Гидрирование и окисление бензола и его гомологов План

Гидрирование и окисление бензола и его гомологов
План

1. 
   Гидрирование бензола
   
2. 
   Гидрирование бензола и его гомологов
   
3. 
   Окисление бензола и его гомологов.
   

Заключение
Список литературы

1. Гидрирование бензола

Гидрированием бензола получают циклогексан, применяемый для производства адипиновой кислоты, капролактама, циклогексанола. Некоторое количество циклогексана используют в качестве растворителя при производстве полиолефинов и смол. В присутствии селективных гидрирующих катализаторов в процессе гидрирования бензола почти не образуется побочных продуктов и тем самым обеспечивается высокая чистота получаемого циклогексана.
Одно из условий достаточной селективности процесса — соблюдение необходимого температурного режима. При разработке технологических схем заводских установок большое внимание уделяется способам отвода тепла реакции, т. к. процесс сильно экзотермичен (2675,2 кДж/моль). Выбор основных параметров процесса (давления, температуры) определяется, главным образом, содержанием в исходном сырье сернистых соединений. Бензол, почти свободный от сернистых соединений (менее 0,01 масс. %), гидрируют над низкотемпературными катализаторами при небольшом давлении водорода. Сернистый бензол без предварительной очистки гидрируют над серостойкими катализаторами при повышенных температуре и давлении.
Гидрирование бензола при низком давлении
При низком давлении циклогексан получают из малосернистого бензола высокой степени чистоты (не менее 99,5 %). От чистоты исходного сырья зависит чистота получаемого продукта, т. к. присутствующие в бензоле насыщенные соединения не претерпевают изменений в процессе и переходят в циклогексан.
При гидрировании используют низкотемпературные никелевые и платиновые катализаторы, обладающие высокой активностью, селективностью и обеспечивающие почти стехиометрический выход циклогексана. Образования побочных продуктов практически не наблюдается. Низкотемпературные катализаторы весьма чувствительны к различного рода ядам (к сернистым, азотистым соединениям и др.), при содержании в бензоле некоторого количества сернистых соединений катализаторы быстро дезактивируются.
Исследование отравления никелевых катализаторов тиофеном показало, что активность их линейно падает с увеличением количество поглощенной серы. Так, при поглощении катализатором (никель на оксиде алюминия) около 12 мг серы на 1 г никеля скорость гидрирования бензола при 100–150 °С уменьшается в два раза. Полная дезактивация катализатора наступает при содержании в нем тиофеновой серы около 30 мг на 1 г никеля. Скелетные никелевые катализаторы менее чувствительны к действию тиофена. Так, отравление никеля Ренея по сравнению с никелем на оксиде алюминия наступает при содержании серы, в 1,5–2,0 раза большем. Считается, что приемлемая продолжительность работы низкотемпературных катализаторов достигается при наличии в бензоле серы не более 1 × 10^–5 масс. %.
Для уменьшения содержания серы в бензоле, поступающем на гидрирование, его подвергают специальной очистке (чаще всего связыванием серы отработанным никелевым катализатором). Найдено, что сероемкость (предельное поглощение серы катализатором) зависит от степени дисперсности никеля. Никелевые катализаторы с высокоразвитой поверхностью могут поглощать 10–40 кг тиофеновой серы на 1 м³ катализатора. Другие сернистые соединения поглощаются никелевыми катализаторами в еще больших количествах. Сероемкость катализатора в присутствии водорода при повышенных температурах увеличивается в несколько раз. Предложены специальные катализаторы повышенной сероемкости. Сероочистку бензола отработанным катализатором проводят при температуре около 90 °С и давлении 3,8 МПа. Можно использовать также хемосорбцию сернистых соединений на катализаторе при атмосферном давлении, температуре 150–180 °С и подаче водорода в количестве 10–30 объемов на 1 объем бензола.
Гидрирование бензола в промышленных условиях проводят в жидкой и паровой фазах. Бензол гидрируют техническим водородом или используют отходящий газ установок риформинга бензина. Водород, полученный конверсией углеводородного сырья с паром, дополнительно очищают от оксидов углерода.
Оксид углерода удаляют до содержания не более 0,001 масс. %. гидрированием его до метана в специальном реакторе Водород риформинга промывают щелочью для удаления сероводорода до его концентрации не выше 0,001 %. Для жидкофазного гидрирования (рис. 13.42) используют, главным образом, никелевый катализатор Ренея. Процесс осуществляют при температуре 200 °С и давлении около 4,0 МПа (парциальное давление водорода около 3,0 МПа) в двух последовательно работающих реакторах. Водород подают в нижнюю часть первого реактора; барботируя через слой жидкости, он способствует поддержанию в этой жидкости катализатора во взвешенном (суспендированном) состоянии. Тепло реакции отводится за счет испарения некоторого количества реакционной смеси и рециркуляции жидкости вместе с катализатором через теплообменник. Из первого реактора парогазовая смесь, содержащая около 5 масс. % бензола, поступает для завершения реакции во второй реактор, заполненный стационарным катализатором.

Рис.  Схема промышленной установки гидрирования бензола в жидкой фазе: