Фталевый ангидрид - Гуревич Д.А.
Скачать (прямая ссылка):
процесса в псевдоожиженном слое катализатора снижать нагрузку по сырью не приходится, поскольку отвод тепла из зоны катализатора не представляет затруднений.
Температура процесса парофазного каталитического окисления ароматических углеводородов в значительной степени зависит от природы исходного'углеводорода и типа применяемого катализатора. В промышленных реакторах парофазное каталитическое окисление ароматических углеводородов во фталевый ангидрид проводят при 350— 435° С. Более высокая температура процесса контактирования поддерживается при использовании плавленой пятиокиси вана-
Температура
Рис. ІЗ. Зависимость выхода продукта от температуры при окислении нафталина во фталевый дия (425—4350 C). Более низкая темпера-ангидрид. тура (350—3850C) характерна для ванадий-калий-сульфатного катализатора. Температура реакции в значительной степени определяет выбор не толькр^хладоагента, но и материала аппарата. До 400° С устойчива^ обычная сталь. Для работы при более высокой температуре детали конверторов, соприкасающиеся с реакционной парогазовой смесью, следует изготавливать из легированных сталей типа хдомо-никелевых.
В процессе парофазного каталитического окисления ароматических углеводородов во фталевый ангидрид зависимость выхода основного продукта от температуры характеризуется кривой40, изображенной на рис. 13 Видно, что оптимальный интервал температур соответствует весьма небольшому участку AB.
Вследствие высокой экзотермичности процесса окисления нафталина во фталевый ангидрид одной из основных проблем при конструировании контактных аппаратов является максимальная интенсификация отвода тепла из зоны катализатора и обеспечение изотермичности в ней.
ХЛАДОАГЕНТЫ
Хладоагенты, применяемые в конверторах' для отвода тепла, выделяющегося в процессе окисления, должны обладать определенными свойствами. Требуется, чтобы они были стабильными при.
температуре реакции, не корродировали материал аппарата, были огне- и взрывобезопасными. В практике промышленного производства фталевого ангидрида в настоящее время определились следующие хладоагенты: расплав солей, кипящая ртуть, вода, свинец или его сплавы, воздух. Каждый из этих хладоагентов имеет недостатки, с которыми приходится считаться. Однако все они отвечают указанным необходимым требованиям. Более подробно свойства перечисленных хладоагентов рассматриваются ниже (некоторые справочные данные о хладоагентах приводятся в Приложении).
Наиболее часто для отвода тепла реакции используют расплав солей, представляющий собой смесь нитритов и нитратов калия и натрия, например смесь, состоящую из 7% NaNO3, 40% NaNO2 и 53% KNO3. Применяют также смесь 45% NaNO2 и 55% KNO3, имеющую температуру плавления 141,6°С. Нитриты при контакте с кислородом воздуха при высокой температуре окисляются с образованием нитратов. Увеличение содержания нитратов приводит к повышению температуры плавления смеси до 16O0C и выше. Практически при достижении этой температуры плавления смесь солей следует заменять. Для уменьшения скорости окисления расплав солей отделяют от воздуха с помощью «подушки» из азота или водяного пара. В этих условиях расплав может эксплуатироваться без замены в течение двух лет. В присутствии расплава углеродистая сталь корродирует 149 лишь при температуре, превышающей 450° С. При температурах, близких к температуре процесса контактирования, вязкость расплава относительно низкая. Это дает возможность перекачивать его насосами по трубопроводам.
За рубежом в качестве хладоагента довольно широко применяют кипящую ртуть. Ее существенным преимуществом является постоянство температуры и относительно высокий коэффициент теплоотвода от охлаждаемой стенки. Эти факторы позволяют интенсифицировать процесс отвода тепла из катализаторного пространства. Для увеличения коэффициента теплоотвода в ртуть добавляют натрий. Образующаяся амальгама натрия обладает лучшей смачивающей способностью 150. При атмосферном давлении ртуть кипит при 356,9е С. Для повышения температуры кипения ртути емкость с хладоагентом заполняют азотом, находящимся под некоторым давлением. Изменяя давление азота в системе, регулируют температуру кипения ртути. К преимуществам кипящей ртути следует отнести также возможность отвода большого количества тепла относительно небольшим количеством хладоагента за счет использования скрытой теплоты парообразования. Широкое применение ртути ограничивается ее токсичностью и высокой стоимостью.
В некоторых конверторах в качестве хладоагента применяют воду. В этом случае получают пар, который потом можно использовать. Преимущества использования воды в качестве хладоагента
общеизвестны и не нуждаются в рассмотрении. Некоторым недостатком применения воды является необходимость располагать теплообменивающие элементы, работающие под давлением, непосредственно внутри конвертора.
В конверторах старой конструкции для отвода тепла, реакции в качестве хладоагента применяли свинец (или его сплавы). У этого хладоагента имеется ряд существенных недостатков: высокая температура плавления( что затрудняет его загрузку и перекачивание); токсичность; способность окисляться на воздухе при высокой температуре с образованием окислов, переходящих в верхние слои расплава и уменьшающих и без того низкий коэффициент теплоотвода от охлаждаемой поверхности к хладоагенту; высокая стоимость. В современных системах свинец не применяют.
