Reakcja alkilowania fenolu olefinami i obszary jej zastosowań. Charakterystyka surowców wyjściowych i otrzymanego produktu. Konstrukcja i zasada działania aparatu głównego. Obliczenia technologiczne aparatu głównego i bilansu materiałowego produkcji.

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Opublikowano na http://www.allbest.ru/

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej

Uniwersytet Petrochemiczny w Niżniekamsku

Specjalność 240503 grupa 1711-z

PRACA KWALIFIKUJĄCA ABSOLWENTA

Temat: Alkilowanie fenolu trimerami propylenu(Pwydajność 125 000 ton alkilofenolu rocznie)

Zakończony

Sprawdzony

Wstęp

1. Część technologiczna

1.6.2 Specyfikacja oprzyrządowania i urządzeń automatyki

1.8 Ekologia przemysłowa oczyszczania ścieków przy produkcji neonoli

2. Część obliczeniowa

2.2 Obliczanie aparatu głównego

Literatura

Wstęp

Trafność tematu tej końcowej pracy kwalifikacyjnej „Alkilowanie fenolu trimerami propylenu” wynika z faktu, że dotychczas obroty handlu zagranicznego Rosji znacznie przewyższały wzrost produkcji przemysłowej pod względem tempa wzrostu. Generalnie jest to trend postępowy, który przejawia się w najbardziej rozwiniętych krajach świata w konkurencji na rynku globalnym. W ramach tego handlu następuje także intensywna wymiana osiągnięć naukowo-technicznych poszczególnych krajów.

Stan przemysłu chemicznego i petrochemicznego zależy w dużej mierze od ogólnorosyjskiego eksportu. OJSC NKNK zajmuje wiodącą pozycję wśród rosyjskich producentów i eksporterów produktów petrochemicznych. Prawie wszystkie produkty wytwarzane przez OJSC NKNK cieszą się dużym zainteresowaniem na rynku zagranicznym, który ma wielokrotnie większą pojemność niż rynek krajowy.

Cel pracy: alkilowanie fenolu trimerami propylenu.

W zależności od celu wyróżniono następujące zadania tej pracy:

1. Rozważ teoretyczne podstawy metody produkcji alkilowania fenolu.

2. Wykonywać obliczenia przy produkcji fenolu.

Struktura pracy składa się ze wstępu, dwóch rozdziałów, zakończenia oraz spisu literatury.

1. Część technologiczna

1.1 Podstawy teoretyczne przyjętej metody produkcji

Alkilowanie to proces wprowadzania grup alkilowych do cząsteczek substancji organicznych.

Źródłem alkilofenolu jest reakcja alkilowania fenolu olefinami.

Metoda ta jest wysokotemperaturowa, zachodzi w następujących warunkach:

temperatura? 85 - 125°С

ciśnienie 0,4 MPa

katalizator Levatit-SRC-108/4 BC.

Olefiny mają pierwszorzędne znaczenie jako środki alkilujące. Alkilowanie olefinami zachodzi poprzez mechanizm jonowy poprzez tworzenie karbokationów i jest katalizowane przez kwasy protonowe i aprotonowe. Reaktywność olefin zależy od ich tendencji do tworzenia karbokationów:

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

Oznacza to, że wydłużanie i rozgałęzianie łańcucha atomów węgla w olefinie znacząco zwiększa jej zdolność do alkilowania:

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

Alkilowanie zachodzi sekwencyjnie z utworzeniem mono-, di- i trialkilofenoli, ale jednocześnie następuje katalizowane kwasem przegrupowanie z migracją grup orto-alkilowych do para-izomerów, które w tym przypadku są najbardziej trwałe. Zatem schemat transformacji jest następujący:

Alkilowaniu fenolu olefinami towarzyszą reakcje uboczne polimeryzacji olefin i niszczenia grup alkilowych. W przypadku ukierunkowania na alkilowanie te procesy uboczne są niepożądane.

Reakcję alkilowania prowadzi się w reaktorze adiabatycznym. Produkty reakcji po alkilowaniu poddaje się rektyfikacji. Stopień konwersji trimerów propylenu wynosi 98,5%.

Stosunek trimerów fenolu do propylenu wynosi 4:1.

Proces alkilowania fenolu trimerami propylenu prowadzony jest w reaktorze z osiowym wprowadzaniem surowców.

Sterowanie procesem produkcyjnym odbywa się za pomocą zautomatyzowanego systemu sterowania wykorzystującego komputer i APACS+.

Ogrzewanie rurociągów technologicznych zapewnia woda ciepłownicza o temperaturze 150°C. /2.245./

1.2 Charakterystyka surowców i produktu gotowego

Tabela 1. Charakterystyka surowca i otrzymanego produktu

Nazwa surowców, materiałów, odczynników, katalizatorów, półproduktów, wytworzonych produktów	Numer normy stanowej lub branżowej, specyfikacji technicznych, standardu korporacyjnego	Wskaźniki jakości wymagane do weryfikacji	Standard zgodny z GOST, OST lub standardem korporacyjnym	Cel, zakres
Fenol klasy „B”	GOST23 51979	1. Wygląd 2. Temperatura krystalizacji, °C, nie niższa 3. Udział masowy nielotnej pozostałości, nie więcej niż % 4. Gęstość optyczna wodnego roztworu fenolu (0,8 g kl. B w 100 cm3 (wody) w temperaturze 20°C, nie więcej 5. Gęstość optyczna sulfonowanego fenolu, nie więcej 6. Kolor stopionego fenolu w skali platynowo-kobaltowej, nie więcej	Biały płyn 40,6 0,008 0,03 niestandaryzowane
Trimery propylenu	TU2211031	1.Wygląd	przezroczysta bezbarwna ciecz bez zanieczyszczeń mechanicznych i nierozpuszczalnej wilgoci	Stosowany do syntezy alkilofenolu
		2. Udział masowy trimerów propylenu, % nie mniej 3. Udział masowy olefin C8 i niższych, % nie więcej niż 4. Udział masowy olefin C10 i wyższych, % nie więcej niż 5. Udział masowy wilgoci, nie więcej niż % 6. Liczba bromowa, mg. brom na 100 g produktu, nie mniej 7. Liczba maleicka mg. bezwodnik maleinowy na 1g. produkt, nic więcej 8. Udział masowy parafin, %, nie więcej 9. Udział masowy związków nadtlenkowych, %, nie więcej 10.Ułamek masowy jonol, %. w	95,0 2,0 3,0 0,02 120 2,0 1,0 0,0005
		1. Wygląd	Bezbarwny przezroczysty płyn
Techniczna soda kaustyczna klasy RR		1. Wygląd 2. Udział masowy wodorotlenku sodu,%, nie mniej 3. Udział masowy węglanu sodu,%, nie więcej 4. Udział masowy chlorku sodu,%, nie więcej 5. Udział masowy żelaza w przeliczeniu na Fe2O3, %, nie więcej 6. Suma ułamków masowych tlenków żelaza i glinu,%, nie więcej siarczan sodu,%, nie więcej	Bezbarwny przezroczysty płyn 42,0 0,5 0,05 0,0015 0,02	Aby zneutralizować kwaśne środowisko alkilatu
Azot gazowy i ciekły o wysokiej czystości II stopnia		1. Udział objętościowy azotu,%, nie mniej 2. Udział objętościowy tlenu,%, nie więcej Udział objętościowy pary wodnej w gazowym azocie, %, nie więcej	99,95 0,05	Stosowany do przygotowania urządzeń do naprawy oraz do układów prób ciśnieniowych, do suszenia zużytego katalizatora
Monoalkilofenole	TU 38. 602 09 20 91	1.Wygląd 2. Kolor, jednostki skali jodu, nie więcej 3. Udział masowy monoalkilofenoli,%, nie mniej 4. Udział masowy dialkilofenoli,%, nie więcej 5. Ułamek masowy fenolu,%, nie więcej 6. Udział masowy wody,%, nie więcej 7. Temperatura zapłonu w otwartym tyglu, °C, nie niższa	Oleista, klarowna ciecz 10 98,0 1,0 0,1 0,05	Stosowany do produkcji etoksylowanych monoalkilofenoli (neonoli), dodatków do olejów smarowych i żywic typu Octofor.

Fenol (hydroksybenzen, kwas karbolowy) C6H5OH jest białą, krystaliczną substancją o specyficznym „smolistym” zapachu, o temperaturze topnienia 40,9°C, temperaturze wrzenia 181,75°C i gęstości 1057,6 kg/m3. Jest rozpuszczalny w wodzie, tworząc z nią mieszaninę azeotropową o temperaturze wrzenia 99,6°C. Rozpuszczalny w etanolu, eterze dietylowym, benzenie, acetonie i chloroformie. Ma właściwości lekko kwaśne i rozpuszcza się w wodnych roztworach zasad, tworząc odpowiednie fenolany. Łatwo ulega utlenieniu pod wpływem tlenu atmosferycznego, tworząc produkty utleniania, które zabarwiają go na różowo, a następnie na brązowo. W postaci par, pyłów i roztworów

toksyczny. W kontakcie ze skórą fenol powoduje oparzenia, a w parach działa drażniąco na błony śluzowe oczu i dróg oddechowych.

Fenol jest jednym z wielkoskalowych produktów podstawowej syntezy organicznej. Jej światowa produkcja wynosi około 5 milionów ton.Około połowa wyprodukowanego fenolu wykorzystywana jest do produkcji polimerów fenolowo-formaldehydowych. Fenol wykorzystuje się także do produkcji difenylopropanu, kaprolaktamu, alkilofenoli, kwasu adypinowego i różnych plastyfikatorów.

Trimery propylenu C9H18 są przezroczystą, bezbarwną cieczą o temperaturze zapłonu 21°C, temperaturze wrzenia 125°C i gęstości 749 kg/m3. Słabo rozpuszczalny w wodzie.

Monoalkilofenol jest oleistą przezroczystą cieczą o temperaturze wrzenia 250°C

Temperatura zapłonu 112°C i gęstość 944 kg/m3. Nie rozpuszcza się w wodzie. Monoalkilofenole z grupą alkilową o 5-8 atomach węgla są silnymi środkami bakteriobójczymi, a po rozszerzeniu do 8-12 atomów węgla okazują się cennymi półproduktami do syntezy niejonowych środków powierzchniowo czynnych metodą oksoetylowania:

Najważniejszym obszarem zastosowań alkilofenoli i produktów ich dalszej przemiany jest produkcja stabilizatorów polimerów i olejów chroniących przed niszczeniem termooksydacyjnym powstającym podczas eksploatacji tych materiałów, szczególnie w podwyższonych temperaturach. /3.750./

1.3 Opis schematu technologicznego

Proces alkilowania fenolu trimerami propylenu lub olefinami prowadzony jest w fazie ciekłej w dwóch reaktorach połączonych szeregowo, tworząc reaktywny kation. Katalizator na ogół przyłącza się do trimeru lub protonuje go. Środek alkilujący może także stanowić kompleks katalizatora i trimeru.

Główną reakcją tworzenia monoalkilofenolu (MAP) może być następująca: nieruchome złoże katalizatora. Rolą katalizatora alkilowania jest

С6Н6О + С9Н18 С15Н24О

Niepożądana reakcja tworzenia dialkilofenolu (DAP):

С15Н24О + С9Н18 С24Н42О

Reakcja alkilowania w średniej temperaturze 110°C przebiega z wydzieleniem ciepła 14,82 kcal/mol trimerów propylenu.

W przyjętych dla procesu warunkach na 1 mol monoalkilofenolu powstaje 0,083 mola dialkilofenolu.

Tworzenie się produktów ubocznych, silnie alkilowanych fenoli, zależy od wielu czynników, na przykład temperatury, stosunku fenolu do olefiny, czasu przebywania alkilatu w strefie reakcji itp.

Masa reakcyjna (alkilat) po reaktorach alkilowania zawiera średnio:

- 0,60% wag. - trimery propylenu, parafiny;

- 32,65% wag. - fenol;

- 58,60% wag. - alkilofenole

- 7,65% wag. - dialkilofenole i inne.

Reakcja alkilowania fenolu trimerami propylenu zachodzi w reaktorze adiabatycznym pod ciśnieniem 0,4 MPa (4 bary) i temperaturze od 80°C do 125°C.

Temperatura w reaktorze wzrasta w wyniku wydzielania się ciepła podczas reakcji egzotermicznej. Ostateczna temperatura zależy od wydajności katalizatora, który traci swoją aktywność w temperaturze 170°C. Prędkość ruchu cieczy w stosunku do swobodnego przekroju reaktora wynosi 0,7 cm/s, czas przebywania wynosi 15 minut. Aktywność katalizatora maleje w trakcie eksploatacji i po 12 - 13 miesiącach eksploatacji katalizator należy wymienić. Zwiększanie temperatury w reaktorach ma znaczący wpływ na wydajność katalizatora, dlatego praca na świeżym katalizatorze wymaga łagodniejszego reżimu temperaturowego dla alkilowania. Temperaturę na dnie reaktora utrzymuje się na poziomie 70-800°C.

Przy małych obciążeniach mieszanina reakcyjna jest dostarczana do drugiego reaktora o początkowej temperaturze 60-800°C. Stosunek molowy trimerów fenol:propylen utrzymuje się na poziomie co najmniej 2:1. Osiąga się to poprzez regulację przepływu głównych strumieni – fenolu i trimerów propylenu lub olefin – do mieszalnika poz. S-1.

Zużycie fenolu w mieszalniku poz. C-1 utrzymywany jest za pomocą regulatora przepływu poz.6-6 zamontowanego na linii zasilającej

trimery fenolu i propylenu za pomocą regulatora przepływu poz. 5-6. Po wymieszaniu w mieszalniku poz. Mieszanina reakcyjna C-1 wchodzi do pierścienia lodówki poz. T-1, gdzie jest chłodzony wtórną wodą chłodzącą do temperatury 80°C. Powrót wody chłodzącej z lodówki poz. T-1 wchodzi do warsztatowego kolektora wody powrotnej.

Z lodówki poz. Mieszanina reakcyjna T-1 jest dostarczana do alkilowania do pierwszego reaktora poz. P-1a od dołu podczas procesu, alkilat wchodzi przez chłodnicę pośrednią poz. T-2, gdzie jest chłodzony wtórną wodą chłodzącą, do dolnej części drugiego reaktora wzdłuż procesu, poz. R-1b.

Temperaturę górnej części pierwszego reaktora podczas procesu utrzymuje automatycznie regulator temperatury poz.11-7 w wyniku chłodzenia mieszaniny reakcyjnej w lodówce poz. T-1 wtórna woda chłodząca, za pomocą zaworu sterującego poz. 11-12, który jest zainstalowany na przewodzie odprowadzającym wtórną wodę chłodzącą z lodówki, poz. T-1.

Temperatura górnej części drugiego reaktora w procesie jest utrzymywana automatycznie przez regulator temperatury poz. 14-5 z powodu chłodzenia alkilatu w lodówce poz. T-2 z wtórną wodą chłodzącą, którego zawór sterujący znajduje się w poz. 14-11 jest zainstalowany na dodatkowym przewodzie odprowadzającym wodę chłodzącą z lodówki, poz. T-2.

Aby uniknąć rozhermetyzowania reaktorów w przypadku zbyt wysokiego ciśnienia w nich, instaluje się podwójne zawory bezpieczeństwa.

Ze względu na to, że alkilat ma środowisko kwaśne, aby zapobiec korozji wyposażenia warsztatu, alkilat z drugiego reaktora w procesie, poz. R-1b przybywa

mikser poz. S-2 do neutralizacji. Zasadniczą neutralizację alkilatu przeprowadza się 20 - 42% roztworem wodorotlenku sodu po włączeniu nowego reaktora ze świeżym katalizatorem do pH = 6,5 - 7,0. Dalsze utrzymanie pH=6,5-7,0 zapewniają trimery propylenu pH=7,0. Mieszalnik wyposażony jest wewnątrz w płyty prowadzące, dzięki którym przepływy są mieszane.

Z kontenera poz. E-2 do mieszacza poz. Alkalia C-2 dostarczane są w miarę potrzeb za pomocą pompy nurnikowej poz. N-2a, ur. Dozowanie zasady do alkilatu ustala się w zależności od kwasowości alkilatu.

Z miksera poz. Zobojętniony alkilat C-2 wchodzi do pojemnika, poz. E-3, natomiast jego część jest stale przesyłana do analizatora do chromatografu.

Alkilan w pojemniku poz. E-3 przechowywany jest pod „poduszką” azotową pod stałym ciśnieniem, które jest utrzymywane automatycznie przez regulator ciśnienia poz. 18-5.

1.4 Konstrukcja i zasada działania aparatu głównego

alkilowanie fenolu propylenu

Główną aparaturą do przeprowadzenia procesu alkilowania jest reaktor poz. R-1 a, b, przeznaczone do alkilowania fenolu trimerami propylenu.

Urządzeniem jest pionowe cylindryczne naczynie poz. 1 od góry poz. 3 i dolna poz. 2 pokrywki wykonane ze stali nierdzewnej. Część cylindryczna jest połączona z pokrywą i dnem za pomocą kołków. Połączenia kołnierzowe wykonywane są typu pióro-wpust. Pomiędzy częścią cylindryczną a dnem znajduje się kratka poz. 4, przeznaczony do utrzymywania warstwy katalizatora. Siatka składa się z podłużnych i poprzecznych blach metalowych, pokrytych siatką o drobnych oczkach 0,25x0,25 mm, co zapobiega uszkodzeniu katalizatora. Katalizator wewnątrz aparatu lokalizowany jest metodą masową. Mieszanina reakcyjna przechodzi przez złoże katalizatora, gdzie w miejscach aktywnych katalizatora zachodzi reakcja alkilowania. Alkilat opuszcza reaktor przez filtr poz. 5, wbudowany w środek okucia, poz. H. Filtr ma postać cylindra z wieloma otworami, pokrytego metalową siatką o drobnych oczkach 0,25x0,25 mm.

Z boku pokrywy dolnej znajduje się złącze poz. A w przypadku wprowadzania mieszaniny reakcyjnej, wyjście przereagowanej mieszaniny odbywa się przez złącze poz. B, osadzony w pokrywie górnej. Katalizator jest ładowany przez złącze poz. B, zamontowany w pokrywie reaktora pod kątem do głównej osi aparatu, odciążenie następuje w poz. montażowej. G, umieszczony w dolnej części cylindrycznej części urządzenia, który może służyć również jako właz do montażu i kontroli urządzeń wewnętrznych. W dolnym punkcie urządzenia znajduje się złączka poz. D, przeznaczony do opróżnienia reaktora z produktu przed wyładunkiem katalizatora i naprawą aparatury.

Podpora składająca się z fartucha i dziesięciu nóg jest przyspawana do zewnętrznej części cylindrycznej części. Dane techniczne:

1. Pojemność 10,3 m3

2. Środowisko w urządzeniu jest toksyczne i wybuchowe

3. Ciśnienie robocze 0,4 MPa

4. Temperatura pracy 95 0C

5. Główny materiał Stal X18N10T

6. Waga urządzenia 5030 kg

7. Wymiary:

a) wysokość 9550 mm

b) średnica 1200 mm

/4.86/

1.5 Analityczna kontrola produkcji

GOST 14870-77 Pomiar stężenia wilgoci metodą Fischera

Metoda polega na rozpuszczeniu lub zdyspergowaniu próbki w odpowiednim rozpuszczalniku i miareczkowaniu odczynnikiem Karla Fischera będącym mieszaniną jodu, dwutlenku siarki, pirydyny i metanolu. W obecności wody jod reaguje z dwutlenkiem siarki, tworząc bezbarwny kwas jodowodorowy i bezwodnik siarkowy zgodnie z następującym równaniem reakcji:

C5H5 I2 + C5H5N SO2 + C5H5N + H2O + CH3OH

2С5Н5N HI + С5Н5N HSO4 CH3

Za punkt końcowy miareczkowania przyjmuje się moment pojawienia się wolnego jodu, oznaczony elektrometrycznie lub wizualnie.

Metodą tą określa się wodę higroskopijną, krystalizacyjną i zasorbowaną.

Metoda chromatograficzna nr 307-007-92

Metoda polega na chromatograficznym rozdzieleniu składników mieszaniny i ich późniejszej rejestracji na wyjściu kolumny chromatograficznej za pomocą detektora przewodności cieplnej.

Metoda chromatograficzna TU 2211-031 05766801

Metoda polega na rozdzieleniu składników analizowanej próbki na kolumnie chromatograficznej i ich późniejszej rejestracji przez układ połączony z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym.

Metoda potencjometryczna nr 8. Pomiar wartości pH

Technika przeznaczona jest do pomiaru pH kondensatu wodnego, ścieków i wód przemysłowych. Metoda pomiaru Wartość pH odpowiada ujemnemu logarytmowi dziesiętnemu aktywności jonów wodorowych w roztworze pH=-log an. Wartość pH jest miarą kwasowości lub zasadowości roztworu.

Tabela 2.18 Oznaczanie ośrodka roztworów wodnych

GOST 4333 - 87

Istota metody polega na ogrzewaniu próbki produktu naftowego w otwartym tyglu z zadaną prędkością do momentu wystąpienia błysku pary (temperatury zapłonu) produktu naftowego nad jej powierzchnią z urządzenia zapłonowego i do czasu, gdy przy dalszym ogrzewaniu produkt zapala się (temperatura zapłonu), a czas spalania wynosi co najmniej 5 sekund.

GOST 14871 - 76

Barwa jest umownie przyjętą cechą ilościową ciekłych odczynników chemicznych i ich roztworów, które mają niewielką ilość koloru.

Metoda polega na określeniu koloru poprzez wizualne porównanie ze skalą barw.

1.6 Automatyzacja produkcji

1.6.1 Opis pętli sterowania przepływem surowca

803-1 - membrana DK 25-100

803-2 - czujnik nadciśnienia Metran-100 DD-2430

803-3 - Bariera iskrobezpieczeństwa HID 2029

803-4 - Bariera iskrobezpieczeństwa HID 2037

803-5 - pozycjoner elektropneumatyczny EPP-Ex

803-6 - zawór regulacyjny jednogniazdowy - typ NZ RK201nzh

Opis pętli regulacji przepływu refluksu w Kt-2

Różnica ciśnień z membrany (poz. 803-1) doprowadzana jest do czujnika nadciśnienia z wbudowanym mikroprocesorem Metran-100 DD-2430 (poz. 803-2). Znormalizowany sygnał elektryczny 4 - 20 mA z czujnika przez barierę iskrobezpieczną HID 2029 (poz. 803-3) jest dostarczany do sterownika, gdzie jest rejestrowany i porównywany z wcześniej ustawioną wartością. W przypadku odchyleń mierzonego parametru od wartości zadanej, system APACS generuje akcję kontrolną

zawór regulacyjny jednogniazdowy typu NZ RK201nzh (poz. 803-6) przez barierę iskrobezpieczną HID 2037 (poz. 803-4) i poprzez ustawnik elektropneumatyczny EPP-Ex (poz. 803-5) aż do niedopasowania staje się zerem.

Rysunek 1. Obwód przepływu trimeru propylenu do mieszalnika S-3

1.6.2 Specyfikacja oprzyrządowania i urządzeń automatyki

Tabela - Specyfikacja oprzyrządowania i urządzeń automatyki

Numer pozycji	Nazwa parametr	instalacja urządzenia	Kontrolowane środowisko	Nazwa i charakterystyka urządzenia	Model urządzenia	Ilość (szt.)
	Kontrola ciśnienia w rurociągu trimerów propylenu	Na rurociągu	trimery propylenu		Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
	Regulacja zużycia trimerów propylenu E-1	W rurociągu	trimery propylenu		Typ DK 25200 GOST 8.563.1
		Na rurociągu			Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		4-20 mA, wyjście 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		4-20 mA, wyjście 4-20 mA
		Na zaworze
		Na rurociągu
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Wyjście bariery iskrobezpiecznej serii HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Temperatura w E-1	Na rurociągu	trimery propylenu		TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Regulacja ciśnienia w E-1	Na rurociągu			Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Wyjście bariery iskrobezpiecznej serii HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
		Na zaworze		Zaprojektowany do poruszania się
		Na rurociągu		Zawór sterujący siłownikiem z napędem pneumatycznym
	Regulacja zużycia trimerów propylenu w S-1	W rurociągu	trimery propylenu	Membrana komorowa montowana w kołnierzach rurociągu DSK zgodnie z GOST 8.563.1, 8.563.2, 8.563.3.	Typ DK 25200 GOST 8.563.1
		Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100 przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania na ujednolicony analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy w standardzie protokołu HART lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485 sygnału wejściowego różnicy ciśnień.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Wyjście bariery iskrobezpiecznej serii HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
		Na zaworze		10…100 mm. Ochrona przeciwwybuchowa: ExdsllB+H2T6
		Na rurociągu		Zawór sterujący siłownikiem z napędem pneumatycznym
	Regulacja spożycia fenolawu S-1	W rurociągu		Membrana komorowa montowana w kołnierzach rurociągu DSK zgodnie z GOST 8.563.1, 8.563.2, 8.563.3.	Typ DK 25200 GOST 8.563.1
		Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100 przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania na ujednolicony analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy w standardzie protokołu HART lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485 sygnału wejściowego różnicy ciśnień.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Wyjście bariery iskrobezpiecznej serii HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
		Na zaworze		Pozycjoner elektropneumatyczny. Ciśnienie powietrza nawiewanego 0,14 MPa. Sygnał wejściowy 0,02-0,1 mPa. Zaprojektowane dla skoku 10…100 mm. Ochrona przeciwwybuchowa: ExdsllB+H2T6
		Na rurociągu		Zawór sterujący siłownikiem z napędem pneumatycznym
	Temperatura alkilanu do T-4	Na rurociągu		Przetwornik termiczny o zunifikowanym sygnale przeznaczony jest do pomiaru temperatury mediów obojętnych i agresywnych, stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Ujednolicony zakres wyjściowy prądu stałego 4-20 mA	TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Temperatura alkilanu po T-4	Na rurociągu		Przetwornik termiczny o zunifikowanym sygnale przeznaczony jest do pomiaru temperatury mediów obojętnych i agresywnych, stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Ujednolicony zakres wyjściowy prądu stałego 4-20 mA	TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Kontrola ciśnienia alkilanu na wlocie do R-5	Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100-Di-Ex przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania sygnału wyjściowego nadciśnienia na zunifikowany analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485	Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
	Regulacja przepływu wody przemysłowej na wylocie T-4	W rurociągu	woda przemysłowa	Membrana komorowa montowana w kołnierzach rurociągu DSK zgodnie z GOST 8.563.1, 8.563.2, 8.563.3.	Typ DK 25200 GOST 8.563.1
		Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100 przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania na ujednolicony analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy w standardzie protokołu HART lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485 sygnału wejściowego różnicy ciśnień.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Wyjście bariery iskrobezpiecznej serii HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
		Na zaworze		Pozycjoner elektropneumatyczny. Ciśnienie powietrza nawiewanego 0,14 MPa. Sygnał wejściowy 0,02-0,1 mPa. Zaprojektowany do poruszania się 10…100 mm. Ochrona przeciwwybuchowa: ExdsllB+H2T6
		Na rurociągu		Zawór sterujący siłownikiem z napędem pneumatycznym
	Najwyższa temperatura P-5	Na rurociągu		Przetwornik termiczny o zunifikowanym sygnale przeznaczony jest do pomiaru temperatury mediów obojętnych i agresywnych, stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Ujednolicony zakres wyjściowy prądu stałego 4-20 mA	TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Bariera iskrobezpieczna z izolacją galwaniczną, wyjście. Sygnał strefy niebezpiecznej (wejście) - 4-20 mA. Sygnał strefy bezpiecznej (wyjście) - 4-20 mA. Zasilanie 24 V DC. Pojedynczy kanał.
				Zawór odcinający, 0% zamknięty, 100% otwarty
	Temperatura średnia P-5	Na rurociągu		Przetwornik termiczny o zunifikowanym sygnale przeznaczony jest do pomiaru temperatury mediów obojętnych i agresywnych, stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Ujednolicony zakres wyjściowy prądu stałego 4-20 mA	TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Temperatura dna P-5	Na rurociągu		Przetwornik termiczny o zunifikowanym sygnale przeznaczony jest do pomiaru temperatury mediów obojętnych i agresywnych, stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Ujednolicony zakres wyjściowy prądu stałego 4-20 mA	TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Kontrola ciśnienia P-5	Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100-Di-Ex przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania sygnału wyjściowego nadciśnienia na zunifikowany analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485	Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
	Regulacja przepływu wody przemysłowej na wylocie T-6	W rurociągu	woda przemysłowa	Membrana komorowa montowana w kołnierzach rurociągu DSK zgodnie z GOST 8.563.1, 8.563.2, 8.563.3.	Typ DK 25200 GOST 8.563.1
		Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100 przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania na ujednolicony analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy w standardzie protokołu HART lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485 sygnału wejściowego różnicy ciśnień.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Wyjście bariery iskrobezpiecznej serii HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
		Na zaworze		Pozycjoner elektropneumatyczny. Ciśnienie powietrza nawiewanego 0,14 MPa. Sygnał wejściowy 0,02-0,1 mPa. Zaprojektowany do poruszania się 10…100 mm. Ochrona przeciwwybuchowa: ExdsllB+H2T6
		Na rurociągu		Zawór sterujący siłownikiem z napędem pneumatycznym
	Najwyższa temperatura P-7	Na rurociągu		Przetwornik termiczny o zunifikowanym sygnale przeznaczony jest do pomiaru temperatury mediów obojętnych i agresywnych, stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Ujednolicony zakres wyjściowy prądu stałego 4-20 mA	TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Temperatura średnia P-7	Na rurociągu		Przetwornik termiczny o zunifikowanym sygnale przeznaczony jest do pomiaru temperatury mediów obojętnych i agresywnych, stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Ujednolicony zakres wyjściowy prądu stałego 4-20 mA	TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Temperatura dna P-7	Na rurociągu		Przetwornik termiczny o zunifikowanym sygnale przeznaczony jest do pomiaru temperatury mediów obojętnych i agresywnych, stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem. Ujednolicony zakres wyjściowy prądu stałego 4-20 mA	TSP Metran-256
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Kontrola ciśnienia P-7	Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100-Di-Ex przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania sygnału wyjściowego nadciśnienia na zunifikowany analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485	Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
	Kontrola poziomu w E-8	Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100 przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania ciśnienia hydrostatycznego na ujednolicony sygnał analogowy prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy w standardzie protokołu HART lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485	Metran-100-DG-Ex
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
	pH alkilanu po reaktorach alkilowania	w rurociągu		Elektroda z wbudowanym czujnikiem temperatury Рt-100, długość 120 mm, średnica 12 mm. Temperatura mierzonego medium wynosi 0-120°C. Zakres mierzonego medium wynosi 0-14.
		Na rurociągu		Przetwornik pomiarowy pH z wyświetlaczem kryształowym. Sygnał wyjściowy 4h20 mA, błąd pomiaru 0,1%. Temperatura otoczenia -20 h +55 oC
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Wyjście bariery iskrobezpiecznej serii HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy z 4-20 mA, wyjście 4-20 mA
	Monitorowanie zużycia alkilatów na wyjściu z reaktorów	W rurociągu		Membrana komorowa montowana w kołnierzach rurociągu DSK zgodnie z GOST 8.563.1, 8.563.2, 8.563.3.	Typ DK 25200 GOST 8.563.1
		Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100 przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania na ujednolicony analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy w standardzie protokołu HART lub sygnał cyfrowy oparty na interfejsie RS485 sygnału wejściowego różnicy ciśnień.	Metran-100-Ex-DD-2430-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
	Regulacja ciśnienia w E-11	Na rurociągu		Inteligentny czujnik ciśnienia serii Metran-100-Di-Ex przeznaczony jest do pomiaru i ciągłego przetwarzania na ujednolicony analogowy sygnał prądowy 4-20 mA i/lub sygnał cyfrowy oparty na sygnale wyjściowym nadciśnienia interfejsu RS485	Metran - 100-Ex-DI-3141-MP
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Seria barier iskrobezpiecznych Wejście HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, sygnał wyjściowy od 4-20 mA
		Iskrobezpieczna szafka barierowa		Wyjście bariery iskrobezpiecznej serii HID, dwukanałowe. Sygnał wejściowy od 4-20 mA, wyjście z
		Na zaworze		Pozycjoner elektropneumatyczny. Ciśnienie powietrza nawiewanego 0,14 MPa. Sygnał wejściowy 0,02-0,1 mPa. Zaprojektowane dla skoku 10…100 mm. Ochrona przeciwwybuchowa: ExdsllB+H2T6
		Na rurociągu		Zawór sterujący siłownikiem z napędem pneumatycznym

1.7 Bezpieczeństwo i higiena pracy

Wymagania dotyczące zapewnienia zagrożenia wybuchem w procesie alkilowania fenolu.

Projektowana instalacja do produkcji alkilofenoli zlokalizowana jest w pobliżu dużych przedsiębiorstw: NSzZ, Zakładu Elastycznego, CHPP-1, OJSC NKNK koło Niżniekamska, z uwzględnieniem „róży wiatrów”. Przeważające tu wiatry niosą ze sobą znaczną część szkodliwych emisji w kierunku przeciwnym do obszarów mieszkalnych. Urządzenia technologiczne zlokalizowane są w instalacji zewnętrznej o wymiarach 24 na 24 metry i wysokości 17 metrów. Sterowanie procesem technologicznym jest zautomatyzowane i realizowane zdalnie przy pomocy systemu APACS z budynku sterowni. Wymiary sterowni to 15 na 20 metrów, wysokość 4 metry.

Na podstawie właściwości substancji zgodnie z normami bezpieczeństwa pożarowego NPB 105-03 ustalamy kategorię i klasę strefy wybuchowej: dla operatora kategoria „D”, a dla produkcji kategoria „An”. Według PB 09.107-03, pod względem potencjału energetycznego wybuchu i ilości substancji wybuchowych, proces należy do kategorii I, gdyż Q > 54 i m > 9600 kg.

Według PUE instalacja zewnętrzna należy do klasy strefy wybuchowej V-1g.

Zgodnie z GOST 12.2.007.0-75, trójfazowa, czteroprzewodowa, solidnie uziemiona sieć elektryczna U = 380/220 V jest stosowana do produktów elektrycznych w instalacjach zewnętrznych i w sterowni. Zgodnie z PUE pod względem stopnia zagrożenia porażeniem prądem elektrycznym instalacja zewnętrzna utożsamiana jest z pomieszczeniami szczególnie niebezpiecznymi, sterownia zaliczana jest do pomieszczeń bez zwiększonego zagrożenia.

W zależności od stopnia zagrożenia porażeniem prądem elektrycznym sterownia należy do klasy wysokiego ryzyka. Dla sterowni, zgodnie z PUE, minimalny dopuszczalny stopień ochrony sprzętu elektrycznego odpowiada IP44 (przed wnikaniem substancji stałych o średnicy większej niż 1 mm i przedostawaniem się wody w dowolnym kierunku).

Zgodnie z GOST 12.1.019-79 i GOST 12.1.009-76 bezpieczeństwo elektryczne personelu zapewniają rozwiązania projektowe instalacji elektrycznych; stosowanie uziemienia ochronnego całego sprzętu, umieszczanie urządzeń elektrycznych DCS w zamkniętych szafach.

Wszystkie konstrukcje urządzeń elektrycznych są zgodne z warunkami pracy i zapewniają ochronę personelu przed kontaktem z częściami pod napięciem.

Aby zapobiec uszkodzeniu izolacji przed wilgocią, wszystkie systemy kablowe są uszczelnione w rurociągach.

Źródłami zapłonu są: rozżarzone do czerwoności lub nagrzane ściany urządzeń, iskry urządzeń elektrycznych, elektryczność statyczna, iskry uderzeniowe i tarcia.

Budynki i konstrukcje projektowanej produkcji wykonane są z żelbetu i posiadają II stopień odporności ogniowej.

Przygotowując się do naprawy, urządzenia przepłukuje się azotem. Wszystkie urządzenia i połączenia są uszczelnione. Prace naprawcze należy wykonywać wyłącznie przy użyciu narzędzi nieiskrzących. Aby w porę wykryć pożar, przewidziano automatyczny system alarmowy. Pomieszczenia wyposażone są w elektryczny system sygnalizacji pożaru, umożliwiający wykrycie początkowej fazy pożaru, uruchamiany ręcznie i automatycznie. Do aktywacji ręcznej stosuje się czujki przyciskowe typu PKIL-9. Do automatycznego zadziałania stosuje się czujki dymu typu DI-1. W środowiskach zagrożonych wybuchem stosuje się czujki przeciwwybuchowe DSP-1AG (różnicowe).

Do ugaszenia pożaru w warsztacie zapewnione są następujące podstawowe środki gaśnicze: zapas wody gaśniczej, gaśnice, koce azbestowe, piasek, azot,

para wodna Wzdłuż obwodu warsztatu rozmieszczone są monitory i hydranty przeciwpożarowe.

Do gaszenia urządzeń elektrycznych stosuje się gaśnice na dwutlenek węgla i proszki OU-8, OU-25, OP-100.

W celu szybkiego powiadomienia o pożarze, a także wezwania straży pożarnej funkcjonuje system łączności pożarowej.

Według klasyfikacji przeciwpożarowej budynki spełniły wymagania niezbędne do bezpiecznej ewakuacji ludzi wyjściami awaryjnymi. Liczba wyjść awaryjnych wynosi dwa.

Aby uniknąć oparzeń termicznych, urządzenia i rurociągi o wysokich temperaturach ścian izoluje się wełną mineralną i blachą ocynkowaną.

Aby chronić urządzenia przed nadmiernym ciśnieniem powyżej dopuszczalnego limitu, stosuje się zawory bezpieczeństwa marek PPK4-150-40, PPK4-125-40.

Podczas przeprowadzania procesu ekstrakcji należy zmierzyć temperaturę, ciśnienie i poziom w aparacie, a także natężenie przepływu napływających produktów.

Do pomiaru ciśnienia wykorzystywany jest inteligentny czujnik nadciśnienia firmy Metran w wykonaniu przeciwwybuchowym. Poziom mierzony jest za pomocą cyfrowego czujnika poziomu wyporowego firmy Masoneilan.

w wykonaniu przeciwwybuchowym. Do pomiaru temperatury wykorzystujemy platynowy przetwornik termiczny. Przepływ mierzymy membraną komorową do rurociągów firmy „Metran”. Proces jest kontrolowany zdalnie ze sterowni.

Sterownik zapewnia utrzymanie zadanych parametrów procesu i szybkości regulacji, zapewnia sygnalizację i blokadę w przypadku odbiegania parametrów od wartości dopuszczalnych według danego programu.

1.8 Ekologia przemysłowa

Ochrona akwenu przed ściekami przemysłowymi.

W zakładzie alkilowania fenolu trimerami propylenu do ścieków OAO NKNK dostają się następujące emisje do ścieków OAO NKNK podane w Tabeli 4.

Ścieki powstają: podczas przygotowywania urządzeń pojemnościowych i wymiany ciepła do naprawy (raz w roku). Do KZK odprowadzane są studniami. Maksymalne dopuszczalne stężenie dla jednolitych części wód sanitarnych ustala się dla fenolu na poziomie 0,1 mg/l. MPC dla wód połowowych dla fenolu wynosi 0,025 mg/l.

Tabela 4. Ścieki

Ścieki z CCP trafiają do oczyszczalni ścieków. Normy odprowadzania wody to ChZT, ChZT nie wyższy niż 500 mg/l, pH - 6,5 h 12,5, w przypadku rozbieżności ścieki są wyciskane w celu odpędzenia substancji organicznych. Stan wody bada się pod kątem ChZT metodą dwuchromianową nr 25.

Aby chronić zbiorniki wodne przed szkodliwymi emisjami i zapobiegać zanieczyszczeniu gleby, warsztat wyposażony jest w tace i podziemne zbiorniki do gromadzenia opadów atmosferycznych, z których w miarę gromadzenia się ścieków pompowane są do zanieczyszczonych chemicznie kanałów ściekowych.

Metody oczyszczania ścieków przemysłowych dzieli się zazwyczaj na mechaniczne, chemiczne, biologiczne i fizykochemiczne. Stosując te metody ścieki są kondycjonowane do późniejszego oczyszczania lub całkowicie oczyszczane z zanieczyszczeń.

W tym przypadku oczyszczanie można przeprowadzić zarówno poprzez uwolnienie zanieczyszczeń do fazy gazowej, stałej lub ciekłej, jak i poprzez ich zniszczenie.

2. Część obliczeniowa

2.1 Bilans materiałowy produkcji

Wstępne dane:

(94) (126) (220)

С6Н6О + 2 С9Н18 = С24Н42О - reakcja uboczna powstawania

(94) (126) (346)

dialkilofenol. (2)

Moc wytwórcza alkilofenolu wynosi 125 tys

ton rocznie.

Fundusz czasu kalendarzowego 365 dni.

Czas poświęcony na naprawy główne wynosi 10 dni.

Konwersja trimerów propylenu wynosi 98,5%.

Skład mieszaniny reakcyjnej (% wag.)

Trimery propylenu - 40

Skład alkilowy (% wag.)

Alkilofenol - 58,60

W tym:

Fenol - 32,65

Trimery propylenu - 0,60

Dialkilofenol -7,65

Proces uważa się za ciągły.

Sporządzamy schemat przepływów materiałów

Rysunek 2.1 Schemat przepływu materiału do produkcji alkilofenolu

R - reaktor do alkilowania fenolu trimerami propylenu; G1 oznacza przepływ materiału odpowiednio trimerów fenolu i propylenu; G2 - zasilanie kolumny Kt-1, alkilat

Efektywny fundusz operacyjny sprzętu (godzina)

Tef=Tk - ?Tr

Teff=365 · 24 - 10 · 24=8520 godzin

Produkcja alkilofenolu (kg/godzinę)

Alkilofenol

X=8597,42 kg/h

X=4790,20kg/h

Trimery propylenu

Ciężkie pozostałości

Dialkilofenol

X=1122,36kg/h

Kolumnę Kt-1 zasila się alkilatem z reaktora R-1 (strumień G2). Na podstawie konwersji trimerów propylenu określamy ilość dostarczonego surowca. Obliczamy liczbę uczestników reakcji (1) (kg/godz.)

Trimery propylenu

Obliczamy liczbę uczestników reakcji (2) (kg/godz.)

Trimery propylenu

Oblicz całkowitą ilość substancji, które wzięły udział w reakcjach (1) i (2)

Trimery propylenu

Obliczamy ilość dostarczonego surowca (kg/godz.)

Trimery propylenu

Sporządzanie tabeli bilansu materiałowego

Tabela 5. Tabela zbiorcza bilansu materiałowego

2.2 Obliczanie aparatu głównego

2.2.1 Obliczenia technologiczne aparatu głównego

Cel: Alkilowanie fenolu trimerami propylenu przeprowadza się w fazie ciekłej w obecności katalizatora.

Ilość surowca wchodzącego do reaktora

Gr=26784,11 kmol (patrz bilans materiałowy)

Tryb pracy:

P = 0,4 MPa (4 kmol/cm2)

Wolumetryczna szybkość zasilania mieszaniny reakcyjnej 7,2 h-1

Katalizator

Żywotność katalizatora - 12-13 miesięcy

Powierzchnia przekroju aparatu:

gdzie: Vf? objętościowe natężenie przepływu mieszaniny reakcyjnej, m3/s;

W - liniowa prędkość przepływu w aparacie, m/s.

Średnica urządzenia:

D = 1,13 v1 = 1,13 m

Przyjmujemy reaktor o średnicy 1200 mm.

Wymagana ilość katalizatora:

Vob - objętościowa szybkość podawania surowców, godzina-1;

Vob = 7,2 h-1 = 0,002 s-1

Objętość katalizatora potrzebna do procesu wynosi 5 m3, dlatego wysokość warstwy katalizatora odpowiadająca tej objętości określa się ze wzoru:

Obliczanie wysokości reaktora. Wysokość reaktora zależy od następujących cech:

Strefa reakcji = 7 m - wysokość strefy reakcji;

Nkat. decydować = 0,035 m - wysokość siatki katalizatora;

Nsztuts. = 0,55 m - wysokość zamontowanej armatury;

Ndn. = 1 m - wysokość dna;

Nkr = 1 m - wysokość pokrywy.

Nreag = 7 + 0,035 + 0,55 + 1 + 1 = 9,5 m.

Przyjmujemy reaktor o wysokości 9550 mm.

W związku z tym w instalacji przyjęto dwa reaktory, aby zapewnić maksymalną konwersję przy następujących głównych cechach:

średnica - 1200 mm;

wysokość - 9550 mm;

wysokość warstwy katalizatora – 5,35 m;

objętość katalizatora 5 m3.

Obliczenia reaktora R-1v przeprowadza się w podobny sposób, podsumowujemy dane obliczeniowe

do tabeli 6

Tabela 6. Charakterystyka wyposażenia reaktora

2.2.2 Obliczenia termiczne urządzenia

Wstępne dane:

Mieszanina reakcyjna wchodzi do reaktora w temperaturze 70°C.

Straty ciepła do otoczenia wynoszą 1,1% zysków ciepła.

Pozostałe dane pochodzą z bilansu materiałowego.

Na podstawie diagramu przepływu ciepła tworzymy równanie bilansu cieplnego.

Q1 + Q2 = Q3 + Q4 - równanie dla pierwszego reaktora,

Q5 + Q6 = Q7 + Q8 - równanie dla drugiego reaktora.

Wyznaczmy ilość ciepła dostarczonego z mieszaniną reakcyjną

Q1 = G1 Ср1 t1

G1 - ilość przychodzącego surowca, kmol;

Ср1 - ciepło właściwe mieszaniny reakcyjnej, kJ/kg K;

t to temperatura mieszaniny reakcyjnej, 0C.

G1 = 26784,11 kg/h =7,44 kmol

Określmy ciepło właściwe mieszaniny reakcyjnej

Av (fenol) = 2344,98

Skład mieszaniny reakcyjnej:

Fenol – 60%,

Trimery propylenu – 40%.

Ср = У сpi·wi

Cр = 2344,98 0,60 + 2027,3 0,40 = 2217,90

Cр = 2217,9 = 2,218

Ilość ciepła dostarczonego z mieszaniną reakcyjną

Q1 = 7,44 2,218 70 = 1155,13 kW

Wyznaczmy ilość ciepła wydzielanego w wyniku reakcji egzotermicznych

C6H6O + C9H18 = C15H24O - docelowa reakcja tworzenia alkilofenolu; (1)

C6H6O + 2 C9H18 = C24H42O - reakcja uboczna powstawania dialkilofenolu. (2)

Q2 = Q1int + Q2inc,

Q1int – ilość ciepła wydzielonego w wyniku reakcji egzotermicznej (1),

Q2ob to ilość ciepła wydzielonego w wyniku reakcji egzotermicznej (2).

Q1int = G1?Нр

Q2ob = G2 ?Нр,

Нр1, ΔНр2 - zmiany entalpii w wyniku reakcji (1) i (2), kJ/kg;

G1, G2 - ilość alkilofenolu i dialkilofenolu powstałego po pierwszym reaktorze (30% alkilofenolu i 1% dialkilofenolu z powstałego alkilatu 26784,11 kg/h), kmol.

Нр1 = 281,56 kJ/kg

Нр2 = 106,52 kJ/kg

G1 = 8035,23 kg/godz. = 2,23 kmol

G2 = 267,84 kg/godzinę = 0,07 kmol

Q1int = 2,23 281,56 = 627,87 kW

Q2ob = 0,07 106,52 = 7,46 kW

Q2 = 627,87 + 19,70 = 635,33 kW

Ilość ciepła utraconego z alkilatem wyznaczamy z równania bilansu cieplnego pierwszego reaktora

Q1 + Q2 = Q3 + Q4

Q3 = Q1 + Q2 - Q4,

ale w tym celu konieczne jest znalezienie Q4 - straty dla środowiska.

IV kwartał = (I kwartał + II kwartał) 1,1%

Q4 = (1155,13 + 635,33) 0,011 = 19,70 kW

Stąd znajdziemy Q3

Q3 = 1155,13 + 635,33 - 19,70 = 1770,76 kW

Określ temperaturę mieszaniny reakcyjnej na wylocie pierwszego reaktora

G3 - ilość utworzonego alkilatu, kmol

Ср3 - ciepło właściwe alkilatu, kJ/kg·K.

G3 = 26784,11 kg/godz. = 7,44 kmol

Określmy ciepło właściwe alkilatu

Av (fenol) = 2344,98

Śr (trimer propylenu) = 2027,3

Av (alkilofenol) = 2450,63

Av (dialkilofenol) = 2373,48

Skład alkilowy:

fenol – 49%,

trimery propylenu – 20%,

alkilofenol – 30%,

dialkilofenol - 1%.

Ср = У сpi·wi

Średnia = 2344,98 0,49 + 2027,3 0,20 + 2450,63 0,30 + 2373,48 0,01 =

2313,42 = 2,313

Sporządzenie tabeli bilansu cieplnego dla pierwszego reaktora

Tabela 7. Bilans cieplny pierwszego reaktora

Określmy ilość ciepła opuszczającego wymiennik ciepła wraz z czynnikiem chłodniczym

Qwater = Gwater Srvody (t2k - t2n)

Gwater - zużycie wody chłodzącej, kmol;

Srvody - ciepło właściwe wody, ;

t2к, t2н - końcowa i początkowa temperatura wody, 0C.

Podobne dokumenty

Proces alkilowania fenolu olefinami. Analiza termodynamiczna. Zależność udziału molowego składników od temperatury. Adiabatyczna różnica temperatur w reaktorze. Protonowanie olefiny z utworzeniem karbokationu. Amonoliza oksydacyjna propylenu.

praca na kursie, dodano 01.04.2009


Fenol jako substancja chemiczna, jego zastosowanie i znaczenie. Cechy etapów produkcji fenolu. Krótki opis procesu jego wytwarzania poprzez kwas benzenosulfonowy, chlorobenzen, izopropylobenzen i utleniające chlorowanie benzenu. Rodzaje surowców.

streszczenie, dodano 18.02.2011


Metody otrzymywania fenolu. Odkrycie katalizatorów zeolitowych do utleniania benzenu podtlenkiem azotu. Charakter aktywności katalitycznej zeolitów. Nowe drogi syntezy fenolu. Stan aktywny żelaza w osnowie zeolitu. Biomimetyczne właściwości tlenu.

streszczenie, dodano 24.04.2010


Pojęcie i nazewnictwo fenoli, ich podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne, reakcje charakterystyczne. Metody otrzymywania fenoli i obszary ich praktycznego zastosowania. Toksyczne właściwości fenolu i charakter jego negatywnego wpływu na organizm człowieka.

praca na kursie, dodano 16.03.2011


Klasyfikacja, właściwości fizyczne i chemiczne fenoli. Badanie struktury cząsteczki. Wpływ pierścienia benzenowego na grupę hydroksylową. Dysocjacja i nitrowanie fenolu. Jego interakcja z sodem i zasadami. Reakcje utleniania, podstawienia i uwodornienia.

prezentacja, dodano 17.02.2016


Stosunek benzenu do roztworu KMnO4 i wody bromowej, nitrowanie benzenu. Utlenianie toluenu, środki ostrożności, operacje z toluenem. Oddziaływanie stopionego fenolu z roztworem alkalicznym sodu, wypieranie fenolu z fenolanu sodu przez kwas węglowy.

praca laboratoryjna, dodano 11.02.2009


Toksyczne działanie fenolu i formaldehydu na organizmy żywe, metody ich jakościowego oznaczania. Ilościowe oznaczanie fenolu w próbkach wody naturalnej. Metoda wyznaczania minimalnych stężeń wykrywalnych substancji toksycznych organicznych w wodzie.

praca na kursie, dodano 20.05.2013


Charakterystyka przemysłowych metod alkilowania benzenu propylenem. Zasady alkilowania benzenu olefinami w technologii chemicznej. Problemy projektowania instalacji do procesu alkilowania benzenu. Opis technologii procesu produkcyjnego.

teza, dodano 15.11.2010


Miareczkowa metoda analizy. Teoria bromatometrycznej metody analizy. Technika miareczkowania. Zalety i wady metody bromatometrycznej. Fenole. Oznaczanie fenolu. Reakcje chemiczne stosowane w metodach miareczkowych.

praca na kursie, dodano 26.03.2007


Opis schematu przebiegu procesu i materiałów pomocniczych. Bilans materiałowy podczas przetwarzania gazów ograniczających. Obliczanie głównego aparatu - kolumny stabilizacyjnej. Obliczanie temperatury wejściowej surowca. Wyznaczanie wewnętrznych przepływów materiałów.

Ponieważ fenole reagują z halogenkami glinu i innymi kwasami Lewisa tworząc sole takie jak ArOAlCl2, nie można przeprowadzić ich bezpośredniego alkilowania w warunkach reakcji Friedela-Craftsa. Fenole alkiluje się alkenami i alkoholami w procesie katalizy kwasowej. Jako katalizatory wolą stosować kwasy siarkowy, fluorowodorowy, fosforowy lub wymieniacze kationowe KU-2, żywice daux i inne żywice kationowymienne. Zatem z krezolu i izobutylenu na skalę przemysłową wytwarza się fenol z zawadą przestrzenną, 2,6-di-tert-butylo-4-metylofenol (jonol), który jest szeroko stosowany do stabilizacji polimerów.

Podobnie 2,4,6-triizopropylofenol otrzymuje się z fenolu i alkoholu izopropylowego.

Acylowanie fenoli w klasycznych warunkach reakcji Friedela-Craftsa kompleksem halogenku acylu i chlorku glinu również prowadzi do niezadowalających wyników, ponieważ grupa hydroksylowa fenolu ulega acylowaniu. Bardziej skuteczną modyfikacją tej metody jest zastosowanie jako środka acylującego kompleksu kwasu karboksylowego i trifluorku boru. W tym przypadku grupę acylową wprowadza się prawie wyłącznie w pozycji para pierścienia benzenowego. Na przykład fenol w reakcji z kompleksem kwasu octowego i BF3 daje para-hydroksyacetofenon z wydajnością 95%.

Najpopularniejsza metoda wytwarzania aromatycznych hydroksyketonów opiera się na przegrupowaniu Friesa. K. Fries w 1908 r. odkrył, że estry arylowe kwasów karboksylowych po podgrzaniu z AlCl3 lub AlBr3 przekształcają się w izomeryczne orto- lub para-hydroksyketony. Z reguły w wyniku przegrupowania powstaje mieszanina izomerów orto i para bez domieszki izomeru meta.

Stosunek orto- i para-izomerów zależy głównie od temperatury i rozpuszczalnika. W trudniejszych warunkach dominuje orto-hydroksyketon, a w temperaturze 20-25 o C – para-hydroksyketon.

Wydaje się, że mechanizmem przegrupowania Friesa jest międzycząsteczkowe acylowanie pozycji orto lub para pierścienia benzenowego estru arylowego przez kompleks cząsteczki drugiego estru i AlCl3 z wytworzeniem acylowej pochodnej hydroksyketonu i fenolu.

Przegrupowanie kończy się przez międzycząsteczkowe przeniesienie grupy acylowej do fenolu.

W przeciwieństwie do samych fenoli, ich etery bardzo łatwo ulegają regioselektywnemu acylowaniu Friedela-Craftsa w łagodnych warunkach, tworząc ketony paraalkoksyarylowe. Najlepsze rezultaty daje acylowanie eterów fenolowych halogenkami acylowymi w chlorku metylenu w temperaturze 0 o C w obecności dwóch moli AlCl 3 lub AlBr 3 .

Za jedną z odmian reakcji acylowania Friedela-Craftsa należy uznać kondensację fenoli z bezwodnikiem ftalowym w obecności kwasu siarkowego lub chlorku cynku (A. Bayer, 1874). W tym przypadku dwie cząsteczki fenolu kondensują z jedną cząsteczką bezwodnika ftalowego, tworząc pochodne trifenylometanu zwane ftaleinami.

Fenole tworzą nieaktywne sole ArOAlCl2 z AlCl3, dlatego jako katalizatory do alkilowania fenoli stosuje się kwasy protonowe lub katalizatory typu kwasowego tlenku metalu. Dzięki temu jako środki alkilujące można stosować wyłącznie alkohole i olefiny. Wraz z produktami podstawienia w jądrze otrzymuje się kilka eterów fenolowych, które łatwo ulegają przegrupowaniu w alkilofenole:

Ustalono jednak, że alkilofenole powstają głównie w wyniku bezpośredniego alkilowania do jądra. Mechanizm tej reakcji jest podobny do omawianego wcześniej dla węglowodorów aromatycznych, a grupa OH fenoli silnie aktywuje zwłaszcza pozycje 4 i 2 przy niemal całkowitym braku metaizomerów w produktach.

Alkilowanie zachodzi sekwencyjnie z utworzeniem mono-, di- i trialkilofenoli, ale jednocześnie następuje katalizowane kwasem przegrupowanie z migracją grup orto-alkilowych z utworzeniem para-izomerów, które w tym przypadku są najbardziej termodynamiczne stabilny.

Wśród monoalkilofenoli, para-izomer zawsze dominuje, gdy jest katalizowany kwasami protonowymi; wraz ze wzrostem aktywności katalizatora, temperatury i czasu trwania reakcji udział tego izomeru wśród monopodstawionych może wzrosnąć od 60...80 do 95% lub więcej w wyniku izomeryzacji izomeru orto.

Spośród dipodstawionych zawsze znacząco dominuje 2,4-dialkilofenol, którego udział w powyższych warunkach wzrasta jeszcze bardziej.

Przy sekwencyjnym wprowadzaniu grup alkilowych, w przeciwieństwie do alkilowania węglowodorów aromatycznych, pierwszy etap przebiega szybciej niż drugi, a drugi z kolei szybciej niż trzeci. Na skład produktów sekwencyjnego podstawienia wpływa także odwracalna reakcja transalkilowania

R2C6H3OH + C6H5OH? 2RC6H4OH

którego równowaga jest znacznie przesunięta w prawo. Dlatego wraz ze wzrostem aktywności katalizatora, temperatury i czasu trwania reakcji zawartość monoalkilofenolu w powstałej mieszaninie może znacznie wzrosnąć.

Oprócz eterów fenolowych i fenoli podstawionych polialkilem, produktami ubocznymi alkilowania są poliolefiny i powstałe z nich alkilofenole o dłuższych łańcuchach. Przeciwnie, podczas reakcji z wyższymi, szczególnie rozgałęzionymi olefinami, obserwuje się ich depolimeryzację, w wyniku której powstają alkilofenole posiadające krótszą grupę alkilową. Powszechną metodą tłumienia tych reakcji ubocznych jest obniżenie temperatury, ponieważ alkilowanie ma najniższą energię aktywacji (~ 20 kJ/mol). Aby uniknąć polimeryzacji olefiny, należy także zmniejszyć jej stężenie w cieczy, co osiąga się poprzez stopniowe wprowadzanie olefiny do masy reakcyjnej.

Reakcje fenoli z izoolefinami są w znacznym stopniu odwracalne, a ogrzewanie odpowiednich alkilofenoli za pomocą katalizatora kwasowego prowadzi do uwolnienia olefiny:

Izomeryzacja i transalkilacja zachodzą częściowo w wyniku tej reakcji.

Kwas siarkowy jest najczęściej stosowany jako katalizatory – kwasy protonowe – w przemyśle. Jest najbardziej aktywny spośród innych dostępnych i tanich kwasów, ale jednocześnie silniej katalizuje reakcje uboczne, prowadząc dodatkowo do siarczanowania fenolu i olefin oraz tworząc kwasy fenolosulfonowe HOC6H4SO2OH i monoalkilosiarczany ROSO2OH, które również biorą udział w katalizie procesu . W przypadku kwasu siarkowego alkilowanie n-olefinami (z wyjątkiem etylenu) zachodzi w temperaturze 100...120°C, a w przypadku bardziej reaktywnych izoolefin i styrenu już w 50°C, jednak dla przyspieszenia procesu w tym drugim przypadku alkilowanie prowadzi się w? 100°C, stosując H2SO4 w ilości 3...10%.

Innym katalizatorem, który nie powoduje reakcji bocznego sulfonowania i ma łagodniejsze działanie, jest kwas n-toluenosulfonowy. Ma jednak mniejszą aktywność i jest droższy niż kwas siarkowy. W przypadku tych katalizatorów alkilowanie fenolu zachodzi w postaci jednorodnej reakcji.

Ich wspólną wadą jest konieczność przemywania katalizatora kwasowego, co skutkuje powstawaniem znacznej ilości toksycznych ścieków. Dlatego też powszechne stały się katalizatory heterogeniczne, zwłaszcza żywice kationowymienne, które oddziela się od masy reakcyjnej poprzez prostą filtrację.

Orto-alkilowanie fenoli przeprowadza się w procesie katalizy fenolanami glinu (ArO)3A1. W tym przypadku, nawet w niezajętej pozycji para, grupa alkilowa jest preferencyjnie kierowana do pozycji orto z sekwencyjnym tworzeniem mono- i dialkilofenoli.

Proces alkilowania w fazie gazowej ma zastosowanie wyłącznie do metylacji fenolu metanolem. Przeprowadza się go za pomocą heterogenicznego katalizatora kwasowego (tlenek glinu, glinokrzemiany itp.).

Proces technologii

Do alkilowania fenoli często stosuje się proces okresowy. Przy alkilowaniu wysokowrzącymi ciekłymi olefinami reakcję prowadzi się w aparacie z mieszadłem i płaszczem do ogrzewania parą lub chłodzenia wodą. Ładuje się do niego fenol i katalizator, podgrzewa do temperatury 90°C, po czym, mieszając i chłodząc, wprowadza się ciekłą olefinę (diizobuten, trimer lub tetramer propylenu, styren). Przeciwnie, w drugiej połowie reakcji konieczne jest ogrzanie masy reakcyjnej. Całkowity czas trwania operacji wynosi 2...4 h. Następnie masę reakcyjną zobojętnia się w mieszalniku (5% alkaliów, dodanych w ilości równoważnej kwasowi katalitycznemu), ogrzewając mieszaninę świeżą parą wodną. W tym przypadku oddestylowuje się nieprzereagowaną olefinę, która po kondensacji par zostaje oddzielona w separatorze odpadów i może zostać ponownie wykorzystana do alkilowania. Zobojętnioną warstwę organiczną surowych alkilofenoli oddziela się od wodnego roztworu soli i poddaje destylacji próżniowej, podczas której oddestylowuje się wodę, pozostałości olefin i nieprzereagowany fenol.

W procesach wytwarzania alkilofenoli z olefin gazowych zaleca się stosowanie nie reaktora z mieszadłem, lecz pustej kolumny, w której masa reakcyjna jest mieszana poprzez barbotowanie olefiny. Ciepło reakcji można usunąć za pomocą lodówek wewnętrznych lub zewnętrznych. Aby przejść na proces ciągły, aby go zintensyfikować i poprawić skład masy reakcyjnej, podobnie jak w przypadku innych nieodwracalnych reakcji szeregowo-równoległych, bardziej opłacalne jest zastosowanie kaskady takich reaktorów.

Podczas alkilowania fenolu w obecności żywic jonowymiennych katalizator zawiesza się w cieczy znajdującej się w kolumnie reakcyjnej. Fenol i olefina wprowadza się w sposób ciągły na dno kolumny. Masę reakcyjną odsącza się od cząstek katalizatora i przesyła do destylacji. Zużycie katalizatora wynosi 0,4% wagowego otrzymanych alkilofenoli.

Otrzymane produkty

Najprostsze homologi fenolu: o-, m- i p-krezole oraz izomeryczne ksylenole:

Jednym ze sposobów ich syntezy jest metylacja fenolu w fazie gazowej metanolem na katalizatorze heterogenicznym:

Spośród monoalkilofenoli praktyczne znaczenie ma p-tert-butylofenol otrzymany z fenolu i izobutenu:

alkilowanie fenolu węglowodany aromatyczne

Monoalkilofenole z grupą alkilową o 5 - 8 atomach węgla są silnymi środkami bakteriobójczymi, a po rozszerzeniu do 8 - 12 atomów C okazują się cennymi półproduktami do syntezy niejonowych środków powierzchniowo czynnych.

W wyniku reakcji alkilowania i acylowania do związków aromatycznych można wprowadzać grupy alkilowe i acylowe.

Jak omówiono wcześniej, fenole alkiluje się do pierścienia pod wpływem szerokiej gamy środków alkilujących:

• alkeny;
• alkohole;
• halogenki alkilu w warunkach katalizy kwasowej.

Acylowanie fenoli prowadzi się również różnymi metodami.

Alkilowanie fenoli Friedela-Craftsa

Fenol ulega alkilowaniu Friedela-Craftsa po potraktowaniu środkiem alkilującym, kwasem Lewisa, takim jak FeBr_3$ lub $A1C1_3$ i katalizatorem. Tworzą się w tym przypadku sole typu $ArOAlCl_2$. Przykładem jest oddziaływanie krezolu z izobutylenem, w wyniku którego powstaje fenol z zawadą przestrzenną – 2,6-di- pociera-butylo-4-metylofenol (jonol):

Obrazek 1.

Podobnie w reakcji fenolu z alkoholem izopropylowym otrzymuje się 2,4,6-triizopropylofenol:

Rysunek 2.

W tym alkilowaniu Friedela-Craftsa atakującym elektrofilem jest kation alkilowy utworzony w reakcji alkilu z kwasem Lewisa. W przypadku braku innych nukleofili te elektrofilowe gatunki reagują z pierścieniem aromatycznym.

Alkilowanie Friedela-Craftsa ma dwa ważne ograniczenia, które znacznie zmniejszają jego wartość i sprawiają, że reakcja jest ogólnie mniej korzystna niż acylowanie. Alkilofenole są na ogół bardziej reaktywne w reakcjach podstawienia elektrofilowego niż sam fenol. Biorąc to pod uwagę, alkilowanie Friedela-Craftsa ma tendencję do ulegania dalszemu alkilowaniu, w wyniku czego powstają produkty dialkilowe lub bardziej alkilowane, jak pokazano w obu przypadkach omówionych powyżej.

Jedynym praktycznym sposobem kontrolowania takich reakcji podstawienia jest utrzymywanie dużego nadmiaru fenolu. Metoda ta jest akceptowalna w przypadku samego benzenu, gdyż jest stosunkowo tania i lotna, natomiast jest niedopuszczalna w przypadku większości jego podstawionych pochodnych, które są droższe i mniej dostępne.

Inne ważne ograniczenie alkilowania Friedela-Craftsa jest związane z alternatywną reakcją wielu karbokationów, szczególnie przy braku reaktywnych nukleofili, a mianowicie przegrupowaniem w izomeryczne karbokationy.

Przeprowadzenie monoalkilowania według Friedela-Craftsa charakteryzuje się wyjątkowo niską regioselektywnością i prowadzi do wytwarzania mieszanin orto- I para- produkty izomeryczne. Alkilowanie fenoli jest reakcją odwracalną i w obecności mocnych kwasów Lewisa, pod warunkiem termodynamicznej kontroli reakcji, zachodzą przegrupowania:

Rysunek 3.

Klasyczne acylowanie fenoli według Friedela-Craftsa

W klasycznych warunkach acylowanie fenoli Friedela-Craftsa za pomocą kompleksów halogenków acylu z chlorkiem glinu prowadzi do niezadowalających wydajności produktu, ponieważ grupa hydroksylowa fenolu również podlega acylowaniu. Bardziej skuteczną metodą jest acylowanie przy użyciu kompleksu kwasu karboksylowego z trifluorkiem boru jako środkiem acylującym:

Rysunek 4.

Kondensacja fenoli z bezwodnikiem ftalowym

Za jedną z odmian reakcji acylowania Friedela-Craftsa należy uznać także kondensację fenoli z bezwodnikiem ftalowym w obecności kwasów mineralnych lub kwasów Lewisa (A. Bayer, 1874). W tym przypadku dwie cząsteczki fenolu kondensują z jedną cząsteczką bezwodnika ftalowego, tworząc pochodne trifenylometanu zwane ftaleinami.

Rysunek 5.

Przy pH powyżej 9 wodne roztwory fenoloftaleiny stają się szkarłatne w wyniku procesu rozszczepienia pierścienia laktonowego z utworzeniem dianionu.

Rysunek 6.

Aminometylacja

Rysunek 7.

Reakcja Mannicha, czyli aminometylacja, jest charakterystyczna dla związków z aktywną grupą metylenową. Zachodzi jako wieloskładnikowa reakcja z udziałem formaldehydu i aminy drugorzędowej (w postaci chlorowodorku) i umożliwia wprowadzenie do związków grupy aminometylowej $-CH_2NR_2$. Reagują również aktywowane substraty aromatyczne, takie jak fenole, drugorzędowe lub trzeciorzędowe aminy aromatyczne i związki heterocykliczne, takie jak indol, pirol i furan. W ten sposób można otrzymać związki aromatyczne z grupą aminometylową $-CH_2NR_2$.

Wśród amin często stosuje się dimetyloaminę, a zamiast formaldehydu można wprowadzić inny aldehyd.

Mechanizm reakcji polega na tworzeniu soli iminowej z formaldehydem i aminą drugorzędową poprzez pośredni aminal i jej odwodnieniu pod działaniem katalitycznym $H^+$. Jon iminiowy jest elektrofilem, który atakuje pierścień aromatyczny. Jon iminowy, utworzony przez formaldehyd i dimetyloaminę, można wyizolować w postaci jodku (sole Jeschenmosera - $ICH_2NMe_2$).

Praca na kursie

Alkilowanie fenoli

Wprowadzenie 3

1. Charakterystyka procesów alkilowania 4

2. Chemia i podstawy teoretyczne alkilowania fenoli 10

3. Technologia procesu alkilowania fenolu 14

4. Odbiór produktów 15

Referencje 18

Wstęp

Alkilowanie to proces wprowadzania grup alkilowych do cząsteczek substancji organicznych i niektórych substancji nieorganicznych. Reakcje te mają bardzo duże znaczenie praktyczne w syntezie związków aromatycznych alkilowanych do jądra, izoparafin, wielu merkaptanów i siarczków, amin, substancji z wiązaniem eterowym, związków pierwiastkowych i metaloorganicznych, produktów przetwarzania -tlenków i acetylenu. Procesy alkilowania są często etapami pośrednimi w produkcji monomerów, detergentów itp.

Wiele produktów alkilowania wytwarza się na bardzo dużą skalę. I tak w USA około 4 miliony ton etylobenzenu, 1,6 miliona ton izopropylobenzenu, 0,4 miliona ton wyższych alkilobenzenów, ponad 4 miliony ton glikoli i innych produktów przetwarzania tlenków alkilenu, około 30 milionów ton alkilatu izoparafiny syntetyzowanych rocznie około 1 miliona ton eteru tert-butylowo-metylowego itp.

1. Charakterystyka procesów alkilowania

1. Klasyfikacja reakcji alkilowania

Najbardziej racjonalna klasyfikacja procesów alkilowania opiera się na rodzaju nowo utworzonego wiązania.

Alkilowanie przy atomie węgla (C-alkilacja) polega na zastąpieniu atomu wodoru znajdującego się przy atomie węgla grupą alkilową. Parafiny są zdolne do tego podstawienia, ale alkilowanie jest najbardziej typowe dla związków aromatycznych (reakcja Friedela-Craftsa):

Alkilowanie na atomach tlenu i siarki (O- i S-alkilowanie) to reakcja, w której grupa alkilowa wiąże się z atomem tlenu lub siarki:

ArOH + RCI ArOH + NaCl + H2O

NaSH + RCI → RSH + NaCI

W tym przypadku procesy takie jak hydroliza chlorowanych pochodnych lub hydratacja olefin również mieszczą się w zbyt ogólnej definicji alkilowania, co pokazuje, że tylko te reakcje wprowadzenia grupy alkilowej, które nie mają innej, bardziej znaczącej i definiującej klasyfikacji cechy należy nazwać alkilowaniem.

Alkilowanie przy atomie azotu (N-alkilacja) polega na zastąpieniu atomów wodoru w amoniaku lub aminach grupami alkilowymi. Jest to najważniejsza metoda syntezy amin:

ROH + NH3 → RNH2 + H2O

Podobnie jak w przypadku reakcji hydrolizy i hydratacji, N-alkilowanie często klasyfikuje się jako amonolizę (lub aminolizę) związków organicznych).

Alkilowanie na atomach innych pierwiastków (Si-, Pb-, Al-alkilacja) jest najważniejszym sposobem otrzymywania związków elementarnych i metaloorganicznych, gdy grupa alkilowa jest bezpośrednio związana z heteroatomem:

2RCI + SiR2SiCI2

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

3C3H6 + AI + 1,5H2 → Al(C3H7)3

Inna klasyfikacja reakcji alkilowania opiera się na różnicach w budowie grupy alkilowej wprowadzonej do związku organicznego lub nieorganicznego. Może być nasycony alifatyczny (etylowy i izopropylowy) lub cykliczny. W tym drugim przypadku reakcję nazywa się czasami cykloalkilacją:

Po wprowadzeniu grupy fenylowej lub ogólnie arylowej powstaje bezpośrednie wiązanie z atomem węgla pierścienia aromatycznego (arylowanie):

C6H5CI + NH3 → C6H5NH2 + HCl

Grupa alkilowa może obejmować pierścień aromatyczny lub wiązanie podwójne i jeśli to drugie jest wystarczająco oddalone od centrum reakcji, reakcja niewiele różni się od konwencjonalnych procesów alkilowania:

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

Jednak wprowadzenie grupy winylowej (winylacja) zajmuje szczególne miejsce i odbywa się głównie przy użyciu acetylenu:

ROH + CH≡CH ROCH=CH2

CH3-COOH + CH≡CH CH3-COO-CH=CH2

Wreszcie grupy alkilowe mogą zawierać różne podstawniki, na przykład atomy chloru, grupy hydroksylowe, karboksylowe, kwas sulfonowy:

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

ROH + HOCH2-CH2SO2ONa → ROCH2–CH2SO2ONa + H2O

Najważniejszą reakcją wprowadzenia podstawionych grup alkilowych jest proces -oksyalkilowania (w konkretnym przypadku oksyetylowania), który obejmuje szeroki zakres reakcji tlenków olefin:

2. Środki alkilujące i katalizatory

Wskazane jest podzielenie wszystkich środków alkilujących na następujące grupy ze względu na rodzaj wiązania, które w nich pęka podczas alkilowania:

1. Związki nienasycone (olefiny i acetylen), w których rozrywa się wiązanie -elektronowe pomiędzy atomami węgla;

2. Pochodne chloru z dostatecznie ruchliwym atomem chloru, dającym się zastąpić pod wpływem różnych środków;

3. Alkohole, etery i estry, zwłaszcza tlenki olefin, w których podczas alkilowania rozrywane jest wiązanie węgiel-tlen.

Olefiny (etylen, propylen, buteny i wyższe) mają pierwszorzędne znaczenie jako czynniki alkilujące. Ze względu na niski koszt starają się je stosować we wszystkich przypadkach, w których jest to możliwe. Główne zastosowanie znalazły w C-alkilowaniu parafin i związków aromatycznych. Nie mają one zastosowania do N-alkilowania i nie zawsze są skuteczne w przypadku S- i O-alkilowania oraz syntezy związków metaloorganicznych.

Alkilowanie olefinami w większości przypadków zachodzi poprzez mechanizm jonowy poprzez pośrednie tworzenie karbokationów i jest katalizowane przez kwasy protonowe i aprotonowe. O reaktywności olefin w tego typu reakcjach decyduje ich skłonność do tworzenia karbokationów:

Oznacza to, że wydłużanie i rozgałęzianie łańcucha atomów węgla w olefinie znacząco zwiększa jej zdolność do alkilowania:

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

W niektórych przypadkach alkilowanie olefinami zachodzi pod wpływem rodnikowych inicjatorów reakcji łańcuchowej, światła lub wysokiej temperatury. Tutaj pośrednio aktywnymi formami są wolne rodniki. Reaktywność różnych olefin w takich reakcjach jest znacznie bliższa.

Pochodne chloru są środkami alkilującymi o najszerszym zakresie działania. Nadają się do C-, O-, S- i N-alkilowania oraz do syntezy większości związków elementarnych i metaloorganicznych. Stosowanie pochodnych chlorowanych jest racjonalne w procesach, w których nie można ich zastąpić olefinami lub gdy pochodne chlorowane są tańsze i bardziej dostępne niż olefiny.

Alkilujące działanie pochodnych chloru objawia się trzema różnymi rodzajami oddziaływań: w reakcjach elektrofilowych, podczas podstawienia nukleofilowego oraz w procesach wolnorodnikowych. Mechanizm podstawienia elektrofilowego jest charakterystyczny dla alkilowania przy atomie węgla, jednak w odróżnieniu od olefin reakcje katalizowane są jedynie przez kwasy aprotonowe (chlorki glinu i żelaza). W ograniczonym przypadku proces przebiega z pośrednim utworzeniem karbokationu:

w związku z czym reaktywność chlorków alkilu zależy od polaryzacji wiązania C-CI lub od stabilności karbokationów i wzrasta wraz z wydłużaniem i rozgałęzianiem grupy alkilowej:

W innym typie reakcji, charakterystycznym dla alkilowania przy atomach tlenu, siarki i azotu, proces polega na podstawieniu nukleofilowym atomu chloru. Mechanizm jest podobny do hydrolizy chlorowanych pochodnych, a reakcja zachodzi przy braku katalizatorów:

Reaktywność pochodnych chlorowanych zmienia się w tych procesach w taki sam sposób, jak podczas hydrolizy, a mianowicie:

ArCH2CI > CH2=CH-CH2CI > AIkCI > ArCI

pierwszy-AIkCI > drugi-AIkCI > tert-AIkCI

Szereg procesów alkilowania z chlorowanymi pochodnymi zachodzi poprzez mechanizm wolnorodnikowy. Jest to szczególnie typowe dla syntez związków pierwiastkowych i metaloorganicznych, gdy w wyniku interakcji z metalami powstają wolne rodniki:

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

Alkohole i etery są zdolne do reakcji C-, O-, N- i S-alkilowania. Do eterów zalicza się także tlenki olefin, które są wewnętrznymi eterami glikoli, a ze wszystkich eterów jako środki alkilujące praktycznie stosuje się tylko tlenki olefin. Alkohole stosuje się do O- i N-alkilowania w przypadkach, gdy są one tańsze i bardziej dostępne niż chlorowane pochodne. Aby zerwać wiązanie alkil-tlen, wymagane są katalizatory kwasowe:

R-OH + H+ ↔ R-OH2 ↔ R+ + H2O

3. Charakterystyka energetyczna głównych reakcji alkilowania

W zależności od środka alkilującego i rodzaju rozrywanego wiązania w substancji alkilowanej, procesy alkilowania mają bardzo zróżnicowane charakterystyki energetyczne. Wartości efektów termicznych dla stanu gazowego wszystkich substancji w niektórych ważnych procesach alkilowania przy wiązaniach C, O i N podano w tabeli 1. Ponieważ w istotny sposób zależą one od struktury substancji alkilujących, tabela pokazuje najczęstsze granice zmian efektów termicznych.

Tabela 1

Efekt termiczny najważniejszych reakcji alkilowania

Środek alkilujący

Zerwane połączenie

Z porównania przedstawionych danych wynika, że ​​przy zastosowaniu tego samego środka alkilującego ciepło reakcji podczas alkilowania przy różnych atomach maleje w następującej kolejności Car > Salif > N > O, a dla różnych środków alkilujących zmienia się następująco :

Szczególnie duży efekt termiczny alkilowania tlenkiem etylenu i acetylenem wynika ze znacznego napięcia trójczłonowego pierścienia tlenkowego oraz dużej endotermiczności związków z wiązaniem potrójnym.

2. Chemia i podstawy teoretyczne alkilowania fenoli

Fenole tworzą nieaktywne sole ArOAICI2 z AICI3, dlatego jako katalizatory alkilowania fenoli stosuje się kwasy protonowe lub katalizatory typu kwasowego tlenku metalu. Dzięki temu jako środki alkilujące można stosować wyłącznie alkohole i olefiny. Wraz z produktami podstawienia w jądrze otrzymuje się kilka eterów fenolowych, które łatwo przegrupowują się w alkilofenole:

Ustalono, że alkilofenole powstają głównie w wyniku bezpośredniego alkilowania do jądra. Mechanizm tej reakcji jest podobny do mechanizmu dla węglowodorów aromatycznych, a grupa hydroksylowa fenoli silnie aktywuje zwłaszcza pozycje 4 i 2 przy niemal całkowitym braku metaizomerów w produktach.

Alkilowanie zachodzi sekwencyjnie z utworzeniem mono-, di- i trialkilofenoli, ale jednocześnie następuje katalizowane kwasem przegrupowanie z migracją grup orto-alkilowych z utworzeniem para-izomerów, które w tym przypadku są termodynamicznie najbardziej stabilny. Zatem schemat transformacji jest następujący:

Spośród monoalkilofenoli w katalizie z kwasami protonowymi zawsze dominuje para-izomer, ale wraz ze wzrostem aktywności katalizatora, temperatury i czasu trwania reakcji udział tego izomeru wśród monopodstawionych może wzrosnąć z 60 – 80 do 95% lub więcej w wyniku izomeryzacji izomer orto.

Spośród dipodstawionych zawsze znacząco dominuje 2,4-dialkilofenol, którego udział w powyższych warunkach wzrasta jeszcze bardziej.

Przy sekwencyjnym wprowadzaniu grup alkilowych, w przeciwieństwie do alkilowania węglowodorów aromatycznych, pierwszy etap przebiega szybciej niż drugi, a ostatni szybciej niż trzeci. Na skład produktów sekwencyjnego podstawienia wpływa odwracalna reakcja transalkilowania:

R2C6H4OH + C6H5OH ↔ 2RC6H4OH

którego równowaga jest znacznie przesunięta w prawo. Dlatego wraz ze wzrostem aktywności katalizatora, temperatury i czasu trwania reakcji zawartość monoalkilofenolu w powstałej mieszaninie może znacznie wzrosnąć. Zatem w porównaniu z alkilowaniem benzenu (rys. 1) maksimum monoalkilofenolu w reżimie kinetycznym procesu wynosi 50% (mol), a w stanie zbliżonym do równowagi osiąga 75-80% (mol). W przypadku ukierunkowanej syntezy monoalkilofenoli umożliwia to pracę ze stosunkowo niewielkim nadmiarem fenolu w stosunku do olefiny (=0,8-0,95), a nawet z ich równomolową ilością. Selektywność wzrasta jeszcze bardziej, gdy będące produktem ubocznym dialkilofenole są transalkilowane fenolem.

Ryż. 1 Zależność składu masy reakcyjnej podczas nieodwracalnego (a) i odwracalnego (b) alkilowania benzenu od stosunku reagentów wyjściowych: 1. Benzen, 2. Monoalkilobenzen, 3. Dialilobenzen

Do ukierunkowanej syntezy dialkilofenoli stosuje się nadmiar olefiny w zależności od stosunku szybkości i czynników termodynamicznych w kolejnych etapach reakcji.

Oprócz eterów fenolowych i fenoli podstawionych polialkilem, produktami ubocznymi alkilowania są poliolefiny i powstałe z nich alkilofenole o dłuższych łańcuchach. Przeciwnie, podczas reakcji z wyższymi, szczególnie rozgałęzionymi olefinami, obserwuje się ich depolimeryzację, w wyniku której powstają alkilofenole posiadające krótszą grupę alkilową. Powszechną metodą tłumienia tych reakcji ubocznych jest obniżenie temperatury, ponieważ alkilowanie ma najniższą energię aktywacji (20 kJ/mol). Aby uniknąć polimeryzacji olefiny, należy także zmniejszyć jej stężenie w cieczy, co osiąga się poprzez stopniowe wprowadzanie olefiny do masy reakcyjnej. Należy pamiętać, że reakcje fenoli z izoolefinami są w znacznym stopniu odwracalne, a ogrzewanie odpowiednich alkilofenoli za pomocą katalizatora kwasowego prowadzi do uwolnienia olefiny:

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

Izomeryzacja i transalkilacja zachodzą częściowo w wyniku tej reakcji.

Kwas siarkowy jest najczęściej stosowany jako katalizatory – kwasy protonowe – w przemyśle. Jest najbardziej aktywny spośród innych dostępnych i tanich kwasów, ale jednocześnie silniej katalizuje reakcje uboczne, prowadząc dodatkowo do siarczanowania fenolu i olefin oraz tworząc kwasy fenolosulfonowe HOC6H4SO2OH i siarczany monoalkilowe ROSO2OH, które również biorą udział w katalizie kwasu proces. W przypadku kwasu siarkowego alkilowanie n-olefinami (z wyjątkiem etylenu) zachodzi w temperaturze C, a przy bardziej reaktywnych izoolefinach i styrenie już w temperaturze 500C, ale w tym drugim przypadku dla przyspieszenia procesu alkilowanie prowadzi się w temperaturze 1000C stosując H2SO4 w ilość 3 - 10%. Innym katalizatorem, który nie powoduje reakcji bocznego sulfonowania i ma łagodniejsze działanie, jest kwas p-toluenosulfonowy CH3C6H4SO2OH. Ale ma mniejszą aktywność i wyższy koszt niż kwas siarkowy.

W przypadku tych katalizatorów alkilowanie fenolu przebiega jako reakcja jednorodna zgodnie z następującym równaniem kinetycznym:

Ich wspólną wadą jest konieczność przemywania katalizatora kwasowego, co skutkuje powstawaniem znacznej ilości toksycznych ścieków. Dlatego też heterogeniczne katalizatory, zwłaszcza żywice kationowymienne, które oddziela się od masy reakcyjnej poprzez prostą filtrację, zwróciły uwagę i znalazły praktyczne zastosowanie. W przypadku żywicy kationowymiennej KU-2 alkilowanie fenoli izoolefinami zachodzi w temperaturze C, ale wolniej niż w przypadku katalizy kwasem siarkowym.

Ostatnio powszechne stało się ortoalkilowanie fenoli, katalizowane fenolanami glinu (ArO)3AI. W tym przypadku, nawet przy niezajętej pozycji para, grupa alkilowa jest przeważnie skierowana do pozycji orto z sekwencyjnym tworzeniem mono- i dialkilobenzenów:

W przypadku izoolefin reakcja zachodzi w temperaturze 1000C, której wzrost powoduje coraz bardziej zauważalną paraalkilację.

Katalizę fenolanem glinu tłumaczy się jego strukturą jako kwasu aprotonowego, zdolnego do tworzenia kompleksu z fenolem o znacznej kwasowości:

Uważa się, że olefina wytwarza karbokation z protonem, który nie przedostaje się do masy i podczas reakcji wewnątrzkompleksowej atakuje najbliższą jej pozycję orto fenolu.

Proces alkilowania w fazie gazowej, który ma podobne prawa, ma zastosowanie tylko do metylacji fenolu metanolem. Przeprowadza się go za pomocą heterogenicznego katalizatora kwasowego (tlenek glinu, glinokrzemiany itp.). W temperaturze C otrzymuje się głównie o-krezol, ksylenole i anizol, lecz w wyższej temperaturze (C), zgodnie z tym, co omówiono wcześniej, wydajność p- i m-krezoli wzrasta, a wydajność anizolu i ksylenoli maleje.

3. Technologia procesu alkilowania fenolu

Do alkilowania fenoli nadal często stosuje się proces okresowy. Przy alkilowaniu wysokowrzącymi ciekłymi olefinami reakcję prowadzi się w aparacie z mieszadłem i płaszczem do ogrzewania parą lub chłodzenia wodą. Ładuje się do niego fenol i katalizator, ogrzewa do 900°C, po czym mieszając i chłodząc wprowadza się ciekłą olefinę (diizobuten, trimer lub tetramer propylenu, styren). Przeciwnie, w drugiej połowie reakcji konieczne jest ogrzanie masy reakcyjnej. Całkowity czas trwania operacji wynosi 2-4 h. Następnie masę reakcyjną zobojętnia się w mieszalniku za pomocą 5% zasady, pobranej w ilości równoważnej kwasowi katalitycznemu, ogrzewając mieszaninę świeżą parą wodną. W tym przypadku oddestylowuje się nieprzereagowaną olefinę, która po kondensacji par zostaje oddzielona od wody w separatorze i może zostać ponownie wykorzystana do alkilowania. Zobojętnioną warstwę organiczną surowych alkilofenoli oddziela się od wodnego roztworu soli i poddaje destylacji próżniowej, podczas której oddestylowuje się wodę, pozostałości olefin i nieprzereagowany fenol.

W procesach wytwarzania alkilofenoli z olefin gazowych zaleca się stosowanie nie reaktora z mieszadłem, lecz pustej kolumny, w której masa reakcyjna jest mieszana poprzez barbotowanie olefiny. Ciepło reakcji można usunąć za pomocą lodówek wewnętrznych lub zewnętrznych. Aby przejść na proces ciągły, aby go zintensyfikować i poprawić skład masy reakcyjnej, podobnie jak w przypadku innych nieodwracalnych reakcji szeregowo-równoległych, bardziej opłacalne jest zastosowanie kaskady takich reaktorów.

W nowym procesie alkilowania fenolu w obecności żywic jonowymiennych katalizator zawiesza się w cieczy znajdującej się w kolumnie reakcyjnej. Fenol i olefina wprowadza się w sposób ciągły na dno kolumny. Przy C na żywicy KU-2 lub przy C na glinokrzemianie objętościowa szybkość zasilania wynosi 0,15 h-1. Masę reakcyjną odsącza się od cząstek katalizatora i przesyła do destylacji. Zużycie katalizatora wynosi tylko 0,4% wagowego otrzymanych alkilofenoli.

4. Otrzymane produkty

Najprostsze homologi fenolu: o-, m- i p-krezole oraz izomeryczne ksylenole:

występują w produktach koksowania węgla, ale w bardzo małych ilościach, nie są w stanie zaspokoić ich zapotrzebowania do produkcji materiałów polimerowych, pestycydów, przeciwutleniaczy itp. Jeden ze sposobów ich syntezy, wdrożony w przemyśle wielu krajów , polega na metylacji fenolu w fazie gazowej metanolem na katalizatorze heterogenicznym:

Spośród monoalkilofenoli praktyczne znaczenie ma p-tert-butylofenol otrzymany z fenolu i izobutenu:

Dodając go do fenolu podczas polikondensacji z formaldehydem, otrzymujemy słabo rozpuszczalne polimery, co ma znaczenie przy stosowaniu jako powłoki malarskie i lakiernicze.

Monoalkilofenole z grupą alkilową o 5-8 atomach węgla są silnymi środkami bakteriobójczymi, a po rozszerzeniu do 8-12 atomów C okazują się cennymi półproduktami do syntezy niejonowych środków powierzchniowo czynnych poprzez ich oksyetylację:

Jako środki alkilujące stosuje się niższe polimery i kopolimery olefin (diizobuten, trimer i tetramer propylenu, kopolimery butenu z pentenami itp.) jako środki alkilujące, z których powstają tert-alkilofenole. Aby uzyskać produkty o lepszej biochemicznej degradacji, bardziej wskazane jest stosowanie n-olefin.

Najważniejszym obszarem zastosowań alkilofenoli i produktów ich dalszej przemiany jest produkcja stabilizatorów polimerów i olejów chroniących przed niszczeniem termooksydacyjnym powstającym podczas eksploatacji tych materiałów, szczególnie w podwyższonych temperaturach. Zniszczenie następuje poprzez rodnikowy mechanizm łańcuchowy i może być hamowane przez różne substancje, które mogą wiązać wolne rodniki lub przekształcać je w stan niereaktywny. Alkilofenole wytwarzają nieaktywne rodniki stabilizowane przez koniugację z pierścieniem aromatycznym, a fenole z dwiema rozgałęzionymi grupami w pozycji orto mają szczególnie silne działanie, gdy efekt koniugacji jest uzupełniony przestrzennym wpływem nieporęcznych podstawników:

Zapisana formuła należy do jednego z najpowszechniejszych stabilizatorów – jonolu, który otrzymywany jest z p-krezolu i izobutenu. W tym samym celu wykorzystano przeciwutleniacz-2246, otrzymywany w wyniku kondensacji o-tert-butylo-p-krezolu z formaldehydem:

jednak ich wspólną wadą jest ograniczona baza surowcowa wynikająca z niedoboru krezoli. Z tego powodu duże znaczenie zyskała orto-alkilacja, pozwalająca na wykorzystanie bardziej dostępnego fenolu jako surowca. Większość stabilizatorów tego typu należy do związków dwupierścieniowych z mostkami metylenowymi lub siarczkowymi pomiędzy 2,6-dialkilofenolem (pochodzącym z izobutenu, styrenu itp.) A niektórymi węglowodorami aromatycznymi (mezytylenem, durenem) lub innym alkilofenolem:

Bibliografia

1. , Ostroumov. M., Drop, 2008;

3. Lebiediew i technologia podstawowej syntezy organicznej i petrochemicznej. M., Chemia. 1988. – 592 s.;

4. , Synteza petrochemiczna Wiszniakowa. M., 1973. – 448 s.;

5. Zasadowa synteza organiczna Yukelsona. M., „Chemia”, 1968.