В. С. Орехов, Т. П. Дьячкова
жүктеу/скачать 1.35 Mb. Pdf көрінісі
|
|
Рис. 5.3. Схема непрерывного хлорирования бензола: 1 – хлоратор; 2 – сепарационный объем; 3, 4 – холодильники; 5 – сборник бензола; 6 – насос Тиофен реагирует с хлоридом железа (III) и бензолом, образуя «черные осадки», нерастворимые в бензоле. Кроме того, тиофен в этих условиях хлорируется; плотность образующихся хлортиофенов близка к плотности полихлорбензолов, что затрудняет контроль хода хлорирования. При дистилляции хлорбензола-сырца хлортиофены выделяют хлороводород («кис- лая струя»), вызывающий коррозию аппаратуры. Наличие в бензоле влаги приводит к растворению FеСl 3 и выводу его из сферы реакции. Кроме того выделяющийся при хлорировании хлороводород растворяется в воде, что также приводит к кор- розии аппаратуры. Осушку бензола осуществляют обычно путем азеотропной отгонки бензола с водой. Хлорирование производится в хлораторе 1 (см. рис. 5.3), представляющем собой трубу, заполненную перемешанными стальными и керамическими кольцами; в верхней части хлоратора имеется сепарационный объем 2, не заполненный насад- кой. Бензол и хлор прямотоком подают снизу в реактор, где протекают следующие процессы: образование хлорида железа (III), образование хлорбензола, дихлор- и полихлорбензолов, нагревание реакционной массы до температуры кипения и ис- парение бензола (и частично хлорбензола) за счет выделяющегося тепла реакции. Для нормального режима работы в хлора- торе должен поддерживаться такой гидродинамический режим, при котором продукты реакции не могли бы возвращаться в зону реакции. В зависимости от требуемого состава реакционной массы в производственных реакторах поддерживают тем- пературу 75 – 95 °С. Общее давление паров бензола, хлорбензола и хлороводорода над кипящей реакционной массой равно сумме их парциальных давлений. Так, реакционная масса, содержащая 65 % бензола, 33,6 % хлорбензола, 1,3 % полихлор- бензолов и 0,1 % хлороводорода, кипит при 76 – 78 °С. При установившемся режиме хлорирования из реактора непрерывно вытекает реакционная масса, содержащая бензол, хлорбензол, полихлорбензолы, хлорид железа (III), растворенный хлоро- водород. Для уменьшения количества образующихся полихлорбензолов (по отношению к хлорбензолу) хлорирование ведут при 76 – 83 °С, количество непрореагировавшего бензола в реакционной массе должно составлять 50 – 68 %. Весь испарившийся и уходящий из хлоратора бензол необходимо улавливать и вновь возвращать в процесс. Для этого смесь паров и газов из хлоратора поступает в двухступенчатый холодильник. В холодильнике первой ступени 3 при охлаж- дении до 30 °С конденсируется около 90 % бензола, а в холодильнике второй ступени 4 при охлаждении до –2°С конденси- руется еще около 9 % бензола. Сконденсировавшийся бензол собирается в сборнике 5, откуда подается на хлорирование. Реакционная масса, полученная при оптимальном режиме при 75 – 80 °С, содержит 65 – 68 % хлорбензола, 1 – 1,5 % поли- хлорбензолов (в том числе 0,45 – 0,68 % n-дихлорбензола), 0,010 – 0,015 % FeCl 3 , 0,01 % хлороводорода. Далее реакционную массу разделяют на бензол, хлорбензол и полихлорбензолы путем непрерывной двухступенчатой дистилляции. Сначала отделяют бензол от смеси хлорбензола и полихлорбензолов, а затем хлорбензол от смеси полихлор- бензолов; FeCl 3 при этом остается в смеси полихлорбензолов. Для выделения чистого n-дихлорбензола смесь полихлорбен- золов перегоняют с водяным паром и из погона вымораживают n-дихлорбензол. В фильтрате остается в основном о- дихлорбензол, который можно очистить ректификацией в вакууме. В ряде случаев для удаления хлороводорода и FeCl 3 реакционную массу нейтрализовали раствором щелочи, иногда с предварительной промывкой водой. Однако введение этих операций увеличивает потери бензола и расход электроэнергии, требует затраты гидроксида натрия и труда. Все это может быть оправдано, если эти затраты будут меньше затрат, связан- ных с коррозией оборудования при дистилляции кислой реакционной массы. Однако было показано, что расходы на теку- щий ремонт и содержание оборудования в цехе, где не проводилась нейтрализация, на 25 – 30 % ниже, чем в цехе, где была введена нейтрализация реакционной массы. Для получения хлорбензола в промышленности используют также метод так называемого окислительного хлорирования бензола, которое проводят в паровой фазе над катализатором с применением в качестве хлорирующего агента хлороводорода и кислорода воздуха. При этом идут две последовательные реакции – окисление хлороводорода (5.22) и хлорирование (5.12). 4HCl + O 2 → 2Cl 2 + 2H 2 O. (5.22) Метод окислительного хлорирования начал применяться как одна из стадий производства фенола омылением хлорбензола парами воды. Об- разующуюся при омылении хлорбензола хлороводородную кислоту (14 – 18 %-ную) (а также хлороводород, получающийся при обычном хло- рировании бензола) использовали в качестве реагента окислительного хлорирования. Процесс окислительного хлорирования бензола состоит из четырех стадий: 3 HCl 4 5 6 1 2 жүктеу/скачать 1.35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|