Окисление парафинов в карбоновые кислоты

 

Этот путь окисления парафинов всегда связан с деструкцией углерод-углеродных связей. Процесс протекает в жидкой фазе – термически или в присутствии катализатора при температуре от 105-120⁰С до 170-200⁰С.

 

Существуют два направления:

1. Окисление низших парафинов (С₄-С₈) преимущественно в уксусную кислоту.

2. Окисление твердого парафина в так называемые синтетические жирные кислоты (СЖК) с прямой цепью углеродных атомов С₁₀-С₂₀, является сырьем для синтеза ПАВ.

Окисление парафинов С₄-С₈

 

Деструкция цепи при окислении н -парафинов происходит преимущественно по связям между вторичными углеродными атомами. Поэтому из н -бутана образуется, главным образом, уксусная кислота, а в качестве побочных веществ – метилэтилкетон, этилацетат:

 

2СН₃-СООН

СН₃-СН₂-СН₂-СН₃ СН₃СОС₂Н₅ (метилэтилкетон)

СН₃-ОСО-С₂Н₅ (этилацетат)

 

Окисление проводят воздухом в растворе уксусной кислоты при температуре 160-190⁰С и давлении 6,0 МПа без катализатора или в присутствии солей кобальта и марганца. Главной трудностью в реализации этого процесса явилась сложность разделения многокомпонентной смеси образующихся продуктов.

Шире применяется способ окисления более дешевой, чем н -бутан, легкой фракции прямогонного бензина (С₅-С₈). Она содержит смесь н - и изо -парафинов, что осложняет реакцию и состав продуктов. Их можно разделить на две группы: кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая, янтарная) и нейтральные вещества (спирты, кетоны). Последние более летучи, сами по себе или в виде азеатропных смесей с водой, которая также находится в продуктах окисления, и это позволяет отделить нейтральные вещества от кислот и вернуть их на окисление.

Окисление проводят термически или в присутствии катализатора при температуре 170-200⁰С и давлении 5,0 МПа. Поскольку целевые продукты стабильны к дальнейшему окислению, реактором служит простая барботажная колонна. Выделяющееся тепло отводят за счет испарения бензина (рис.4) и нейтральных продуктов окисления. Остаточный воздух с верха реактора поступает в парогенератор, где генерируется пар соответствующего давления. Тепло газа используют затем в теплообменнике для нагревания воды, а давление газа в детандере преобразуют в холод, при помощи которого в холодильнике из газа конденсируют остатки унесенного им бензина.

Детандер – аппарат для охлаждения газа путем его расширения.

Турбодетандер – лопаточный аппарат непрерывного действия, в котором поток проходит через неподвижные направляющие каналы (сопла), преобразуя часть потенциальной энергии в кинетическую, и систему вращающихся лопаточных каналов, где энергия потока преобразуется в механическую работу, в результате чего происходит охлаждение газа.

Успех описываемого процесса обусловлен не только упрощением стадии разделения продуктов, но и эффективной системой утилизации тепла.