واکنش آلکیلاسیون فنل با الفین ها و مناطق کاربرد آن. ویژگی های مواد اولیه اولیه و محصول حاصل. طراحی و اصل عملکرد دستگاه اصلی. محاسبه تکنولوژیکی دستگاه اصلی و تعادل مواد تولید.

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

ارسال شده در http://www.allbest.ru/

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

دانشگاه پتروشیمی نیژنکامسک

تخصص 240503 گروه 1711-z

کار واجد شرایط فارغ التحصیل

موضوع: آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن(پبهره وری 125000 تن در سال آلکیل فنل)

تکمیل شد

بررسی شد

معرفی

1. بخش فن آوری

1.6.2 مشخصات تجهیزات ابزار دقیق و اتوماسیون

1.8 اکولوژی صنعتی تصفیه فاضلاب در تولید نئونول

2. قسمت محاسبه

2.2 محاسبه دستگاه اصلی

ادبیات

معرفی

ارتباط موضوع این کار واجد شرایط نهایی "آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن" به این دلیل است که تا به امروز، گردش مالی تجارت خارجی روسیه به طور قابل توجهی از افزایش تولید صنعتی از نظر نرخ رشد پیشی گرفته است. به طور کلی، این یک روند مترقی است که در اکثر کشورهای پیشرفته جهان در رقابت در بازار جهانی خود را نشان می دهد. در جریان این تجارت، مبادله فشرده دستاوردهای علمی و فنی کشورها نیز صورت می گیرد.

وضعیت صنایع شیمیایی و پتروشیمی تا حد زیادی به صادرات تمام روسیه بستگی دارد. OJSC NKNK جایگاه پیشرو در بین تولید کنندگان و صادرکنندگان محصولات پتروشیمی روسیه را اشغال می کند. تقریباً تمام محصولات تولید شده توسط OJSC NKNK تقاضای زیادی در بازار خارجی دارند که از نظر ظرفیت چندین برابر بیشتر از بازار داخلی است.

هدف کار: آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن.

بر اساس هدف، وظایف زیر این کار برجسته می شود:

1. مبانی نظری روش تولید آلکیلاسیون فنل را در نظر بگیرید.

2. در تولید فنل محاسبات انجام دهید.

ساختار کار شامل یک مقدمه، دو فصل، یک نتیجه‌گیری و فهرست منابع است.

1. بخش فن آوری

1.1 مبانی نظری روش تولید اتخاذ شده

آلکیلاسیون فرآیند معرفی گروه های آلکیل به مولکول های مواد آلی است.

واکنش آلکیلاسیون فنل با الفین ها منبع آلکیل فنل است.

این روش در دمای بالا است، در شرایط زیر رخ می دهد:

درجه حرارت؟ 85 - 125 оС

فشار 0.4MPa

کاتالیزور Levatit-SRC-108/4 BC.

الفین ها به عنوان عوامل آلکیله کننده اهمیت اولیه دارند. آلکیلاسیون با الفین ها از طریق یک مکانیسم یونی از طریق تشکیل کربوکاتیون ها اتفاق می افتد و توسط اسیدهای پروتیک و آپروتیک کاتالیز می شود. واکنش الفین ها با تمایل آنها به تشکیل کربوکاتیون ها تعیین می شود:

RCH = CH2 + H+ - RC+H - CH3.

این بدان معنی است که طولانی شدن و انشعاب زنجیره اتم های کربن در الفین به طور قابل توجهی توانایی آلکیل شدن آن را افزایش می دهد:

CH2 = CH2< CH3 - CH = CH2 < CH3 - CH2 - CH = CH2 < (CH3)2C = CH2

آلکیلاسیون به طور متوالی با تشکیل فنل های مونو، دی و تری آلکیل رخ می دهد، اما همزمان با مهاجرت گروه های ارتو آلکیل برای تشکیل پارا ایزومرها، که در این مورد پایدارترین هستند، یک بازآرایی کاتالیز شده توسط اسید رخ می دهد. بنابراین، طرح تحول به شرح زیر است:

آلکیلاسیون فنل با الفین ها با واکنش های جانبی پلیمریزاسیون الفین و تخریب گروه های آلکیل همراه است. هنگام هدف قرار دادن آلکیلاسیون، این فرآیندهای جانبی نامطلوب هستند.

واکنش آلکیلاسیون در یک راکتور آدیاباتیک انجام می شود. محصولات واکنش پس از آلکیل شدن در معرض یکسوسازی قرار می گیرند. درجه تبدیل تریمرهای پروپیلن 98.5 درصد است.

نسبت فنل به تریمرهای پروپیلن 4:1 است.

فرآیند آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن در یک راکتور با ورودی محوری مواد خام ارائه می شود.

فرآیند تولید با استفاده از یک سیستم کنترل خودکار با استفاده از کامپیوتر و APACS+ کنترل می شود.

گرمایش خطوط لوله فرآیند با آب گرمایش منطقه ای در دمای 150 درجه سانتیگراد ارائه می شود. /2.245./

1.2 ویژگی های مواد اولیه و محصول نهایی

جدول 1. ویژگی های ماده اولیه و محصول حاصل

نام مواد اولیه، مواد، معرف، کاتالیزور، محصولات نیمه تمام، محصولات تولیدی	تعداد استاندارد دولتی یا صنعتی، مشخصات فنی، استاندارد سازمانی	شاخص های کیفیت مورد نیاز برای تأیید	استاندارد با توجه به GOST، OST یا استاندارد سازمانی	هدف، دامنه
فنل درجه "B"	GOST23 51979	1. ظاهر 2. دمای تبلور، درجه سانتیگراد کمتر نیست 3. کسر جرمی باقیمانده غیر فرار، % نه بیشتر 4. چگالی نوری محلول آبی فنل (0.8 گرم درجه B در 100 سانتی متر مکعب (آب) در 20 درجه سانتی گراد، نه بیشتر 5. چگالی نوری فنل سولفونه، نه بیشتر 6. رنگ ذوب فنل در مقیاس پلاتین-کبالت، نه بیشتر	مایع سفید 40,6 0,008 0,03 استاندارد نیست
تریمرهای پروپیلن	TU2211031	1. ظاهر	مایع شفاف بی رنگ بدون ناخالصی های مکانیکی و رطوبت نامحلول	برای سنتز آلکیل فنل استفاده می شود
		2. کسر جرمی تریمرهای پروپیلن، % نه کمتر 3. کسر جرمی الفین C8 و کمتر، % نه بیشتر از 4. کسر جرمی الفین C10 و بالاتر، % نه بیشتر از 5. کسر جرمی رطوبت، % نه بیشتر 6. عدد برم، میلی گرم. برم در هر 100 گرم محصول، نه کمتر 7. شماره مالیک میلی گرم انیدرید مالئیک در هر 1 گرم محصول، نه بیشتر 8. کسر جرمی پارافین، ٪، نه بیشتر 9. کسر جرمی ترکیبات پراکسید، ٪، نه بیشتر 10. کسر جرمی یونول، ٪. در داخل	95,0 2,0 3,0 0,02 120 2,0 1,0 0,0005
		1. ظاهر	شفاف بی رنگ مایع
سود سوزآور فنی گرید RR		1. ظاهر 2. کسر جرمی هیدروکسید سدیم، ٪، نه کمتر 3. کسر جرمی کربنات سدیم، ٪، نه بیشتر 4. کسر جرمی کلرید سدیم، ٪، نه بیشتر 5. کسر جرمی آهن بر حسب Fe2O3، ٪، نه بیشتر 6. مجموع کسرهای جرمی اکسیدهای آهن و آلومینیوم، ٪، نه بیشتر سولفات سدیم، نه بیشتر	شفاف بی رنگ مایع 42,0 0,5 0,05 0,0015 0,02	برای خنثی کردن محیط اسیدی آلکیلات
نیتروژن گازی و مایع با خلوص بالا درجه 2		1. کسر حجمی نیتروژن، ٪، نه کمتر 2. کسر حجمی اکسیژن، ٪، نه بیشتر کسر حجمی بخار آب در گاز نیتروژن، نه بیشتر	99,95 0,05	در تهیه تجهیزات برای تعمیر و برای سیستم های تست فشار، برای خشک کردن کاتالیزور مصرف شده استفاده می شود
مونو آلکیل فنل ها	TU 38. 602 09 20 91	1. ظاهر 2. رنگ، واحد مقیاس ید، نه بیشتر 3. کسر جرمی مونو آلکیل فنل ها، ٪ نه کمتر 4. کسر جرمی دی آلکیل فنل ها، نه بیشتر 5. کسر جرمی فنل، ٪، نه بیشتر 6. کسر جرمی آب، ٪، نه بیشتر 7. نقطه اشتعال در بوته باز، درجه سانتیگراد، نه کمتر	مایع شفاف روغنی 10 98,0 1,0 0,1 0,05	در تولید مونو آلکیل فنل های اتوکسیله (نئونول)، مواد افزودنی برای روغن های روان کننده و رزین های نوع Octofor استفاده می شود.

فنل (هیدروکسی بنزن، اسید کربولیک) C6H5OH یک ماده کریستالی سفید رنگ با بوی خاص "قطر" با نقطه ذوب 40.9 درجه سانتیگراد، نقطه جوش 181.75 درجه سانتیگراد و چگالی 1057.6 کیلوگرم بر متر مکعب است. در آب محلول است و با آن مخلوط آزئوتروپیک با نقطه جوش 99.6 درجه سانتیگراد تشکیل می دهد. محلول در اتانول، دی اتیل اتر، بنزن، استون و کلروفرم. خاصیت اسیدی کمی دارد و در محلول های آبی قلیاها حل می شود و فنولات های مربوطه را تشکیل می دهد. به راحتی توسط اکسیژن اتمسفر اکسید می شود و محصولات اکسیداسیونی را تشکیل می دهد که آن را صورتی و سپس قهوه ای می کند. به صورت بخار، گرد و غبار و محلول

سمی فنل در صورت تماس با پوست باعث سوختگی می شود و در بخارات مخاطی چشم و مجاری تنفسی را تحریک می کند.

فنل یکی از محصولات در مقیاس بزرگ سنتز آلی پایه است. تولید جهانی آن حدود 5 میلیون تن است که حدود نیمی از فنل تولیدی در تولید پلیمرهای فنل فرمالدئید استفاده می شود. فنل همچنین در تولید دی فنیلوپروپان، کاپرولاکتام، آلکیل فنل ها، اسید آدیپیک و نرم کننده های مختلف مصرف می شود.

تریمرهای پروپیلن C9H18 مایعی شفاف و بی رنگ با نقطه اشتعال 21 درجه سانتی گراد، نقطه جوش 125 درجه سانتی گراد و چگالی 749 کیلوگرم بر متر مکعب هستند. کمی در آب حل می شود.

مونوآلکیل فنل یک مایع شفاف روغنی با نقطه جوش 250 درجه سانتیگراد است

نقطه اشتعال 112 درجه سانتی گراد و چگالی 944 کیلوگرم بر متر مکعب. در آب حل نمی شود. مونوآلکیل فنل ها با گروه آلکیل 5-8 اتم کربن، عوامل باکتری کش قوی هستند، و هنگامی که به 8-12 اتم کربن گسترش می یابند، واسطه های ارزشمندی برای سنتز سورفکتانت های غیریونی با اکسوتیلاسیون می شوند:

مهمترین حوزه کاربرد آلکیل فنل ها و فرآورده های تبدیل بعدی آنها، تولید پایدارکننده های پلیمرها و روغن ها در برابر تخریب حرارتی-اکسیداتیو است که در حین کارکرد این مواد به ویژه در دماهای بالا ایجاد می شود. /3.750./

1.3 شرح طرح فن آوری

فرآیند آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن یا الفین ها در فاز مایع در دو راکتور که به صورت سری به هم متصل شده اند انجام می شود تا یک کاتیون واکنشی تشکیل دهند. کاتالیزور به طور کلی به تریمر متصل می شود یا پروتونه می کند. عامل آلکیله کننده همچنین می تواند مجموعه ای از یک کاتالیزور و یک تریمر باشد.

واکنش اصلی برای تشکیل مونو آلکیل فنل (MAP) می تواند به شرح زیر باشد: یک بستر ثابت کاتالیزور. نقش کاتالیزور آلکیلاسیون است

С6Н6О + С9Н18 С15Н24О

واکنش نامطلوب تشکیل دی آلکیل فنل (DAP):

С15Н24О + С9Н18 С24Н42О

واکنش آلکیلاسیون در دمای متوسط ​​110 درجه سانتیگراد با آزادسازی گرمای 82/14 کیلوکالری بر مول تریمرهای پروپیلن ادامه می یابد.

تحت شرایط پذیرفته شده برای فرآیند، 0.083 مول دی آلکیل فنل در هر 1 مول مونو آلکیل فنل تشکیل می شود.

تشکیل فنل های بسیار آلکیله شده فرعی بستگی به عوامل مختلفی دارد، به عنوان مثال، دما، نسبت فنل به الفین، زمان اقامت آلکیلات در منطقه واکنش و غیره.

جرم واکنش (آلکیلات) پس از راکتورهای آلکیلاسیون به طور متوسط ​​شامل:

- 0.60٪ وزنی - تریمرهای پروپیلن، پارافین ها؛

- 32.65٪ وزنی. - فنل؛

- 58.60٪ وزنی - آلکیل فنل ها

- 7.65 درصد وزنی - دی آلکیل فنل ها و دیگران.

واکنش آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن در یک راکتور آدیاباتیک در فشار 0.4 مگاپاسکال (4 بار) و دمای 80 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد رخ می دهد.

دما در راکتور به دلیل آزاد شدن گرما در طی یک واکنش گرمازا افزایش می یابد. دمای نهایی با عملکرد کاتالیست تعیین می شود که در دمای 170 درجه سانتی گراد فعالیت خود را از دست می دهد. سرعت حرکت مایع نسبت به سطح مقطع آزاد راکتور 0.7 سانتی متر بر ثانیه، زمان ماند 15 دقیقه است. فعالیت کاتالیست در حین کار کاهش می یابد و پس از 12 تا 13 ماه کارکرد باید کاتالیزور تعویض شود. افزایش دما در راکتورها تأثیر قابل توجهی بر عملکرد کاتالیزور دارد، بنابراین کار بر روی یک کاتالیزور تازه نیاز به رژیم دمای ملایم تری برای آلکیلاسیون دارد. دمای کف راکتور در 70-800 درجه سانتیگراد حفظ می شود.

در بارهای کم، مخلوط واکنش به راکتور دوم با دمای اولیه 60-800 درجه سانتیگراد عرضه می شود. نسبت مولی تریمرهای فنل: پروپیلن حداقل 2:1 حفظ می شود. این امر با تنظیم جریان جریانهای اصلی - فنل و تریمرهای پروپیلن یا الفین - به داخل میکسر پوس به دست می آید. S-1.

مصرف فنل در میکسر پوز C-1 توسط تنظیم کننده جریان موقعیت 6-6 نصب شده در خط تغذیه نگهداری می شود

تریمرهای فنل و پروپیلن با تنظیم کننده جریان موقعیت 5-6. پس از مخلوط کردن در میکسر پوز. مخلوط واکنش C-1 وارد حلقۀ pos یخچال می شود. T-1، جایی که با آب خنک کننده ثانویه تا دمای 80 درجه سانتیگراد خنک می شود. آب خنک کننده را از جایگاه یخچال برگردانید. T-1 وارد جمع کننده آب برگشت کارگاه می شود.

از جایگاه یخچال. مخلوط واکنش T-1 برای آلکیلاسیون به اولین راکتور pos عرضه می شود. P-1a از پایین در طول فرآیند، آلکیلات از طریق pos خنک کننده میانی وارد می شود. T-2، جایی که توسط آب خنک کننده ثانویه خنک می شود، به قسمت پایینی راکتور دوم در طول فرآیند، pos. R-1b.

دمای بالای رآکتور اول در طول فرآیند به دلیل خنک شدن مخلوط واکنش در موقعیت یخچال به طور خودکار توسط تنظیم کننده دما 11-7 حفظ می شود. آب خنک کننده ثانویه T-1 با استفاده از شیر کنترل pos. 11-12 که روی خط تخلیه آب خنک کننده ثانویه از یخچال نصب شده است. T-1.

دمای بالای رآکتور دوم در فرآیند به طور خودکار توسط کنترل کننده دما حفظ می شود. 14-5 به دلیل خنک شدن آلکیلات در یخچال pos. T-2 با آب خنک کننده ثانویه که شیر کنترل آن pos است. 14-11 روی خط تخلیه آب خنک کننده ثانویه از یخچال نصب شده است. T-2.

برای جلوگیری از کاهش فشار راکتورها در صورت بالا بودن فشار در آنها، شیرهای ایمنی دوگانه تعبیه شده است.

با توجه به اینکه آلکیلات دارای محیط اسیدی است، برای جلوگیری از خوردگی تجهیزات کارگاهی، آلکیلات از راکتور دوم در فرآیند، pos. R-1b می رسد

میکسر پوز S-2 برای خنثی سازی. خنثی سازی اصلی آلکیلات با محلول 20 - 42٪ هیدروکسید سدیم پس از روشن کردن یک راکتور جدید با یک کاتالیزور تازه به pH = 6.5 - 7.0 انجام می شود. نگهداری بیشتر pH=6.5-7.0 توسط تریمرهای پروپیلن pH=7.0 انجام می شود. میکسر در داخل مجهز به صفحات راهنمای است که به دلیل آن جریان ها مخلوط می شوند.

از کانتینر pos. E-2 به pos میکسر. قلیایی C-2 در صورت نیاز توسط پمپ پلانجر pos تامین می شود. N-2a، b. دوز قلیایی به آلکیلات بسته به اسیدیته آلکیلات ساخته می شود.

از پست میکسر. آلکیلات خنثی شده C-2 وارد ظرف می شود. E-3، در حالی که بخشی از آن به طور مداوم به آنالایزر به کروماتوگرافی ارسال می شود.

آلکیلات در ظرف pos. E-3 تحت یک "بالشتک" نیتروژن با فشار ثابت ذخیره می شود که به طور خودکار توسط تنظیم کننده فشار pos حفظ می شود. 18-5.

1.4 طراحی و اصل عملکرد دستگاه اصلی

آلکیلاسیون فنل پروپیلن

دستگاه اصلی برای انجام فرآیند آلکیلاسیون راکتور pos است. R-1 a, b برای آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن در نظر گرفته شده است.

دستگاه یک ظرف استوانه ای عمودی است. 1 از پست بالا 3 و پوز پایین تر. 2 درب ساخته شده از فولاد ضد زنگ. قسمت استوانه ای به درب و پایین با ناودانی متصل می شود. اتصالات فلنجی از نوع زبانه و شیار ساخته می شود. بین قسمت استوانه ای و قسمت پایینی یک توری وجود دارد. 4، طراحی شده برای نگه داشتن لایه کاتالیزور. شبکه شامل صفحات فلزی طولی و عرضی است که با توری با اندازه مش ریز 0.25x0.25 میلی متر پوشانده شده است که از خرابی کاتالیزور جلوگیری می کند. کاتالیزور داخل دستگاه با استفاده از روش حجیم قرار می گیرد. مخلوط واکنش از بستر کاتالیزور عبور می کند، جایی که واکنش آلکیلاسیون در مکان های فعال کاتالیزور رخ می دهد. آلکیلات از طریق فیلتر pos از راکتور خارج می شود. 5، در مرکز جایگاه اتصالات تعبیه شده است. H. فیلتر یک استوانه با سوراخ های زیاد است که با یک توری فلزی با توری ظریف 0.25x0.25 میلی متر پوشیده شده است.

یک اتصالات در کنار پوشش پایین وجود دارد، pos. و برای ورودی مخلوط واکنش، خروج مخلوط واکنش داده شده از طریق فیتینگ pos انجام می شود. B، در پوشش بالایی تعبیه شده است. کاتالیزور از طریق فیتینگ pos بارگذاری می شود. B، نصب شده در پوشش راکتور در زاویه ای نسبت به محور اصلی دستگاه، تخلیه در محل اتصالات رخ می دهد. G در قسمت پایینی قسمت استوانه ای دستگاه قرار دارد که می توان از آن به عنوان دریچه نصب و بازرسی دستگاه های داخلی نیز استفاده کرد. در قسمت پایین دستگاه یک اتصالات، pos وجود دارد. D، برای تخلیه راکتور از محصول قبل از تخلیه کاتالیزور و تعمیر دستگاه در نظر گرفته شده است.

تکیه گاه متشکل از یک دامن و ده پایه به قسمت بیرونی قسمت استوانه ای جوش داده می شود. مشخصات فنی:

1. ظرفیت 10.3 متر مکعب

2. محیط موجود در دستگاه سمی و انفجاری است

3. فشار کاری 0.4 مگاپاسکال

4. دمای عملیاتی 95 0C

5. مواد اصلی فولاد X18N10T

6. وزن دستگاه 5030 کیلوگرم

7. ابعاد:

الف) ارتفاع 9550 میلی متر

ب) قطر 1200 میلی متر

/4.86/

1.5 کنترل تولید تحلیلی

GOST 14870-77 اندازه گیری غلظت رطوبت با استفاده از روش فیشر

این روش شامل حل یا پراکندگی نمونه در یک حلال مناسب و تیتراسیون با یک معرف کارل فیشر است که مخلوطی از ید، دی اکسید گوگرد، پیریدین و متانول است. در حضور آب، ید با دی اکسید گوگرد واکنش می دهد و اسید هیدرویدیک بی رنگ و انیدرید سولفوریک را مطابق با معادله واکنش زیر تشکیل می دهد:

C5H5 I2 + C5H5N SO2 + C5H5N + H2O + CH3OH

2С5Н5N HI + С5Н5N HSO4 CH3

نقطه پایان تیتراسیون لحظه ظهور ید آزاد است که به صورت الکترومتری یا بصری تعیین می شود.

این روش آب رطوبت سنجی، کریستالیزاسیون و جذب شده را تعیین می کند.

روش کروماتوگرافی شماره 307-007-92

این روش بر اساس جداسازی کروماتوگرافی اجزای مخلوط با ثبت بعدی آنها در خروجی ستون کروماتوگرافی توسط آشکارساز هدایت حرارتی است.

روش کروماتوگرافی TU 2211-031 05766801

این روش بر اساس جداسازی اجزای نمونه مورد تجزیه و تحلیل بر روی یک ستون کروماتوگرافی با ثبت بعدی آنها توسط یک سیستم متصل به آشکارساز یونیزاسیون شعله است.

روش پتانسیومتری شماره 8 اندازه گیری مقدار pH

این تکنیک برای اندازه گیری pH میعانات آب، ضایعات و آب های صنعتی در نظر گرفته شده است. روش اندازه گیری مقدار pH مربوط به لگاریتم اعشاری منفی فعالیت یون های هیدروژن در محلول pH=-log an است. مقدار pH معیاری از اسیدیته یا قلیایی بودن محلول است.

جدول 2.18 تعیین محیط محلول های آبی

GOST 4333 - 87

ماهیت روش این است که یک نمونه از یک فرآورده نفتی را در یک بوته باز با سرعت تعیین شده تا زمانی که جرقه بخار (نقطه اشتعال) فرآورده نفتی در بالای سطح آن از یک دستگاه احتراق رخ دهد و تا زمانی که با حرارت دادن بیشتر، محصول (دمای احتراق) با مدت زمان احتراق حداقل 5 ثانیه مشتعل می شود.

GOST 14871 - 76

رنگ یک مشخصه کمی پذیرفته شده مرسوم برای معرف های شیمیایی مایع و محلول های آنها است که رنگ کمی دارند.

این روش مبتنی بر تعیین رنگ با مقایسه بصری با مقیاس رنگ است.

1.6 اتوماسیون تولید

1.6.1 شرح حلقه کنترل جریان مواد اولیه

803-1 - دیافراگم DK 25-100

803-2 - سنسور فشار اضافی Metran-100 DD-2430

803-3 - HID 2029 Intrinsic Safety Barrier

803-4 - HID 2037 Intrinsic Safety Barrier

803-5 - پوزیشنر الکترو پنوماتیک EPP-Ex

803-6 - شیر کنترل تک سرنشین - نوع NZ RK201nzh

شرح حلقه کنترل جریان رفلاکس در Kt-2

فشار تفاضلی از دیافراگم (موضع 803-1) به یک حسگر فشار اضافی با ریزپردازنده داخلی Metran-100 DD-2430 (مقام 803-2) عرضه می شود. یک سیگنال الکتریکی نرمال شده 4 - 20 میلی آمپر از سنسور از طریق مانع ایمنی ذاتی HID 2029 (مورد 803-3) به کنترل کننده ارائه می شود، جایی که ضبط می شود و با مقدار تنظیم شده قبلی مقایسه می شود. اگر انحرافات پارامتر اندازه گیری شده از مقدار مشخص شده وجود داشته باشد، سیستم APACS یک عمل کنترلی را ایجاد می کند.

شیر کنترل تک صندلی - نوع NZ RK201nzh (مقام 803-6) از طریق مانع ایمنی ذاتی HID 2037 (مقام 803-4) و از طریق پوزیشنر الکتروپنوماتیک EPP-Ex (مقام 803-5) تا عدم تطابق صفر می شود .

شکل 1. مدار جریان تریمر پروپیلن به میکسر S-3

1.6.2 مشخصات تجهیزات ابزار دقیق و اتوماسیون

جدول - مشخصات تجهیزات ابزار دقیق و اتوماسیون

شماره موقعیت	نام پارامتر	نصب دستگاه	محیط کنترل شده	نام و مشخصات دستگاه	مدل دستگاه	تعداد (عدد)
	کنترل فشار در خط لوله تریمرهای پروپیلن	روی خط لوله	تریمرهای پروپیلن		Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
	تنظیم مصرف تریمرهای پروپیلن E-1	در خط لوله	تریمرهای پروپیلن		نوع DK 25200 GOST 8.563.1
		روی خط لوله			Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		روی دریچه
		روی خط لوله
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		خروجی سری HID مانع ذاتا ایمن، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	دما بر حسب E-1	روی خط لوله	تریمرهای پروپیلن		TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	تنظیم فشار در E-1	روی خط لوله			Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		خروجی سری HID مانع ذاتا ایمن، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		روی دریچه		برای حرکت طراحی شده است
		روی خط لوله		شیر کنترل محرک با درایو پنوماتیک
	تنظیم مصرف تریمرهای پروپیلن در S-1	در خط لوله	تریمرهای پروپیلن	دیافراگم محفظه نصب شده در فلنج های خط لوله DSK مطابق با GOST 8.563.1، 8.563.2، 8.563.3.	نوع DK 25200 GOST 8.563.1
		روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100 برای اندازه گیری و تبدیل مداوم به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه طراحی شده است. 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال در استاندارد پروتکل HART یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 سیگنال ورودی فشار دیفرانسیل.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		خروجی سری HID مانع ذاتا ایمن، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		روی دریچه		10…100 میلی متر. حفاظت در برابر انفجار: ExdsllB+H2T6
		روی خط لوله		شیر کنترل محرک با درایو پنوماتیک
	تنظیم مصرف فنولاو S-1	در خط لوله		دیافراگم محفظه نصب شده در فلنج های خط لوله DSK مطابق با GOST 8.563.1، 8.563.2، 8.563.3.	نوع DK 25200 GOST 8.563.1
		روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100 برای اندازه گیری و تبدیل مداوم به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه طراحی شده است. 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال در استاندارد پروتکل HART یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 سیگنال ورودی فشار دیفرانسیل.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		خروجی سری HID مانع ذاتا ایمن، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		روی دریچه		پوزیشنر الکترو پنوماتیک. فشار هوای تامین 0.14 مگاپاسکال. سیگنال ورودی 0.02-0.1 mPa. طراحی شده برای سکته مغزی 10…100 میلی متر. حفاظت در برابر انفجار: ExdsllB+H2T6
		روی خط لوله		شیر کنترل محرک با درایو پنوماتیک
	دمای آلکیلات تا T-4	روی خط لوله		مبدل حرارتی با سیگنال یکپارچه برای اندازه گیری دمای رسانه های خنثی و تهاجمی، مورد استفاده در مناطق انفجاری طراحی شده است. محدوده خروجی DC یکپارچه 4-20 میلی آمپر	TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	دمای آلکیله بعد از T-4	روی خط لوله		مبدل حرارتی با سیگنال یکپارچه برای اندازه گیری دمای رسانه های خنثی و تهاجمی، مورد استفاده در مناطق انفجاری طراحی شده است. محدوده خروجی DC یکپارچه 4-20 میلی آمپر	TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	کنترل فشار آلکیلات در ورودی R-5	روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100-Di-Ex برای اندازه گیری و تبدیل مداوم سیگنال خروجی فشار اضافی به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 طراحی شده است.	Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	تنظیم جریان آب صنعتی در خروجی T-4	در خط لوله	آب صنعتی	دیافراگم محفظه نصب شده در فلنج های خط لوله DSK مطابق با GOST 8.563.1، 8.563.2، 8.563.3.	نوع DK 25200 GOST 8.563.1
		روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100 برای اندازه گیری و تبدیل مداوم به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه طراحی شده است. 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال در استاندارد پروتکل HART یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 سیگنال ورودی فشار دیفرانسیل.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		خروجی سری HID مانع ذاتا ایمن، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		روی دریچه		پوزیشنر الکترو پنوماتیک. فشار هوای تامین 0.14 مگاپاسکال. سیگنال ورودی 0.02-0.1 mPa. برای حرکت طراحی شده است 10…100 میلی متر. حفاظت در برابر انفجار: ExdsllB+H2T6
		روی خط لوله		شیر کنترل محرک با درایو پنوماتیک
	درجه حرارت بالا P-5	روی خط لوله		مبدل حرارتی با سیگنال یکپارچه برای اندازه گیری دمای رسانه های خنثی و تهاجمی، مورد استفاده در مناطق انفجاری طراحی شده است. محدوده خروجی DC یکپارچه 4-20 میلی آمپر	TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		مانع ذاتا ایمن با عایق گالوانیکی، خروجی. سیگنال منطقه خطر (ورودی) - 4-20 میلی آمپر. سیگنال منطقه امن (خروجی) - 4-20 میلی آمپر. منبع تغذیه 24 ولت DC. تک کانال.
				شیر قطع، 0% بسته، 100% باز
	درجه حرارت اواسط P-5	روی خط لوله		مبدل حرارتی با سیگنال یکپارچه برای اندازه گیری دمای رسانه های خنثی و تهاجمی، مورد استفاده در مناطق انفجاری طراحی شده است. محدوده خروجی DC یکپارچه 4-20 میلی آمپر	TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	دمای پایین P-5	روی خط لوله		مبدل حرارتی با سیگنال یکپارچه برای اندازه گیری دمای رسانه های خنثی و تهاجمی، مورد استفاده در مناطق انفجاری طراحی شده است. محدوده خروجی DC یکپارچه 4-20 میلی آمپر	TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	کنترل فشار P-5	روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100-Di-Ex برای اندازه گیری و تبدیل مداوم سیگنال خروجی فشار اضافی به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 طراحی شده است.	Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	تنظیم جریان آب صنعتی در خروجی T-6	در خط لوله	آب صنعتی	دیافراگم محفظه نصب شده در فلنج های خط لوله DSK مطابق با GOST 8.563.1، 8.563.2، 8.563.3.	نوع DK 25200 GOST 8.563.1
		روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100 برای اندازه گیری و تبدیل مداوم به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه طراحی شده است. 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال در استاندارد پروتکل HART یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 سیگنال ورودی فشار دیفرانسیل.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		خروجی سری HID مانع ذاتا ایمن، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		روی دریچه		پوزیشنر الکترو پنوماتیک. فشار هوای تامین 0.14 مگاپاسکال. سیگنال ورودی 0.02-0.1 mPa. برای حرکت طراحی شده است 10…100 میلی متر. حفاظت در برابر انفجار: ExdsllB+H2T6
		روی خط لوله		شیر کنترل محرک با درایو پنوماتیک
	درجه حرارت بالا P-7	روی خط لوله		مبدل حرارتی با سیگنال یکپارچه برای اندازه گیری دمای رسانه های خنثی و تهاجمی، مورد استفاده در مناطق انفجاری طراحی شده است. محدوده خروجی DC یکپارچه 4-20 میلی آمپر	TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	درجه حرارت اواسط P-7	روی خط لوله		مبدل حرارتی با سیگنال یکپارچه برای اندازه گیری دمای رسانه های خنثی و تهاجمی، مورد استفاده در مناطق انفجاری طراحی شده است. محدوده خروجی DC یکپارچه 4-20 میلی آمپر	TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	دمای پایین P-7	روی خط لوله		مبدل حرارتی با سیگنال یکپارچه برای اندازه گیری دمای رسانه های خنثی و تهاجمی، مورد استفاده در مناطق انفجاری طراحی شده است. محدوده خروجی DC یکپارچه 4-20 میلی آمپر	TSP Metran-256
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	کنترل فشار P-7	روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100-Di-Ex برای اندازه گیری و تبدیل مداوم سیگنال خروجی فشار اضافی به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 طراحی شده است.	Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	کنترل سطح در E-8	روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100 برای اندازه گیری و تبدیل مداوم فشار هیدرواستاتیک به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال در استاندارد پروتکل HART یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 طراحی شده است.	Metran-100-DG-Ex
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	پس از راکتورهای آلکیله کردن pH آلکیله کنید	در خط لوله		الکترود با سنسور دمای داخلی Рt-100، طول 120 میلی متر، قطر 12 میلی متر. دمای محیط اندازه گیری شده 0-120 درجه سانتی گراد است. محدوده محیط اندازه گیری شده 0-14 است.
		روی خط لوله		مبدل اندازه گیری PH متر با نمایشگر کریستالی. سیگنال خروجی 4h20 میلی آمپر، خطای اندازه گیری 0.1%. دمای محیط -20 ساعت +55 oC
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		خروجی سری HID مانع ذاتا ایمن، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	نظارت بر مصرف آلکیلات در خروجی راکتورها	در خط لوله		دیافراگم محفظه نصب شده در فلنج های خط لوله DSK مطابق با GOST 8.563.1، 8.563.2، 8.563.3.	نوع DK 25200 GOST 8.563.1
		روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100 برای اندازه گیری و تبدیل مداوم به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه طراحی شده است. 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال در استاندارد پروتکل HART یا سیگنال دیجیتال بر اساس رابط RS485 سیگنال ورودی فشار دیفرانسیل.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
	تنظیم فشار در E-11	روی خط لوله		سنسور فشار هوشمند سری Metran-100-Di-Ex برای اندازه گیری و تبدیل مداوم به سیگنال جریان آنالوگ یکپارچه طراحی شده است. 4-20 میلی آمپر و/یا سیگنال دیجیتال بر اساس سیگنال خروجی فشار بیش از حد رابط RS485	Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		ورودی HID سری سد ایمنی ذاتی، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از 4-20 میلی آمپر
		کابینت مانع ذاتاً ایمن		خروجی سری HID مانع ذاتا ایمن، دو کاناله. سیگنال ورودی از 4-20 میلی آمپر، خروجی از
		روی دریچه		پوزیشنر الکترو پنوماتیک. فشار هوای تامین 0.14 مگاپاسکال. سیگنال ورودی 0.02-0.1 mPa. طراحی شده برای سکته مغزی 10…100 میلی متر. حفاظت در برابر انفجار: ExdsllB+H2T6
		روی خط لوله		شیر کنترل محرک با درایو پنوماتیک

1.7 ایمنی و بهداشت شغلی

الزامات برای اطمینان از خطر انفجار فرآیند آلکیلاسیون فنل.

تاسیسات طراحی شده برای تولید آلکیل فنل ها در نزدیکی شرکت های بزرگ قرار دارد: NShZ، کارخانه الاستیک، CHPP-1، OJSC NKNK در نزدیکی Nizhnekamsk، با در نظر گرفتن "رز باد". بادهای غالب در اینجا بخش قابل توجهی از انتشارات مضر را در جهت مخالف مناطق مسکونی حمل می کنند. تجهیزات تکنولوژیکی در یک تاسیسات در فضای باز به ابعاد 24 در 24 متر و ارتفاع 17 متر قرار دارد. کنترل فرآیند تکنولوژیکی به صورت خودکار و با استفاده از سیستم APACS از ساختمان اتاق کنترل از راه دور انجام می شود. ابعاد اتاق فرمان 15 در 20 متر ارتفاع 4 متر می باشد.

بر اساس خواص مواد مطابق با استانداردهای ایمنی آتش نشانی NPB 105-03، ما دسته و کلاس منطقه انفجاری را تعیین می کنیم: برای دسته اپراتور "D" و برای تولید دسته "An". با توجه به PB 09.107-03، از نظر پتانسیل انرژی انفجار و مقدار مواد منفجره، فرآیند متعلق به رده I است، زیرا Q> 54 و m> 9600 کیلوگرم است.

طبق PUE، نصب در فضای باز متعلق به کلاس منطقه انفجاری - V-1g است.

با توجه به GOST 12.2.007.0-75، یک شبکه الکتریکی سه فاز چهار سیم با زمین جامد U = 380/220V برای محصولات الکتریکی در تاسیسات در فضای باز و در اتاق کنترل استفاده می شود. مطابق با PUE، از نظر درجه خطر شوک الکتریکی، نصب در فضای باز با اتاق های مخصوصا خطرناک برابر است، اتاق کنترل به عنوان اتاق بدون افزایش خطر طبقه بندی می شود.

با توجه به درجه خطر برق گرفتگی برای افراد، اتاق کنترل متعلق به کلاس پرخطر است. برای اتاق کنترل، طبق PUE، حداقل درجه مجاز حفاظت از تجهیزات الکتریکی مطابق با IP44 (در برابر نفوذ مواد جامد با قطر بیش از 1 میلی متر و پاشش آب در هر جهت) است.

مطابق با GOST 12.1.019-79 و GOST 12.1.009-76، ایمنی الکتریکی پرسنل با راه حل های طراحی تاسیسات الکتریکی تضمین می شود. استفاده از زمین حفاظتی کلیه تجهیزات، قرار دادن تجهیزات الکتریکی DCS در کابینت های بسته.

تمام طراحی‌های تجهیزات الکتریکی با شرایط عملیاتی مطابقت دارند و پرسنل را در برابر تماس با قطعات زنده محافظت می‌کنند.

برای جلوگیری از آسیب به عایق از رطوبت، تمام سیستم های کابلی به خطوط لوله آب بندی می شوند.

منابع اشتعال عبارتند از: دیوارهای داغ یا داغ تجهیزات، جرقه های تجهیزات الکتریکی، الکتریسیته ساکن، جرقه های ضربه و اصطکاک.

ساختمان ها و سازه های تولیدی طراحی شده از بتن مسلح ساخته شده و متعلق به درجه II مقاومت در برابر آتش است.

هنگام آماده شدن برای تعمیرات، دستگاه ها با نیتروژن پاک می شوند. کلیه تجهیزات و اتصالات آب بندی شده است. کار تعمیر فقط با ابزار ضد جرقه انجام می شود. به منظور تشخیص به موقع آتش سوزی، سیستم هشدار خودکار ارائه شده است. این محل مجهز به سیستم اعلام حریق برقی برای تشخیص مرحله اولیه آتش سوزی با فعال سازی دستی و خودکار می باشد. برای فعال سازی دستی، از آشکارسازهای دکمه ای از نوع PKIL-9 استفاده می شود. برای فعال سازی خودکار، از آشکارسازهای دود از نوع DI-1 استفاده می شود. در محیط های انفجاری از آشکارسازهای ضد انفجار DSP-1AG (دیفرانسیل) استفاده می شود.

برای اطفای حریق در کارگاه وسایل اطفای حریق اولیه زیر ارائه می شود: تامین آب آتش نشانی، کپسول آتش نشانی، پتوی آزبست، ماسه، نیتروژن،

بخار آب مانیتورها و شیرهای آتش نشانی در امتداد محیط کارگاه قرار دارند.

برای خاموش کردن تجهیزات الکتریکی از کپسول های دی اکسید کربن و پودر آتش نشانی OU-8، OU-25، OP-100 استفاده می شود.

به منظور اطلاع رسانی به موقع آتش سوزی و همچنین فراخوانی نیروهای آتش نشانی، سیستم ارتباطی آتش نشانی برقرار است.

طبق طبقه بندی فنی آتش نشانی، ساختمان ها شرایط لازم برای تخلیه ایمن افراد از طریق خروجی های اضطراری را برآورده کرده اند. تعداد خروجی های اضطراری دو عدد است.

برای جلوگیری از سوختگی حرارتی، تجهیزات و خطوط لوله با دمای دیواره بالا با پشم معدنی و ورق های فلزی گالوانیزه عایق بندی می شوند.

برای محافظت از دستگاه ها در برابر فشار بیش از حد مجاز، از شیرهای ایمنی مارک های PPK4-150-40، PPK4-125-40 استفاده می شود.

هنگام انجام فرآیند استخراج، اندازه گیری دما، فشار و سطح در دستگاه و همچنین دبی محصولات ورودی ضروری است.

برای اندازه گیری فشار از یک سنسور فشار اضافی هوشمند شرکت Metran در طراحی ضد انفجار استفاده شده است. سطح با استفاده از سنسور سطح جابجایی دیجیتال از Masoneilan اندازه گیری می شود.

در طراحی ضد انفجار برای اندازه گیری دما از مبدل حرارتی مقاومت پلاتین استفاده می کنیم. ما جریان را با دیافراگم محفظه ای برای خطوط لوله از شرکت "متران" اندازه گیری می کنیم. فرآیند از راه دور از اتاق کنترل کنترل می شود.

کنترل کننده حفظ پارامترهای فرآیند مشخص شده و سرعت تنظیم را تضمین می کند، هنگام انحراف پارامترها از مقادیر مجاز مطابق با یک برنامه، سیگنالینگ و مسدود کردن را فراهم می کند.

1.8 بوم شناسی صنعتی

حفاظت از حوضه آب در برابر فاضلاب صنعتی.

در کارخانه آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن، انتشارات زیر به فاضلاب OAO NKNK در جدول 4 وجود دارد.

فاضلاب تولید می شود: در طول آماده سازی تجهیزات خازنی و تبادل حرارتی برای تعمیرات (یک بار در سال). آنها از طریق چاه ها به KZK تخلیه می شوند. حداکثر غلظت مجاز برای آب های بهداشتی برای فنل 0.1 میلی گرم در لیتر تعیین شده است. MPC برای آب های شیلات برای فنل 0.025 میلی گرم در لیتر است.

جدول 4. فاضلاب

پساب CCP به تصفیه خانه زباله می رود. استانداردهای تخلیه آب عبارتند از COD، COD نه بالاتر از 500 میلی گرم در لیتر، pH - 6.5 ساعت 12.5، در صورت وجود اختلاف، پساب برای جداسازی آلی فشرده می شود. وضعیت آب برای COD با استفاده از روش بی کرومات شماره 25 تجزیه و تحلیل می شود.

برای محافظت از بدنه های آبی در برابر انتشارات مضر و جلوگیری از آلودگی خاک، این کارگاه مجهز به سینی ها و مخازن زیرزمینی برای جمع آوری نزولات جوی است که از آنجا با انباشته شدن زباله ها به فاضلاب های آلوده به مواد شیمیایی پمپ می شود.

روش‌های تصفیه فاضلاب صنعتی معمولاً به دو دسته مکانیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکوشیمیایی تقسیم می‌شوند. با استفاده از این روش ها، فاضلاب برای تصفیه بعدی، یا به طور کامل از ناخالصی ها تصفیه می شود.

در این حالت، تصفیه می تواند هم با انتشار ناخالصی ها به فاز گازی، جامد یا مایع و هم با تخریب آنها انجام شود.

2. قسمت محاسبه

2.1 تعادل مواد تولید

اطلاعات اولیه:

(94) (126) (220)

С6Н6О + 2 С9Н18 = С24Н42О - واکنش جانبی تشکیل

(94) (126) (346)

دی آلکیل فنل (2)

ظرفیت آلکیل فنل کارخانه 125000 است

تن در سال

صندوق زمان تقویم 365 روز.

مدت زمان صرف شده برای تعمیرات اساسی 10 روز است.

تبدیل تریمرهای پروپیلن 98.5 درصد است.

ترکیب مخلوط واکنش (% جرم)

تریمرهای پروپیلن - 40

ترکیب آلکیلات (wt%)

آلکیل فنل - 58.60

شامل:

فنل - 32.65

تریمرهای پروپیلن - 0.60

دی آلکیل فنل -7.65

این فرآیند مستمر در نظر گرفته می شود.

ما نمودار جریان مواد را ترسیم می کنیم

شکل 2.1 نمودار جریان مواد برای تولید آلکیل فنل

R - راکتور برای آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن. G1 جریان ماده تریمرهای فنل و پروپیلن است. G2 - تغذیه ستون Kt-1، آلکیلات

صندوق عملیات موثر تجهیزات (ساعت)

Tef=Tk - ?Tr

Teff=365 · 24 - 10 · 24=8520 ساعت

تولید آلکیل فنل (کیلوگرم در ساعت)

آلکیل فنل

X=8597.42 کیلوگرم در ساعت

X=4790.20 کیلوگرم در ساعت

تریمرهای پروپیلن

باقی مانده های سنگین

دی آلکیل فنل

X=1122.36 کیلوگرم در ساعت

ستون Kt-1 با آلکیلات از راکتور R-1 (جریان G2) تغذیه می شود. بر اساس تبدیل تریمرهای پروپیلن، مقدار مواد اولیه عرضه شده را تعیین می کنیم. ما تعداد شرکت کنندگان در واکنش را محاسبه می کنیم (1) (کیلوگرم در ساعت)

تریمرهای پروپیلن

ما تعداد شرکت کنندگان در واکنش را محاسبه می کنیم (2) (کیلوگرم در ساعت)

تریمرهای پروپیلن

تعیین مقدار کل موادی که در واکنش های (1) و (2) شرکت کرده اند.

تریمرهای پروپیلن

ما مقدار مواد خام عرضه شده را محاسبه می کنیم (کیلوگرم در ساعت)

تریمرهای پروپیلن

تهیه جدول تراز مواد

جدول 5. جدول خلاصه تراز مواد

2.2 محاسبه دستگاه اصلی

2.2.1 محاسبات فنی دستگاه اصلی

هدف: آلکیلاسیون فنل با تریمرهای پروپیلن در فاز مایع در حضور کاتالیزور انجام می شود.

مقدار خوراک وارد شده به راکتور

Gr=26784.11 kmol (به تعادل مواد مراجعه کنید)

حالت عملیاتی:

P = 0.4 MPa (4kmol/cm2)

سرعت تغذیه حجمی مخلوط واکنش 7.2 ساعت-1

کاتالیزور

عمر مفید کاتالیست - 12-13 ماه

سطح مقطع دستگاه:

کجا: Vf؟ سرعت جریان حجمی مخلوط واکنش، m3/s.

W - سرعت جریان خطی در دستگاه، m/s.

قطر دستگاه:

D = 1.13 v1 = 1.13 متر

ما یک راکتور با قطر 1200 میلی متر را می پذیریم.

حجم مورد نیاز کاتالیزور:

Vob - نرخ خوراک حجمی مواد خام، ساعت-1؛

Vob = 7.2 h-1 = 0.002 s-1

حجم کاتالیزور مورد نیاز برای فرآیند 5 متر مکعب است، بنابراین ارتفاع لایه کاتالیست مربوط به این حجم با فرمول تعیین می شود:

محاسبه ارتفاع راکتور ارتفاع راکتور با مشخصات زیر تعیین می شود:

منطقه Hreaction = 7 متر - ارتفاع منطقه واکنش.

Nkat. تصميم گرفتن = 0.035 متر - ارتفاع شبکه کاتالیزور؛

نشتوت ها. = 0.55 متر - ارتفاع اتصالات نصب شده؛

Ndn. = 1 متر - ارتفاع پایین؛

Nkr = 1 متر - ارتفاع پوشش.

Nreact = 7 + 0.035 + 0.55 + 1 + 1 = 9.5 متر.

ما یک راکتور با ارتفاع 9550 میلی متر را می پذیریم.

در نتیجه، دو راکتور برای نصب برای اطمینان از حداکثر تبدیل با ویژگی های اصلی زیر اتخاذ می شود:

قطر - 1200 میلی متر؛

ارتفاع - 9550 میلی متر؛

ارتفاع لایه کاتالیزور - 5.35 متر؛

حجم کاتالیزور 5 متر مکعب.

محاسبه راکتور R-1v به روشی مشابه انجام می شود؛ ما داده های محاسبه را خلاصه می کنیم

به جدول 6

جدول 6. ویژگی های تجهیزات راکتور

2.2.2 محاسبه حرارتی دستگاه

اطلاعات اولیه:

مخلوط واکنش در دمای 70 درجه سانتیگراد وارد راکتور می شود.

اتلاف حرارت به محیط 1.1 درصد افزایش حرارت است.

داده های باقی مانده از تراز مواد است.

بر اساس نمودار جریان گرما، معادله تعادل حرارتی را ایجاد می کنیم.

Q1 + Q2 = Q3 + Q4 - معادله راکتور اول،

Q5 + Q6 = Q7 + Q8 - معادله راکتور دوم.

اجازه دهید مقدار گرمای تامین شده با مخلوط واکنش را تعیین کنیم

Q1 = G1 Ср1 t1

G1 - مقدار مواد خام ورودی، kmol؛

Ср1 - ظرفیت گرمایی ویژه مخلوط واکنش، kJ/kg K.

t دمای مخلوط واکنش، 0C است.

G1 = 26784.11 کیلوگرم در ساعت = 7.44 کیلومتر مول

اجازه دهید ظرفیت گرمایی ویژه مخلوط واکنش را تعیین کنیم

Av (فنل) = 2344.98

ترکیب مخلوط واکنش:

فنل - 60٪

تریمرهای پروپیلن - 40٪.

Ср = У сpi·wi

Cr = 2344.98 0.60 + 2027.3 0.40 = 2217.90

Cr = 2217.9 = 2.218

مقدار حرارت تامین شده با مخلوط واکنش

Q1 = 7.44 2.218 70 = 1155.13 کیلو وات

اجازه دهید مقدار گرمای آزاد شده در نتیجه واکنش های گرمازا را تعیین کنیم

C6H6O + C9H18 = C15H24O - واکنش هدف برای تشکیل آلکیل فنل. (1)

C6H6O + 2 C9H18 = C24H42O - یک واکنش جانبی از تشکیل دی آلکیل فنل. (2)

Q2 = Q1int + Q2inc،

Q1int - مقدار گرمای آزاد شده در نتیجه واکنش گرمازا (1)،

Q2ob مقدار گرمایی است که در نتیجه واکنش گرمازا آزاد می شود (2).

Q1int = G1?Нр

Q2ob = G2 ?Нр,

Нр1، ΔНр2 - تغییرات آنتالپی در نتیجه واکنش های (1) و (2)، kJ/kg.

G1، G2 - مقدار آلکیل فنل و دی آلکیل فنل تشکیل شده پس از اولین راکتور (30٪ آلکیل فنل و 1٪ دی آلکیل فنل از آلکیلات تشکیل شده 26784.11 کیلوگرم در ساعت)، kmol.

Нр1 = 281.56 کیلوژول بر کیلوگرم

Нр2 = 106.52 کیلوژول بر کیلوگرم

G1 = 8035.23 کیلوگرم در ساعت = 2.23 کیلومتر مول

G2 = 267.84 کیلوگرم در ساعت = 0.07 کیلومتر مول

Q1int = 2.23 281.56 = 627.87 کیلو وات

Q2ob = 0.07 106.52 = 7.46 کیلو وات

Q2 = 627.87 + 19.70 = 635.33 کیلو وات

مقدار گرمای از دست رفته با آلکیلات را از معادله تعادل حرارتی راکتور اول تعیین می کنیم

Q1 + Q2 = Q3 + Q4

Q3 = Q1 + Q2 - Q4،

اما برای این لازم است که Q4 - ضررهای وارده به محیط را پیدا کنید.

Q4 = (Q1 + Q2) 1.1٪

Q4 = (1155.13 + 635.33) 0.011 = 19.70 کیلو وات

از اینجا ما Q3 را پیدا می کنیم

Q3 = 1155.13 + 635.33 - 19.70 = 1770.76 کیلو وات

دمای مخلوط واکنش را در خروجی راکتور اول تعیین کنید

G3 - مقدار آلکیلات تشکیل شده، kmol

Ср3 - گرمای ویژه آلکیلات، kJ/kg·K.

G3 = 26784.11 کیلوگرم در ساعت = 7.44 کیلومتر مول

اجازه دهید ظرفیت گرمایی ویژه آلکیلات را تعیین کنیم

Av (فنل) = 2344.98

چهارشنبه (تریمر پروپیلن) = 2027.3

Av (آلکیل فنل) = 2450.63

Av (دیالکیل فنل) = 2373.48

ترکیب آلکیلات:

فنل - 49٪

تریمرهای پروپیلن - 20٪

آلکیل فنل - 30٪

دی آلکیل فنل - 1٪.

Ср = У сpi·wi

Av = 2344.98 0.49 + 2027.3 0.20 + 2450.63 0.30 + 2373.48 0.01 =

2313,42 = 2,313

تهیه جدول تعادل حرارتی برای راکتور اول

جدول 7. تعادل حرارتی راکتور اول

بیایید مقدار حرارت خروجی مبدل حرارتی با مبرد را تعیین کنیم

Qwater = Gwater Srvody (t2k - t2n)

Gwater - مصرف آب خنک کننده، kmol؛

سروودی - ظرفیت گرمایی ویژه آب، ;

t2к، t2н - دمای نهایی و اولیه آب، 0C.

اسناد مشابه

فرآیند آلکیلاسیون فنل با الفین ها. آنالیز ترمودینامیکی وابستگی کسر مولی اجزا به دما. اختلاف دمای آدیاباتیک در راکتور پروتوناسیون یک الفین برای تشکیل کربوکاتیون. آمونولیز اکسیداتیو پروپیلن

کار دوره، اضافه شده در 01/04/2009


فنل به عنوان یک ماده شیمیایی، کاربرد و اهمیت آن. ویژگی های مراحل تولید فنل. شرح مختصری از فرآیند تولید آن از طریق بنزن سولفونیک اسید، کلروبنزن، ایزوپروپیل بنزن و کلرزنی اکسیداتیو بنزن. انواع مواد اولیه.

چکیده، اضافه شده در 2011/02/18


روشهای تولید فنل کشف کاتالیزورهای زئولیت برای اکسیداسیون بنزن با اکسید نیتروژن. ماهیت فعالیت کاتالیزوری زئولیت ها. مسیرهای جدید برای سنتز فنل وضعیت فعال آهن در ماتریس زئولیت. خواص بیومیمتیکی اکسیژن

چکیده، اضافه شده در 2010/04/24


مفهوم و نامگذاری فنل ها، خواص فیزیکی و شیمیایی اساسی آنها، واکنش های مشخصه. روش های به دست آوردن فنل ها و زمینه های کاربرد عملی آنها. خواص سمی فنل و ماهیت اثرات منفی آن بر بدن انسان.

کار دوره، اضافه شده در 2011/03/16


طبقه بندی، خواص فیزیکی و شیمیایی فنل ها. مطالعه ساختار یک مولکول. اثر حلقه بنزن بر گروه هیدروکسیل. تفکیک و نیتراسیون فنل. برهمکنش آن با سدیم و قلیاها. واکنش های اکسیداسیون، جایگزینی و هیدروژناسیون.

ارائه، اضافه شده در 2016/02/17


نسبت بنزن به محلول KMnO4 و آب برم، نیتراسیون بنزن. اکسیداسیون تولوئن، اقدامات احتیاطی ایمنی، عملیات با تولوئن. برهمکنش فنل مذاب با سدیم، محلول قلیایی، جابجایی فنل از فنولات سدیم توسط اسید کربنیک.

کار آزمایشگاهی، اضافه شده در 11/02/2009


اثر سمی فنل و فرمالدئید بر موجودات زنده، روش‌هایی برای تعیین کیفی آنها. تعیین کمی فنل در نمونه های آب طبیعی روشی برای تعیین حداقل غلظت تشخیص مواد سمی آلی در آب

کار دوره، اضافه شده در 2013/05/20


ویژگی های روش های صنعتی برای آلکیلاسیون بنزن با پروپیلن. اصول آلکیلاسیون بنزن با الفین ها در فناوری شیمیایی مشکلات طراحی کارخانه های فرآیند آلکیلاسیون بنزن. شرح فناوری فرآیند تولید.

پایان نامه، اضافه شده در 11/15/2010


روش تیتریومتری تجزیه و تحلیل. تئوری روش بروماتومتری تجزیه و تحلیل. تکنیک تیتراسیون مزایا و معایب روش بروماتومتری. فنل ها تعیین فنل واکنش های شیمیایی مورد استفاده در روش های تیترومتری.

کار دوره، اضافه شده در 2007/03/26


شرح نمودار جریان فرآیند و مواد کمکی. تعادل مواد در هنگام پردازش گازهای محدود کننده. محاسبه دستگاه اصلی - ستون تثبیت. محاسبه دمای ورودی مواد خام تعیین جریان مواد داخلی

از آنجایی که فنل ها با هالیدهای آلومینیوم و سایر اسیدهای لوئیس برای تشکیل نمک هایی مانند ArOAlCl 2 واکنش می دهند، آلکیلاسیون مستقیم آنها در شرایط واکنش فریدل کرافت امکان پذیر نیست. فنل ها با آلکن ها و الکل ها تحت کاتالیز اسیدی آلکیله می شوند. به عنوان کاتالیزور، آنها ترجیح می دهند از اسیدهای سولفوریک، هیدروفلوریک، فسفریک یا مبدل های کاتیونی KU-2، داوکس و سایر رزین های تبادل کاتیونی استفاده کنند. بنابراین، از کرزول و ایزوبوتیلن، یک فنل مانع، 2،6-di-tert-butyl-4-methylphenol (ionol) به صورت صنعتی تولید می شود که به طور گسترده برای تثبیت پلیمرها استفاده می شود.

به طور مشابه، 2،4،6-تری ایزوپروپیل فنل از فنل و ایزوپروپیل الکل به دست می آید.

اسیلاسیون فنل ها تحت شرایط کلاسیک واکنش فریدل کرافت با مجموعه ای از آسیل هالید و کلرید آلومینیوم نیز منجر به نتایج رضایت بخشی می شود، زیرا گروه هیدروکسیل فنل تحت اسیلاسیون قرار می گیرد. اصلاح موثرتر این روش زمانی است که از کمپلکس اسید کربوکسیلیک و تری فلوراید بور به عنوان یک عامل اسیله کننده استفاده شود. در این مورد، گروه آسیل تقریباً به طور انحصاری به موقعیت پارا حلقه بنزن وارد می شود. به عنوان مثال، فنل، هنگامی که با مجموعه ای از اسید استیک و BF 3 واکنش نشان می دهد، پارا هیدروکسی استوفنون با بازده 95٪ می دهد.

متداول ترین روش برای تهیه هیدروکسی کتون های آروماتیک بر اساس بازآرایی فریس است. K. Fries در سال 1908 دریافت که آریل استرهای اسیدهای کربوکسیلیک، هنگامی که با AlCl 3 یا AlBr 3 گرم می شوند، به ارتو- یا پارا هیدروکسی کتون های ایزومر بازآرایی می شوند. به عنوان یک قاعده، در نتیجه بازآرایی، مخلوطی از ایزومرهای ارتو و پارا بدون مخلوطی از متا ایزومر تشکیل می شود.

نسبت ارتو- و پارا ایزومرها عمدتاً به دما و حلال بستگی دارد. در شرایط شدیدتر، ارتو هیدروکسی کتون غالب است و در دمای 20-25 درجه سانتیگراد - پارا هیدروکسی کتون.

به نظر می رسد مکانیسم بازآرایی فرایز، اسیلاسیون بین مولکولی موقعیت ارتو یا پارا حلقه بنزن آریل استر توسط کمپلکس مولکول دوم استر و AlCl3 برای تشکیل مشتق آسیل هیدروکسی کتون و فنل باشد.

بازآرایی با انتقال بین مولکولی گروه آسیل به فنل تکمیل می شود.

بر خلاف خود فنل ها، اترهای آنها به راحتی تحت شرایط ملایم آیلاسیون انتخابی فریدل کرافت برای تشکیل کتون های پارا آلکوکسیاریل قرار می گیرند. بهترین نتایج با اسیلاسیون فنل اترها با آسیل هالیدها در متیلن کلراید در دمای صفر درجه سانتی گراد در حضور دو مول AlCl 3 یا AlBr 3 به دست می آید.

تراکم فنل ها با انیدرید فتالیک در حضور اسید سولفوریک یا کلرید روی (A. Bayer, 1874) باید به عنوان یکی از انواع واکنش آسیلاسیون فریدل کرافت در نظر گرفته شود. در این حالت، دو مولکول فنل با یک مولکول انیدرید فتالیک متراکم می شوند و مشتقات تری فنیل متان به نام فتالئین را تشکیل می دهند.

فنل ها نمک های غیر فعال ArOAlCl2 را با AlCl3 تشکیل می دهند، بنابراین از اسیدهای پروتیک یا کاتالیزورهای اکسید فلزی نوع اسید به عنوان کاتالیزور برای آلکیلاسیون فنل ها استفاده می شود. این اجازه می دهد تا فقط الکل ها و الفین ها به عنوان عوامل آلکیله کننده استفاده شوند. همراه با محصولات جایگزین در هسته، چند فنل اتر به دست می آید که به راحتی به آلکیل فنل ها بازآرایی می شوند:

با این حال مشخص شده است که آلکیل فنل ها عمدتاً از طریق آلکیلاسیون مستقیم در هسته تشکیل می شوند. مکانیسم این واکنش شبیه به آنچه قبلاً برای هیدروکربن‌های آروماتیک بحث شد، است و گروه OH فنل‌ها به‌شدت موقعیت‌های 4 و 2 را با فقدان تقریباً کامل متا ایزومرها در محصولات فعال می‌کنند.

آلکیل شدن به طور متوالی با تشکیل فنل های مونو، دی و تری آلکیل رخ می دهد، اما همزمان با مهاجرت گروه های ارتو آلکیل با تشکیل پارا ایزومرها، که در این مورد از نظر ترمودینامیکی ترمودینامیکی ترین هستند، یک بازآرایی کاتالیز شده توسط اسید رخ می دهد. پایدار.

در میان مونوآلکیل فنل ها، پارا ایزومر زمانی که توسط اسیدهای پروتیک کاتالیز می شود، همیشه غالب است. با افزایش فعالیت کاتالیزور، دما و مدت زمان واکنش، نسبت این ایزومر در بین ایزومرهای تک جایگزین می تواند از 60...80 به 95 درصد یا بیشتر به دلیل ایزومریزاسیون ایزومر ارتو افزایش یابد.

از بین آنهایی که جایگزین شده اند، 2،4-دیالکیل فنل همیشه به طور قابل توجهی غالب است که نسبت آن در شرایط فوق حتی بیشتر می شود.

با معرفی متوالی گروه های آلکیل، بر خلاف آلکیلاسیون هیدروکربن های معطر، مرحله اول سریعتر از مرحله دوم و مرحله دوم به نوبه خود سریعتر از مرحله سوم پیش می رود. ترکیب محصولات جایگزینی متوالی نیز تحت تأثیر واکنش ترانس آلکیلاسیون برگشت پذیر است

R2C6H3OH + C6H5OH ? 2RC6H4OH

که تعادل آن به طور قابل توجهی به سمت راست تغییر می کند. بنابراین، با افزایش فعالیت کاتالیزور، دما و مدت زمان واکنش، محتوای مونو آلکیل فنل در مخلوط حاصل می تواند به میزان قابل توجهی افزایش یابد.

علاوه بر فنل اترها و فنل های جایگزین شده با پلی آلکیل، محصولات جانبی آلکیلاسیون، پلی الفین ها و آلکیل فنل های با زنجیره بلندتر از آنها هستند. در مقابل، هنگام واکنش با الفین‌های بالاتر، به ویژه شاخه‌دار، دپلیمریزاسیون آن‌ها برای تولید آلکیل فنل‌هایی با گروه آلکیل کوتاه‌تر مشاهده می‌شود. یک روش رایج برای سرکوب این واکنش‌های جانبی، کاهش دما است، زیرا آلکیلاسیون کمترین انرژی فعال‌سازی را دارد (20 کیلوژول بر مول). برای جلوگیری از پلیمریزاسیون الفین، کاهش غلظت آن در مایع نیز ضروری است که با وارد کردن تدریجی الفین به توده واکنش حاصل می شود.

واکنش فنل ها با ایزولفین ها تا حد قابل توجهی برگشت پذیر است و حرارت دادن آلکیل فنل های مربوطه با یک کاتالیزور اسیدی منجر به آزاد شدن الفین می شود:

ایزومریزاسیون و ترانس آلکیلاسیون تا حدی از طریق این واکنش انجام می شود.

اسید سولفوریک اغلب به عنوان کاتالیزور - اسیدهای پروتیک - در صنعت استفاده می شود. این اسید در میان سایر اسیدهای موجود و ارزان قیمت فعال‌ترین است، اما در عین حال واکنش‌های جانبی را با شدت بیشتری کاتالیز می‌کند و علاوه بر این منجر به سولفاته شدن فنل و سولفاته الفین و تشکیل اسیدهای فنل سولفونیک HOC6H4SO2OH و مونو آلکیل سولفات ROSO2OH می‌شود که در کاتالیز فرآیند نیز شرکت می‌کنند. . با اسید سولفوریک، آلکیلاسیون با n-الفین ها (به جز اتیلن) ​​در دمای 100...120 درجه سانتی گراد و با ایزولفین ها و استایرن واکنش پذیرتر - در حال حاضر در دمای 50 درجه سانتی گراد اتفاق می افتد، اما برای سرعت بخشیدن به فرآیند، در مورد دوم، آلکیلاسیون در انجام می شود؟ 100 درجه سانتی گراد، با استفاده از H2SO4 در مقدار 3...10%.

کاتالیزور دیگری که باعث واکنش سولفوناسیون جانبی نمی شود و عملکرد آن ملایم تر است n-toluenesulfonic اسید است. اما نسبت به اسید سولفوریک فعالیت کمتر و هزینه بالاتری دارد. با این کاتالیزورها، آلکیلاسیون فنل به صورت یک واکنش همگن اتفاق می افتد.

عیب رایج آنها نیاز به شستشوی کاتالیزور اسیدی است که منجر به تشکیل مقدار قابل توجهی فاضلاب سمی می شود. بنابراین، کاتالیزورهای ناهمگن، به ویژه رزین های تبادل کاتیونی که با فیلتراسیون ساده از توده واکنش جدا می شوند، رواج یافته اند.

ارتوآلکیلاسیون فنل ها تحت کاتالیز با فنولات های آلومینیوم (ArO)3A1 انجام می شود. در این مورد، حتی در موقعیت پارا اشغال نشده، گروه آلکیل ترجیحاً به موقعیت ارتو با تشکیل متوالی مونو و دی آلکیل فنل ها هدایت می شود.

فرآیند آلکیلاسیون فاز گاز فقط برای متیلاسیون فنل با متانول قابل استفاده است. با یک کاتالیزور ناهمگن از نوع اسید (اکسید آلومینیوم، آلومینوسیلیکات ها و غیره) انجام می شود.

تکنولوژی فرآیند

یک فرآیند دسته ای اغلب برای آلکیلاسیون فنل ها استفاده می شود. هنگام آلکیلاسیون با الفین های مایع با جوش بالا، واکنش در دستگاهی با یک همزن و یک ژاکت برای گرم کردن با بخار یا خنک کردن با آب انجام می شود. فنل و یک کاتالیزور در آن بارگذاری می شوند، تا 90 درجه سانتیگراد گرم می شوند، پس از آن یک الفین مایع (دی ایزوبوتن، پروپیلن تریمر یا تترامر، استایرن) با هم زدن و خنک شدن تغذیه می شود. در نیمه دوم واکنش، برعکس، لازم است جرم واکنش گرم شود. مدت کل عملیات 2 ... 4 ساعت است، پس از آن، توده واکنش در یک مخلوط کن (5٪ قلیایی، به مقدار معادل اسید کاتالیزور گرفته شده) خنثی می شود، مخلوط را با بخار زنده گرم می کند. در این حالت، الفین واکنش نداده تقطیر می شود که پس از متراکم شدن بخارات، در جداکننده زباله جدا می شود و می توان از آن برای آلکیلاسیون مجدد استفاده کرد. لایه آلی خنثی‌شده آلکیل فنل‌های خام از محلول آبی نمک‌ها جدا می‌شود و به تقطیر در خلاء فرستاده می‌شود که طی آن آب، بقایای الفین و فنل تبدیل نشده تقطیر می‌شوند.

در فرآیندهای تولید آلکیل فنل ها از الفین های گازی، توصیه می شود از یک راکتور با همزن استفاده نکنید، بلکه از یک ستون توخالی استفاده کنید که در آن توده واکنش با حباب دادن الفین مخلوط می شود. گرمای واکنش را می توان با استفاده از یخچال های داخلی یا خارجی حذف کرد. برای تغییر به یک فرآیند پیوسته به منظور تشدید آن و بهبود ترکیب توده واکنش، مانند سایر واکنش های موازی سریال غیر قابل برگشت، استفاده از آبشاری از چنین راکتورهایی سودآورتر است.

در طول آلکیلاسیون فنل در حضور رزین های تبادل یونی، کاتالیزور در مایعی که در ستون واکنش قرار دارد معلق می شود. فنل و الفین به طور مداوم به پایین ستون تغذیه می شوند. جرم واکنش از ذرات کاتالیزور فیلتر شده و برای تقطیر فرستاده می شود. مصرف کاتالیزور 0.4 درصد وزنی آلکیل فنل های به دست آمده است.

محصولات دریافت شده

ساده ترین همولوگ های فنل: o-، m-، و p-cresols و زایلنول های ایزومر:

یکی از روش های سنتز آنها متیلاسیون فاز گازی فنل با متانول بر روی یک کاتالیزور ناهمگن است:

از بین مونوآلکیل فنل ها، p-tert-butylphenol، به دست آمده از فنل و ایزوبوتن، مورد توجه عملی است:

آلکیلاسیون فنل کربوهیدرات معطر

مونوآلکیل فنل‌ها با گروه آلکیل 5 تا 8 اتم کربن، عوامل باکتری‌کش قوی هستند و زمانی که به 8 تا 12 اتم C افزایش پیدا کنند، واسطه‌های ارزشمندی برای سنتز سورفکتانت‌های غیریونی هستند.

با واکنش های آلکیلاسیون و اسیلاسیون، می توان گروه های آلکیل و آسیل را به ترکیبات معطر وارد کرد.

همانطور که قبلاً گفته شد، فنل ها تحت تأثیر طیف گسترده ای از عوامل آلکیله کننده به یک حلقه آلکیله می شوند:

• آلکن ها
• الکل ها
• آلکیل هالیدها در شرایط کاتالیز اسیدی

آسیلاسیون فنل ها نیز با روش های مختلفی انجام می شود.

Friedel-Crafts آلکیلاسیون فنل ها

فنل هنگامی که با یک عامل آلکیله کننده، اسید لوئیس مانند FeBr_3$ یا $A1C1_3$ و یک کاتالیزور درمان می شود، تحت آلکیلاسیون Friedel-Crafts قرار می گیرد. در این حالت نمک هایی از نوع $ArOAlCl_2$ تشکیل می شوند. به عنوان مثال، برهمکنش کرزول با ایزوبوتیلن برای تشکیل فنل بازدارنده - 2،6-di- است. مالش-بوتیل-4- متیل فنل (یونول):

تصویر 1.

به طور مشابه، با واکنش فنل با ایزوپروپیل الکل، 2،4،6-تری ایزوپروپیل فنل به دست می آید:

شکل 2.

در این آلکیلاسیون فریدل کرافت، الکتروفیل مهاجم یک کاتیون آلکیل است که از واکنش آلکیل با اسید لوئیس تشکیل شده است. در غیاب دیگر هسته دوست ها، این گونه های الکتروفیل با حلقه معطر واکنش می دهند.

آلکیلاسیون Friedel-Crafts دارای دو محدودیت مهم است که ارزش آن را تا حد زیادی کاهش می دهد و واکنش را به طور کلی کمتر از اسیلاسیون مطلوب می کند. آلکیل فنل ها عموماً در واکنش های جایگزینی الکتروفیل واکنش پذیرتر از خود فنل هستند. با توجه به این موضوع، آلکیلاسیون Friedel-Crafts تمایل به آلکیلاسیون بیشتری دارد که منجر به تشکیل دی آلکیل یا محصولات آلکیله بیشتر می شود، همانطور که در هر دو موردی که در بالا مورد بحث قرار گرفت نشان داده شده است.

تنها راه عملی برای کنترل چنین واکنش‌های جایگزینی، حفظ مقدار زیادی فنل است. این روش برای خود بنزن قابل قبول است، زیرا نسبتاً ارزان و فرار است، اما برای بیشتر مشتقات جایگزین آن که گرانتر یا کمتر در دسترس هستند غیرقابل قبول است.

یکی دیگر از محدودیت های مهم آلکیلاسیون فریدل کرافت با واکنش جایگزین بسیاری از کربوکاتیون ها، به ویژه در غیاب نوکلئوفیل های فعال، یعنی بازآرایی به کربوکاتیون های ایزومر مرتبط است.

مونوآلکیلاسیون طبق Friedel-Crafts با انتخاب منطقه ای بسیار کم مشخص می شود و منجر به تولید مخلوط می شود. ارتو- و جفت-محصولات ایزومری آلکیلاسیون فنل ها یک واکنش برگشت پذیر است و در حضور اسیدهای لوئیس قوی، تحت شرایط کنترل ترمودینامیکی واکنش، بازآرایی ها رخ می دهد:

شکل 3.

اسیلاسیون کلاسیک فنل ها بر اساس فریدل کرافت

تحت شرایط کلاسیک، آسیلاسیون فنل‌های فریدل کرافت با استفاده از کمپلکس‌های آسیل هالید با کلرید آلومینیوم منجر به بازده محصول رضایت‌بخش نمی‌شود، زیرا گروه هیدروکسیل فنل نیز وارد اسیلاسیون می‌شود. یک روش مؤثرتر، آسیلاسیون با استفاده از کمپلکس اسید کربوکسیلیک با تری فلوراید بور به عنوان عامل آسیل کننده است:

شکل 4.

تراکم فنل ها با انیدرید فتالیک

تراکم فنل ها با انیدرید فتالیک در حضور اسیدهای معدنی یا اسیدهای لوئیس (A. Bayer, 1874) را نیز باید به عنوان یکی از انواع واکنش آسیلاسیون فریدل کرافت در نظر گرفت. در این حالت، دو مولکول فنل با یک مولکول انیدرید فتالیک متراکم می شوند و مشتقات تری فنیل متان به نام فتالئین را تشکیل می دهند.

شکل 5.

در pH $ بالاتر از 9، محلول های آبی فنل فتالئین در نتیجه فرآیند برش حلقه لاکتون با تشکیل یک دیانیون به رنگ زرشکی در می آیند.

شکل 6.

آمینو متیلاسیون

شکل 7.

واکنش Mannich یا آمینو متیلاسیون، مشخصه ترکیباتی با گروه متیلن فعال است. این به عنوان یک واکنش چند جزئی شامل فرمالدئید و یک آمین ثانویه (به شکل هیدروکلراید) رخ می دهد و اجازه می دهد تا یک گروه آمینو متیل $-CH_2NR_2$ به ترکیبات وارد شود. سوبستراهای معطر فعال شده مانند فنل ها، آمین های آروماتیک ثانویه یا سوم و ترکیبات هتروسیکلیک مانند ایندول، پیرول و فوران نیز واکنش نشان می دهند. از این طریق می توان ترکیبات معطری با گروه آمینو متیل $-CH_2NR_2$ بدست آورد.

در بین آمین ها اغلب از دی متیل آمین استفاده می شود و می توان آلدهید دیگری را به جای فرمالدئید معرفی کرد.

مکانیسم واکنش تشکیل یک نمک ایمین با فرمالدئید و یک آمین ثانویه از طریق یک آمینال میانی و کم آبی آن تحت اثر کاتالیزوری $H^+$ است. یون ایمینیوم یک الکتروفیل است که به حلقه آروماتیک حمله می کند. یون ایمینیم که توسط فرمالدئید و دی متیل آمین تشکیل می شود، می تواند به شکل یدید (نمک های Jeschenmoser - $ICH_2NMe_2$) جدا شود.

کار دوره

آلکیلاسیون فنل ها

مقدمه 3

1. خصوصیات فرآیندهای آلکیلاسیون 4

2. شیمی و مبانی نظری آلکیلاسیون فنل ها 10

3. فناوری فرآیند آلکیلاسیون فنل 14

4. محصولات دریافت کننده 15

مراجع 18

معرفی

آلکیلاسیون فرآیند معرفی گروه های آلکیل به مولکول های مواد آلی و برخی مواد معدنی است. این واکنش ها برای سنتز ترکیبات آروماتیک آلکیله شده در هسته، ایزوپارافین ها، بسیاری از مرکاپتان ها و سولفیدها، آمین ها، مواد دارای پیوند اتری، ترکیبات عنصری و آلی فلزی، محصولات فرآوری اکسیدها و استیلن از اهمیت عملی بسیار بالایی برخوردار هستند. فرآیندهای آلکیلاسیون اغلب مراحل میانی در تولید مونومرها، مواد شوینده و غیره هستند.

بسیاری از محصولات آلکیلاسیون در مقیاس بسیار بزرگ تولید می شوند. بنابراین، در ایالات متحده آمریکا حدود 4 میلیون تن اتیل بنزن، 1.6 میلیون تن ایزوپروپیل بنزن، 0.4 میلیون تن آلکیل بنزن های بالاتر، بیش از 4 میلیون تن گلیکول و سایر محصولات حاصل از فرآوری اکسیدهای آلکیلن، حدود 30 میلیون تن آلکیلات ایزوپارافین وجود دارد. سالانه حدود 1 میلیون تن ترت بوتیل متیل اتر و غیره سنتز می شود.

1. خصوصیات فرآیندهای آلکیلاسیون

1. طبقه بندی واکنش های آلکیلاسیون

منطقی ترین طبقه بندی فرآیندهای آلکیلاسیون بر اساس نوع پیوند تازه تشکیل شده است.

آلکیلاسیون در اتم کربن (C-alkylation) شامل جایگزینی اتم هیدروژن واقع در اتم کربن با یک گروه آلکیل است. پارافین ها قادر به این جایگزینی هستند، اما آلکیلاسیون بیشتر برای ترکیبات معطر معمول است (واکنش فریدل کرافت):

آلکیلاسیون در اتم های اکسیژن و گوگرد (O- و S-alkylation) واکنشی است که در آن یک گروه آلکیل به یک اتم اکسیژن یا گوگرد متصل می شود:

ArOH + RCI ArOH + NaCI + H2O

NaSH + RCI → RSH + NaCI

در این مورد، فرآیندهایی مانند هیدرولیز مشتقات کلردار یا هیدراتاسیون الفین ها نیز تحت تعریف بیش از حد کلی آلکیلاسیون قرار می گیرند و این نشان می دهد که فقط آن دسته از واکنش های معرفی یک گروه آلکیل که طبقه بندی دیگر، مهم و تعیین کننده تری ندارند. ویژگی ها را باید آلکیلاسیون نامید.

آلکیلاسیون در اتم نیتروژن (N-alkylation) شامل جایگزینی اتم های هیدروژن در آمونیاک یا آمین ها با گروه های آلکیل است. این مهم ترین روش برای سنتز آمین ها است:

ROH + NH3 → RNH2 + H2O

همانند واکنش های هیدرولیز و هیدراتاسیون، N-alkylation اغلب به عنوان آمونولیز (یا آمینولیز) ترکیبات آلی طبقه بندی می شود.

آلکیلاسیون در اتم های عناصر دیگر (آلکیلاسیون Si-، Pb-، AI) مهم ترین راه برای به دست آوردن ترکیبات عنصری و آلی فلزی زمانی است که گروه آلکیل مستقیماً به هترواتم پیوند می خورد:

2RCI + Si R2SiCI2

4C2H5CI + 4PbNa → Pb(C2H5)4 + 4NaCI + 3Pb

3C3H6 + AI + 1.5H2 → Al(C3H7)3

طبقه بندی دیگر واکنش های آلکیلاسیون بر اساس تفاوت در ساختار گروه آلکیل وارد شده به یک ترکیب آلی یا معدنی است. می تواند آلیفاتیک اشباع (اتیل و ایزوپروپیل) یا حلقوی باشد. در مورد دوم، واکنش گاهی اوقات سیکلوآلکیلاسیون نامیده می شود:

هنگامی که یک گروه فنیل یا به طور کلی آریل معرفی می شود، یک پیوند مستقیم با اتم کربن حلقه آروماتیک (آریلاسیون) تشکیل می شود:

C6H5CI + NH3 → C6H5NH2 + HCI

گروه آلکیل ممکن است شامل یک حلقه آروماتیک یا یک پیوند دوگانه باشد، و اگر دومی به اندازه کافی از مرکز واکنش فاصله داشته باشد، واکنش کمی با فرآیندهای آلکیلاسیون معمولی متفاوت است:

CH2=CH-CH2CI + RNH2 → RNHCH2-CH=CH2 + HCI

با این حال، معرفی یک گروه وینیل (وینیلاسیون) جایگاه ویژه ای را اشغال می کند و عمدتا با استفاده از استیلن انجام می شود:

ROH + CH≡CH ROCH=CH2

CH3-COOH + CH≡CH CH3-COO-CH=CH2

در نهایت، گروه های آلکیل می توانند حاوی جایگزین های مختلفی باشند، به عنوان مثال اتم های کلر، گروه های هیدروکسی، کربوکسی، سولفونیک اسید:

C6H5ONa + CICH2-COONa → C6H5O-CH2-COONa + NaCI

ROH + HOCH2-CH2SO2ONa → ROCH2–CH2SO2ONa + H2O

مهمترین واکنش برای معرفی گروه های آلکیل جایگزین، فرآیند اکسی آلکیلاسیون (در مورد خاص، اکسی اتیلاسیون) است که طیف وسیعی از واکنش های اکسیدهای الفین را پوشش می دهد:

2. عوامل آلکیله کننده و کاتالیزورها

توصیه می شود همه عوامل آلکیله کننده را با توجه به نوع پیوندی که در حین آلکیل شدن در آنها می شکند به گروه های زیر تقسیم کنید:

1. ترکیبات غیر اشباع (الفین و استیلن)، که در آن پیوند الکترونیکی بین اتم‌های کربن شکسته می‌شود.

2. مشتقات کلر با اتم کلر به اندازه کافی متحرک، که می توانند تحت تأثیر عوامل مختلف جایگزین شوند.

3. الکل ها، اترها و استرها، به ویژه اکسیدهای الفین، که در آنها پیوند کربن-اکسیژن در طول آلکیلاسیون شکسته می شود.

الفین ها (اتیلن، پروپیلن، بوتن ها و بالاتر) به عنوان عوامل آلکیله کننده اهمیت اولیه دارند. به دلیل کم هزینه بودن، سعی می کنند در تمامی موارد تا حد امکان از آنها استفاده کنند. آنها کاربرد اصلی خود را در C-alkylation پارافین ها و ترکیبات معطر یافتند. آنها برای N-alkylation قابل استفاده نیستند و همیشه برای S- و O-alkylation و سنتز ترکیبات آلی فلزی موثر نیستند.

آلکیلاسیون با الفین ها در بیشتر موارد از طریق مکانیسم یونی از طریق تشکیل میانی کربوکاتیون ها اتفاق می افتد و توسط اسیدهای پروتیک و آپروتیک کاتالیز می شود. واکنش الفین ها در واکنش های این نوع با تمایل آنها به تشکیل کربوکاتیون ها تعیین می شود:

این بدان معنی است که طولانی شدن و انشعاب زنجیره اتم های کربن در الفین به طور قابل توجهی توانایی آلکیل شدن آن را افزایش می دهد:

CH2=CH2< CH3-CH=CH2 < CH3-CH2-CH=CH2 < (CH3)2C=CH2

در برخی موارد، آلکیلاسیون با الفین ها تحت تأثیر آغازگرهای واکنش زنجیره ای رادیکال، نور یا دمای بالا اتفاق می افتد. در اینجا گونه های فعال متوسط ​​رادیکال های آزاد هستند. واکنش الفین های مختلف در چنین واکنش هایی به طور قابل توجهی نزدیک تر است.

مشتقات کلر عوامل آلکیله کننده با وسیع ترین دامنه عمل هستند. آنها برای C-، O-، S- و N-alkylation و برای سنتز بیشتر ترکیبات عنصری و آلی فلزی مناسب هستند. استفاده از مشتقات کلردار برای آن دسته از فرآیندهایی که نمی توان آنها را با الفین ها جایگزین کرد یا زمانی که مشتقات کلردار ارزان تر و در دسترس تر از الفین ها هستند، منطقی است.

اثر آلکیله کنندگی مشتقات کلر خود را در سه نوع مختلف برهمکنش نشان می دهد: در واکنش های الکتروفیلیک، در طول جایگزینی هسته دوست و در فرآیندهای رادیکال آزاد. مکانیسم جایگزینی الکتروفیل مشخصه آلکیلاسیون در اتم کربن است، اما برخلاف الفین ها، واکنش ها فقط توسط اسیدهای آپروتیک (کلریدهای آلومینیوم و آهن) کاتالیز می شوند. در مورد محدود کننده، فرآیند با تشکیل میانی یک کربوکاتیون ادامه می یابد:

در رابطه با آن واکنش آلکیل کلریدها به قطبش پیوند C-CI یا پایداری کربوکاتیون ها بستگی دارد و با ازدیاد طول و انشعاب گروه آلکیل افزایش می یابد:

در نوع دیگری از واکنش، مشخصه آلکیلاسیون در اتم های اکسیژن، گوگرد و نیتروژن، فرآیند شامل جایگزینی هسته دوست اتم کلر است. مکانیسم شبیه به هیدرولیز مشتقات کلر است و واکنش در غیاب کاتالیزورها رخ می دهد:

واکنش پذیری مشتقات کلر در این فرآیندها به همان روشی که در طول هیدرولیز انجام می شود تغییر می کند، یعنی:

ArCH2CI > CH2=CH-CH2CI > AIkCI > ArCI

اول-AIkCI > دوم-AIkCI > ترت-AIkCI

تعدادی از فرآیندهای آلکیلاسیون با مشتقات کلر از طریق مکانیسم رادیکال آزاد رخ می دهد. این امر به ویژه برای سنتز ترکیبات عنصری و آلی فلزی، زمانی که رادیکال های آزاد به دلیل تعامل با فلزات تشکیل می شوند، معمول است:

4PbNa + 4C2H5CI → 4Pb + 4NaCI + 4C2H → 4NaCI + Pb(C2H5)4 + 3Pb

الکل ها و اترها قادر به واکنش های C-، O-، N- و S-آلکیلاسیون هستند. اترها همچنین شامل اکسیدهای الفین هستند که اترهای داخلی گلیکول ها هستند و از بین تمام اترها، تنها اکسیدهای الفین عملاً به عنوان عوامل آلکیله کننده استفاده می شوند. الکل ها برای آلکیلاسیون O و N در مواردی که ارزان تر و در دسترس تر از مشتقات کلردار هستند استفاده می شود. برای شکستن پیوند آلکیل-اکسیژن آنها، کاتالیزورهای اسیدی مورد نیاز هستند:

R-OH + H+ ↔ R-OH2 ↔ R+ + H2O

3. ویژگی های انرژی واکنش های اصلی آلکیلاسیون

بسته به عامل آلکیله کننده و نوع پیوند شکسته شده در ماده آلکیله شده، فرآیندهای آلکیلاسیون دارای ویژگی های انرژی بسیار متفاوتی هستند. مقادیر اثرات حرارتی برای حالت گازی همه مواد در برخی از فرآیندهای آلکیلاسیون مهم در پیوندهای C، O و N در جدول 1 آورده شده است. از آنجایی که آنها به طور قابل توجهی به ساختار مواد آلکیله کننده بستگی دارند، جدول نشان می دهد. رایج ترین محدودیت ها برای تغییرات در اثرات حرارتی.

میز 1

اثر حرارتی مهم ترین واکنش های آلکیلاسیون

عامل آلکیله کننده

یک اتصال خراب

از مقایسه داده های ارائه شده، مشخص می شود که هنگام استفاده از یک عامل آلکیله کننده، گرمای واکنش در حین آلکیلاسیون در اتم های مختلف به ترتیب زیر کاهش می یابد Car > Salif > N > O، و برای عوامل آلکیله کننده مختلف به صورت زیر تغییر می کند. :

اثر حرارتی بسیار زیاد آلکیلاسیون شامل اکسید اتیلن و استیلن به دلیل کشش قابل توجه حلقه اکسید سه عضوی و گرما بودن بالای ترکیبات با پیوند سه گانه است.

2. شیمی و مبانی نظری آلکیلاسیون فنل ها

فنل ها نمک های غیر فعال ArOAICI2 را با AICI3 تشکیل می دهند؛ بنابراین، اسیدهای پروتیک یا کاتالیزورهای اکسید فلزی نوع اسید به عنوان کاتالیزور برای آلکیلاسیون فنل ها استفاده می شوند. این اجازه می دهد تا فقط الکل ها و الفین ها به عنوان عوامل آلکیله کننده استفاده شوند. همراه با محصولات جایگزین در هسته، چند فنل اتر به دست می آید که به راحتی به آلکیل فنل ها بازآرایی می شوند:

مشخص شده است که آلکیل فنل ها عمدتاً از طریق آلکیلاسیون مستقیم در هسته تشکیل می شوند. مکانیسم این واکنش مشابه مکانیسم هیدروکربن‌های آروماتیک است و گروه هیدروکسی فنل‌ها به‌شدت موقعیت‌های 4 و 2 را با فقدان تقریباً کامل متا ایزومرها در محصولات فعال می‌کنند.

آلکیل شدن به طور متوالی با تشکیل فنل های مونو، دی و تری آلکیل رخ می دهد، اما همزمان با مهاجرت گروه های ارتو آلکیل با تشکیل پارا ایزومرها، که در این مورد از نظر ترمودینامیکی هستند، یک بازآرایی کاتالیز شده توسط اسید رخ می دهد. پایدارترین بنابراین، طرح تحول به شرح زیر است:

از بین مونوآلکیل فنل ها در کاتالیز با اسیدهای پروتیک، پارا ایزومر غالب است، اما با افزایش فعالیت کاتالیزور، دما و مدت زمان واکنش، نسبت این ایزومر در بین ایزومرهای تک جایگزین می تواند به دلیل ایزومریزاسیون از 60 تا 80 درصد یا بیشتر افزایش یابد. ایزومر ارتو

از بین آنهایی که جایگزین شده اند، 2،4-دیالکیل فنل همیشه به طور قابل توجهی غالب است که نسبت آن در شرایط فوق حتی بیشتر می شود.

با معرفی متوالی گروه های آلکیل، بر خلاف آلکیلاسیون هیدروکربن های معطر، مرحله اول سریعتر از مرحله دوم و آخرین مرحله سریعتر از مرحله سوم انجام می شود. ترکیب محصولات جایگزینی متوالی تحت تأثیر واکنش ترانس آلکیلاسیون برگشت پذیر قرار می گیرد:

R2C6H4OH + C6H5OH ↔ 2RC6H4OH

که تعادل آن به طور قابل توجهی به سمت راست تغییر کرده است. بنابراین، با افزایش فعالیت کاتالیزور، دما و مدت زمان واکنش، محتوای مونو آلکیل فنل در مخلوط حاصل می تواند به میزان قابل توجهی افزایش یابد. بنابراین، در مقایسه با آلکیلاسیون بنزن (شکل 1)، حداکثر مونو آلکیل فنل در رژیم جنبشی فرآیند 50٪ (mol) است و در حالت نزدیک به تعادل به 75-80٪ (mol) می رسد. برای سنتز هدفمند مونو آلکیل فنل ها، این امکان کار با مقدار نسبتاً کمی از فنل نسبت به الفین (=0.8-0.95) و حتی با مقدار هممولار آنها را فراهم می کند. هنگامی که دی آلکیل فنل های محصول فرعی با فنل ترانس آلکیله می شوند، گزینش پذیری حتی بیشتر می شود.

برنج. 1 وابستگی ترکیب توده واکنش در حین آلکیلاسیون برگشت ناپذیر (الف) و برگشت پذیر (ب) بنزن به نسبت معرفهای شروع کننده: 1. بنزن، 2. مونو آلکیل بنزن، 3. دی آلیل بنزن.

برای سنتز هدفمند دی آلکیل فنل ها، بسته به نسبت سرعت و عوامل ترمودینامیکی در مراحل بعدی واکنش، از الفین اضافی استفاده می شود.

علاوه بر فنل اترها و فنل های جایگزین شده با پلی آلکیل، محصولات جانبی آلکیلاسیون، پلی الفین ها و آلکیل فنل های با زنجیره بلندتر از آنها هستند. در مقابل، هنگام واکنش با الفین‌های بالاتر، به ویژه شاخه‌دار، دپلیمریزاسیون آن‌ها برای تولید آلکیل فنل‌هایی با گروه آلکیل کوتاه‌تر مشاهده می‌شود. یک روش رایج برای سرکوب این واکنش‌های جانبی، کاهش دما است، زیرا آلکیلاسیون کمترین انرژی فعال‌سازی را دارد (20 کیلوژول بر مول). برای جلوگیری از پلیمریزاسیون الفین، کاهش غلظت آن در مایع نیز ضروری است که با وارد کردن تدریجی الفین به توده واکنش حاصل می شود. توجه داشته باشید که واکنش فنل ها با ایزولفین ها تا حد قابل توجهی برگشت پذیر است و گرم کردن آلکیل فنل های مربوطه با یک کاتالیزور اسیدی منجر به آزاد شدن الفین می شود:

(CH3)3C-C6H4OH (CH3)2C=CH2 + C6H5OH

ایزومریزاسیون و ترانس آلکیلاسیون تا حدی از طریق این واکنش انجام می شود.

اسید سولفوریک اغلب به عنوان کاتالیزور - اسیدهای پروتیک - در صنعت استفاده می شود. این اسید در میان سایر اسیدهای موجود و ارزان‌ترین فعال‌تر است، اما در عین حال واکنش‌های جانبی را با شدت بیشتری کاتالیز می‌کند و علاوه بر این منجر به سولفاته شدن فنل و سولفاته الفین می‌شود و اسیدهای فنل سولفونیک HOC6H4SO2OH و مونو آلکیل سولفات‌ها ROSO2OH را تشکیل می‌دهد که در کاتالیز اسید نیز شرکت می‌کنند. روند. با اسید سولفوریک، آلکیلاسیون با الفین های n (به جز اتیلن) ​​در C اتفاق می افتد، و با ایزولفین ها و استایرن واکنش پذیرتر - در حال حاضر در دمای 500 درجه سانتیگراد، اما برای سرعت بخشیدن به فرآیند در مورد دوم، آلکیلاسیون در دمای 1000 درجه سانتیگراد با استفاده از H2SO4 در مقدار 3 تا 10 درصد کاتالیزور دیگری که باعث واکنش سولفوناسیون جانبی نمی شود و در عمل خفیف تر است اسید p-toluenesulfonic CH3C6H4SO2OH است. اما نسبت به اسید سولفوریک فعالیت کمتر و هزینه بالاتری دارد.

با این کاتالیزورها، آلکیلاسیون فنل به صورت یک واکنش همگن مطابق با معادله جنبشی زیر انجام می شود:

عیب رایج آنها نیاز به شستشوی کاتالیزور اسیدی است که منجر به تشکیل مقدار قابل توجهی فاضلاب سمی می شود. بنابراین، کاتالیزورهای ناهمگن، به ویژه رزین های تبادل کاتیونی که با فیلتراسیون ساده از توده واکنش جدا می شوند، توجه را به خود جلب کرده و کاربرد عملی یافته اند. با رزین تبادل کاتیونی KU-2، آلکیلاسیون فنل ها با ایزولفین ها در C اتفاق می افتد، اما کندتر از کاتالیز با اسید سولفوریک.

اخیراً، ارتوآلکیلاسیون فنل ها، کاتالیز شده توسط فنولات های آلومینیوم (ArO)3AI، گسترده شده است. در این مورد، حتی با یک موقعیت پارا اشغال نشده، گروه آلکیل عمدتاً با تشکیل متوالی مونو و دی آلکیل بنزن ها به سمت موقعیت ارتو هدایت می شود:

با ایزولفین ها، واکنش در دمای 1000 درجه سانتیگراد رخ می دهد که افزایش آن باعث پارآلکیلاسیون به طور فزاینده ای می شود.

کاتالیز توسط فنولات آلومینیوم با ساختار آن به عنوان یک اسید آپروتیک توضیح داده می شود که قادر به تشکیل کمپلکس با فنل است که اسیدیته قابل توجهی دارد:

اعتقاد بر این است که الفین یک کربوکاتیون با یک پروتون تولید می کند که وارد توده نمی شود و در طی یک واکنش درون کمپلکس به موقعیت ارتو فنل نزدیک به آن حمله می کند.

فرآیند آلکیلاسیون فاز گاز، که در قوانین آن مشابه است، فقط برای متیلاسیون فنل با متانول قابل استفاده است. با یک کاتالیزور ناهمگن از نوع اسید (اکسید آلومینیوم، آلومینوسیلیکات ها و غیره) انجام می شود. در C، عمدتاً o-cresol، زایلنول ها و آنیزول به دست می آیند، اما در دمای بالاتر (C)، مطابق با آنچه قبلاً بحث شد، بازده p- و m-cresols افزایش می یابد و بازده آنیزول و زایلنول کاهش می یابد.

3. فناوری فرآیند آلکیلاسیون فنل

یک فرآیند دسته ای هنوز اغلب برای آلکیلاسیون فنل ها استفاده می شود. هنگام آلکیلاسیون با الفین های مایع با جوش بالا، واکنش در دستگاهی با یک همزن و یک ژاکت برای گرم کردن با بخار یا خنک کردن با آب انجام می شود. فنل و یک کاتالیزور در آن بارگذاری می شوند، تا 900 درجه سانتیگراد گرم می شوند، پس از آن یک الفین مایع (دی ایزوبوتن، پروپیلن صاف کننده یا تترامر، استایرن) با هم زدن و خنک شدن تغذیه می شود. در نیمه دوم واکنش، برعکس، لازم است جرم واکنش گرم شود. مدت کل عملیات 2-4 ساعت است.پس از این، توده واکنش در مخلوط کن با 5% قلیایی خنثی می شود و به مقدار معادل اسید کاتالیزور گرفته می شود و مخلوط را با بخار زنده گرم می کند. در این حالت، الفین واکنش نداده تقطیر می شود که پس از متراکم شدن بخارات، در جداکننده از آب جدا می شود و می توان از آن برای آلکیلاسیون مجدد استفاده کرد. لایه آلی خنثی شده آلکیل فنل های خام از محلول نمک آبی جدا شده و به تقطیر در خلاء فرستاده می شود و در طی آن آب، باقی مانده های الفین و فنل تبدیل نشده تقطیر می شود.

در فرآیندهای تولید آلکیل فنل از الفین های گازی، توصیه می شود از یک راکتور با همزن استفاده نکنید، بلکه از یک ستون توخالی استفاده کنید که در آن توده واکنش با حباب دادن الفین مخلوط می شود. گرمای واکنش را می توان با استفاده از یخچال های داخلی یا خارجی حذف کرد. برای تغییر به یک فرآیند پیوسته به منظور تشدید آن و بهبود ترکیب توده واکنش، مانند سایر واکنش های موازی سریال غیر قابل برگشت، استفاده از آبشاری از چنین راکتورهایی سودآورتر است.

در فرآیند جدید برای آلکیلاسیون فنل در حضور رزین های تبادل یونی، کاتالیزور در مایعی که در ستون واکنش قرار دارد معلق می شود. فنل و الفین به طور مداوم به پایین ستون تغذیه می شوند. در C روی رزین KU-2 یا در C روی آلومینوسیلیکات، نرخ خوراک حجمی 0.15 ساعت در ساعت است. جرم واکنش از ذرات کاتالیزور فیلتر شده و برای تقطیر فرستاده می شود. مصرف کاتالیزور تنها 0.4 درصد وزنی آلکیل فنل های به دست آمده است.

4. محصولات دریافتی

ساده ترین همولوگ های فنل: o-، m-، و p-cresols و زایلنول های ایزومر:

در فرآورده های کک سازی زغال سنگ یافت می شود، اما در مقادیر بسیار کم، قادر به رفع نیاز آنها به تولید مواد پلیمری، آفت کش ها، آنتی اکسیدان ها و غیره نیست. ، شامل متیلاسیون فاز گازی فنل با متانول بر روی کاتالیزور ناهمگن است:

از بین مونوآلکیل فنل ها، p-tert-butylphenol، به دست آمده از فنل و ایزوبوتن، مورد توجه عملی است:

هنگامی که در طی چند متراکم شدن با فرمالدئید به فنل اضافه می شود، پلیمرهای کم محلول به دست می آید که در هنگام استفاده به عنوان پوشش رنگ و لاک بسیار مهم است.

مونو آلکیل فنل ها با گروه آلکیل 5-8 اتم کربن، عوامل باکتری کش قوی هستند، و زمانی که اتم های C 8-12 گسترش می یابند، به واسطه اکسی اتیلاسیون، واسطه های ارزشمندی برای سنتز سورفکتانت های غیریونی هستند:

از پلیمرهای پایین تر و کوپلیمرهای الفین ها (دی ایزوبوتن، تریمر و تترامر پروپیلن، کوپلیمرهای بوتن با پنتن ها و غیره) به عنوان عوامل آلکیله کننده استفاده می شود که از آنها ترت آلکیل فنول ها تشکیل می شود. برای به دست آوردن محصولاتی با قابلیت تجزیه بیوشیمیایی بهتر، استفاده از الفین های n توصیه می شود.

مهمترین حوزه کاربرد آلکیل فنل ها و فرآورده های تبدیل بعدی آنها، تولید پایدارکننده های پلیمرها و روغن ها در برابر تخریب حرارتی-اکسیداتیو است که در حین کارکرد این مواد به ویژه در دماهای بالا ایجاد می شود. تخریب توسط یک مکانیسم زنجیره رادیکال رخ می دهد و می تواند توسط مواد مختلفی که می توانند رادیکال های آزاد را متصل کرده یا آنها را به حالت غیر واکنشی تبدیل کنند، مهار شود. آلکیل فنل‌ها رادیکال‌های غیرفعال تولید می‌کنند که با کونژوگه با حلقه معطر تثبیت می‌شوند، و فنل‌های دارای دو گروه شاخه‌دار در موقعیت ارتو، زمانی که اثر کونژوگاسیون با تأثیر فضایی جانشین‌های حجیم تکمیل می‌شود، اثر قوی‌تری دارند:

فرمول نوشته شده متعلق به یکی از رایج ترین تثبیت کننده ها - یونول است که از p-cresol و isobutene به دست می آید. برای همین منظور از آنتی اکسیدان-2246 که از تراکم o-tert-butyl-p-cresol با فرمالدئید به دست می آید، استفاده شده است:

با این حال، عیب مشترک آنها محدودیت پایه مواد خام به دلیل کمیاب کرزول است. به همین دلیل است که ارتوآلکیلاسیون اهمیت زیادی پیدا کرده است و امکان استفاده از فنل در دسترس تر را به عنوان ماده خام فراهم می کند. بیشتر تثبیت کننده های این نوع متعلق به ترکیبات دو هسته ای با پل های متیلن یا سولفیدی بین 2،6-دیالکیل فنل (مشتق شده از ایزوبوتن، استایرن و غیره) و مقداری هیدروکربن آروماتیک (مزیتلن، دورن) یا سایر آلکیل فنل ها هستند:

کتابشناسی - فهرست کتب

1. استروموف. M., Bustard, 2008;

3. لبدف و فناوری سنتز آلی و پتروشیمی پایه. م.، شیمی. 1988. – 592 ص.

4. سنتز پتروشیمی ویشنیاکف. م.، 1973. – 448 ص.

5. سنتز آلی پایه یوکلسون. م.، "شیمی"، 1968.