Введение к работе
Актуальность. Изобутилен, являющийся одним из основных видов сырья в іроизводствах бутилкаучука, продуктов органического синтеза, получают из >азличных бутиленсодержащих С^ фракций путем проведения сначала гидра-ации с получением третбутилового спирта (триметилкарбинола - ТМК) с по-:ледующим концентрированием раствора ТМК и дегидратацией его, разложе-шем на изобутилен и воду.
В последнее время широкое применение находит концепция проведения в ідном аппарате химической реакции дегидратации ТМК и разделения реакци-інной смеси. Экономическая эффективность организации реакционно-іектификационного процесса получения изобутилена в одном аппарате обумовлена компактностью технологической схемы, снижением капитальных за-рат и эксплуатационных расходов, условиями подвода тепла процесса ректификации в зону химической реакции.
Однако, теоретически обоснованного метода расчета рекционно-іектификационнрго процесса получения изобутилена с применением в качест-:е катализатора сульфокатионита КУ-2ФПП до последнего времени не суще-твует. До конца не изучена реакция дегидратации ТМК на используемом в [ромышленности катализаторе, математически не описана кинетика химиче-кой реакции, не разработана замкнутая математическая модель реакционно-іектификационного процесса, позволяющая определить размеры реакционной [ ректификационной зон аппарата и технологические параметры процесса.
Цель работы. Разработать математическую модель реакционно-ректифика-[ионного процесса получения изобутилена, включающую математическое писание зоны химической реакции на катализаторе КУ-2ФІШ и зоны ректи-шкации реакционной смеси.
В лабораторных условиях изучить закономерности протекания реакции де-идратации ТМК и получить уравнение химической кинетики.
Провести моделирование реакционной и ректификационной зон с целью оп-еделения их конструктивных параметров и технологических режимов провеса.
Научная новизна. Установлены закономерности протекания химической еакции дегидратации ТМК на катализаторе КУ-2ФПП, получено уравнение имической кинетики, связывающее скорость реакции с концентрацией ТМК, атализатора, воды и температурой среды.
Определены гидродинамические характеристики слоя катализатора, замы-ающие уравнения баланса для слоя, предложен способ определения числа
I руководстве работой принимал участие к.х.н. П.П. Капустин
ступеней разделения в ректификационной части аппарата. Получена замкнута* математическая модель реакционно-ректификационного процесса.
Практическая ценность. Разработанная математическая модель реакционно-ректификационного процесса позволяет проводить выбор конструктивных параметров зон химической реакции и ректификации и технологических режимов процесса, обеспечивающих необходимую степень превращения ТМК и разделения реакционной смеси.
Предложен вариант реконструкции действующих аппаратов дегидратации ТМК, внедрение которого позволит добиться увеличения выхода изобути-лена.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 5 работ. Основные результаты обсуждались на: Международных конференциях "Математические методы в химии и химической технологии" (Тула, 1996; Новомосковск, 1997), I Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии" (Иваново, 1997), IV Научно-технической конференции "Нефтехимия 96" (Нижнекамск, 1996) и опубликованы в журнале " Химия и химическая технология " Изв. вузов, 1997.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Текст диссертации изложен на 152 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков и 13 таблиц по тексту, список литературы из 218 источников отечественных и зарубежных авторов.