Студопедия — Алкилирование бензола пропиленом
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Алкилирование бензола пропиленом






в лабораторных условиях.

Алкилирование бензола пропиленом в лабораторных условиях проводится обычно в реакторе с перемешивающим устройством (мешалкой), при этом гидродинамическая обстановка в реакторе, обусловленная работой перемешивающего устройства, играет решающую роль. Количество катализатора составляет обычно несколько процентов от массы реагентов; каталитический комплекс имеет тенденцию к расслаиванию. При слабо работающей мешалке, и следовательно, плохом перемешивании реакция протекает в диффузионном режиме, и результаты алкилирования зависят от степени перемешивания реакционной массы, так как самой медленной стадией реакции становится транспорт реагентов к каталитическому комплексу.

Если условия перемешивания не влияют на результаты алкилирования, то это означает, что диффузионных ограничений нет, и реакция протекает в кинетической области. В этом случае кинетическую схему реакции можно записать в форме:

K1 K2

С6Н6 + С3Н6 i-С3Н7С6Н5 i-(СН3Н7)2С6Н4

 

Для этой схемы можно записать следующие дифференциальные уравнения:

Баланс по бензолу:

dCb/dt = - K1*Cb*Cpr

 

Баланс по изопропилбензолу:

dCipb/dt = K1*CbCpr – K2Cb*Cpr

 

Баланс по диизопропилбензолу:

 

dCdipb/dt = K2Cipb*Cpr

где Cb, Cipb, Cdipb – концентрации соответственно бензола, изопропилбензола и диизопропилбензола, моль/л; К1 и К2 – константы скоростей соответствующих реакций, мин-1.

Концентрация пропилена Сpr принимается постоянной, так как концентрация пропилена зависит от растворимости пропилена в реакционной массе, а убыль ее компенсируется непрерывной его подачей в реакционную зону. В лабораторных условиях мы не можем контролировать концентрацию пропилена в реакционной массе, и ее концентрация нам неизвестна. По косвенным данным приблизительно ее можно оценить величиной в 5 - 10% от подаваемого в реактор пропилена.

При кинетическом режиме процесса, поскольку вторая стадия алкилирования по данным некоторых авторов протекает быстрее первой, при К21 = 1,2 – 2,0 максимальное содержанию моноалкилбензола в смеси составляет только 25 –30 % (мол.). Существует и другое мнение, согласно которому вторая стадия алкилирования протекает медленнее первой. Найдено, например, что соотношение констант при алкилировании бензола пропиленом в присутствии хлорида алюминия при температуре 70 оС равны:

стадия 1 2 3 4

kотн.i 1 0,85 0,28 0,02

Здесь константа скорости реакции образования изопропилбензола принята за единицу, k2 – относительная константа скорости образования диизопропилбензола, k3 – то же для образования триизопропилбензола и k4 – для образования тетраалкилбензола.

При анализе результатов экспериментов и расчетах энергии активации следует обратить внимание на то, что при указанном соотношении констант скоростей ошибки в определении энергии активации могут достигать 30% и более со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Второй вариант создания кинетической схемы возможен в рамках неформальной кинетики.

При этом самое большое внимание следует обратить на то обстоятельство, что концентрацию пропилена в реакционной массе мы приняли постоянной. В таком случае произведение K1Cpr и K2Cpr суть величины постоянные и представляют собой эффективные константы скоростей реакций. Кинетическая схема тогда будет иметь вид:

 

K1эф K2эф

С6Н6 i-С3Н7С6Н5 i-(СН3Н7)2С6Н4

 

Дифференциальные уравнения тогда принимают вид:

dCb/dt = - K1эф*Cb

dCipb/dt = K1эф*Cb – K2эфCb

dCdipb/dt = K2эфCipb

или в аналитическом виде:

Сb = - Cbo exp(-k1эф t)

Сipb = k1/(k2 – k1) Cbo (exp(-k1эф t) - exp(-k2эф t))

Cdipb =Cb(1- 1/(k2эф – k1эф) (k2эфexp(-k1эф t) - k1эфexp(-k2эф t)

 

Компьютерное моделирование реакции

алкилирования бензола пропиленом.

 

Компьютерный эксперимент включает:

1.Подготовку исходных данных, что равносильно расчету состава реакционной массы до начала эксперимента (расчет Сb в моль/л при t =0).

2.Выбор параметров, подлежащих изучению в соответствии с заданием преподавателя, а именно:

- температуры,

- времени реакции,

- интервала времени отбора проб на анализ,

- мольного соотношения бензол: пропилен.

3.Обработк результатов экспериментов.

Результаты проведенных экспериментов находятся в файле REZIPB в

формате Excel.

По данным таблицы экспериментов составляется материальный баланс процесса, при этом учитывается только тот пропилен, который вступил в реакцию.

Рассчитывается конверсия бензола, выход изопропилбензола и селективность процесса по ИПБ.

Строятся кривые выхода ИПБ в зависимости от изучаемого параметра процесса.

 

 

Таблица результатов

Лабораторная работа
Гетерофазное алкилирование бензола пропиленом
Кускильдина Юлианна
Температура реакции =45˚С
время, мин концентрация компонентов смеси, моль/л
бензол МАБ ДАБ ТАБ ТетраАБ
  88,7400 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
  84,1818 4,4567 0,1010 0,0005 0,0000
  79,8577 8,4891 0,3893 0,0039 0,0000
  75,7557 12,1276 0,8438 0,0128 0,0000
  71,8644 15,4007 1,4454 0,0295 0,0000
  68,1730 18,3348 2,1761 0,0561 0,0001
  64,6712 20,9549 3,0195 0,0942 0,0002
  61,3493 23,2843 3,9606 0,1455 0,0003
  58,1981 25,3448 4,9854 0,2113 0,0005
  55,2086 27,1567 6,0813 0,2926 0,0007
  52,3728 28,7390 7,2366 0,3905 0,0011

 

Расчет

Таблица вычислений. Материальный 6аланс.

компонент загрузка выгрузка
моль % моль %
Бензол 88,7400   52,3728 59,0183
МАБ     28,7390 32,3856
ДАБ     7,2366 8,1548
ТАБ     0,3905 0,4400
ТетраМБ     0,0011 0,0012
Всего 88,7400   88,7400  

 

 

Конверсия бензола:

α = (88,7400-52,3728)/88,7400 = 0,4098;

 

Селективность по МАБ:

β = 28,7390/(88,7400-52,3728)=0,7903;

 

Выход МАБ:

γ = 28,7390/88,7400=0,3239;

 

При данных условиях процесса выход и селективность МАБ составили 32,39% и 79,03% соответственно, конверсия бензола 40,98%.

Вывод: с увеличением времени проведения реакции возрастает выход целевого продукта.

 







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 2007. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Трамадол (Маброн, Плазадол, Трамал, Трамалин) Групповая принадлежность · Наркотический анальгетик со смешанным механизмом действия, агонист опиоидных рецепторов...

Мелоксикам (Мовалис) Групповая принадлежность · Нестероидное противовоспалительное средство, преимущественно селективный обратимый ингибитор циклооксигеназы (ЦОГ-2)...

Менадиона натрия бисульфит (Викасол) Групповая принадлежность •Синтетический аналог витамина K, жирорастворимый, коагулянт...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия