из-за низкого равновесного выхода этанола. В тоже время, применение высокого давления (при выбранном температурном режиме) ограничено содержанием водяного пара в реакционной смеси, т.к. процесс проводят при температуре ниже критической (точка росы 374°С) и возможна конденсация водяных паров в реакторе. Последнее приводит к снижению активности катализатора вследствие поглощения паров воды фосфорной кислотой с её последующим разбавлением. Поэтому решающее значение в выборе давления определяет низкая летучесть воды по сравнению с этиленом.
|
|
|
В промышленных условиях наилучшие результаты, при использовании кислотного катализатора (83 – 85% 
), получают при температуре 280 – 290°С, отношении 
и давлении 
8 Мпа. В этих условиях равновесный выход этилового спирта по этенусоставляет порядка 10%.
Так как процесс циркуляционный, для его интенсификации и уменьшения количества побочных продуктов повышают объёмную скорость подачи сырья. При процессе прямой гидратации этилена это 1800 – 2000 
, что соответствует времени контактирования 18 – 20 сек.
При этих условиях процесс – сложный, обратимый несмещенный, гетерогенный каталитический. Перечисленные условия позволяют получать водно-спиртовой раствор концентрацией спирта 15 – 16% при конверсии этилена за один проход 4 – 6%. Полезное использование этилена составляет 95%. Остальные 5% расходуются на получение диэтилового эфира (2%), ацетальдегида (1%), димеров и полимеров (2%).
|
|
|
На основе химической концепции метода можно представить функциональную (принципиальную) схему ХТС:
Рассмотренные физико-химические характеристики процесса вызывают необходимость при разработке технологической схемы учитывать следующие положения:
1. т.к. ХТП обратимый несмещенный (в таких процессах часто используется рецикл), то для него целесообразна организациятехнологической схемы по принципу многократной циркуляции непрореагировавшего сырья (т.к. это снижает себестоимость продукта);
2. исходное сырьё должно содержать минимальное количество примесей, в том числе и инертных;
3. отвод из системы накапливающихся при циркуляции инертных примесей («отдувка»);
4. «подпитка» катализатора и нейтрализация фосфорной кислоты на выходе из реактора;
5. наиболее полная регенерация тепла.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 562; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!