Введение к работе
Актуальності, темы. Реакция окисления нзопропилбснзола (ИПБ) до гіідро-нсроксида (ПІР) молекулярным кислородом является важной стадиен в одном из наиболее-многотопнажных производств - синтезе фенола и ацетона. Кроме тою, ГПР находят применение как инициаторы процессов окисления и полимеризации, эпоксидиругошпе агенты в реакциях с непредельными соединениями. Процесс получения ГПР можно считать экономически обоснованным только при высокой скорости и селективности превращения углеводорода в целевой продукт в сочетаниіі'с разумными энергозатратами. Как известно, образование ГПР с достаточно высокой селективностью в большинстве случаев происходит лишь при малых глубинах превращения исходного углеводорода, а недостатком процесса при глубоких конвер-снях, кроме снижения селективности, является низкая удельная производительность реактора.
В связи с этим значительно возросла актуальность проблемы повышения скорости и селективности синтеза ГПР при достаточно больших глубинах превращения исходного сырья.
Исходя из этого целью работы явилась интенсификация процесса окисления изопропилоензола в гидропероксид при позышепнн степени превращения исходного сырья путем подбора новых каталитических систем на основе соединений непереходных и переходных металлов, исследование различных добавок для модификации гомогенных катализаторов, совершенствование аппаратурного оформления процесса її другие технологические приемы, способные привести к росту скорости и селективности процесса окисления ИПБ.
Научная новизна. Кинетическими методами изучено комплексообразованис в системах гидропероксид нзопропилбснзола (кумола, ГПК) - нафтенат натрия (NaNf) и ГПК - ацетилацетонат винадила (VO(acac)2). Установлена стехиометрия комплексов, кинетические и термодинамические параметры их брутто распада. Найдены термодинамические параметры самоассоциацші карбокенлата натрия.
Установлен синергизм каталитического действия нафтенатов натрия и цинка при их использовании в качестве бинарной системы, приводящий к повышению скорости образования ГПК одновременно с увеличением степени превращения ИПБ.
Показано ускоряющее действие фосфорорганического соединения (ФОС) на процесс некатадизированного и киталіізироваїшого окисления ИПБ. Установлено строение продуктов превращения ФОС в условиях окисления.
Практическая ценность. Результаты изучения катализированною иафкшиа-мн непереходных металлов процесса окисления ИПБ в' опытом секцноииронаниом реакторе с прямоточным движением реагентов показали, что применение прямоточной схемы позволяет интенсифицировать- пронес окисления ИНЬ и I ПК, чип-
.1
чителыю повысив выход ГПК и степень превращения ИН1> при селективное более 90%.
Предложены рекомендации для проведения процесса глубокого окисления ППБ в присутствии соединении непереходных металлов п условиях пониженного содержания кислорода и газе-окиелнчеле, позволяющие повысить выход ГПК при сохранении высокой селективности процесса.
Апробации раГшты: Результаты работы докладывались па I и IV Республиканской конференции по интенсификации нефтехимических чроцессов (Нижнекамск,1990,1996), V Всесоюзной конференции по механизму каталитических реакций (Москва, 1990), Всесоюзной конференции "Селективное окисление углеводородов и ресурсосбережение углеводородного сырья" (Харьков, 1991), I и II Международных конференциях "Кинетика радикальных жндкофазных реакций" (Ярославль,1993 и Казань, 1995).
Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 работ.
Сір>тстура и объем работы: диссертация изложена па стр., состоит из вве
дения, 3 основных глав, выводов, библиографии (147 ссылок). Работа содержит 56
рисунков н таблиц.
Экспериментальные методы. Окисление ИПБ проводили в стеклянном реакторе барботажного типа кислородом воздуха при атмосферном давлении, а также при избыточном давлении в многосекционном реакторе непрерывного действия с прямоточным движением реагентов в кинетическом режиме. Распад ГПК проводили в атмосфере инертного газа в стеклянном термостатнруемом реакторе с мешалкой, а также в двухсекционном реакторе (растворитель - хлорбензол). О кинетике накопления и брутто-распадс ГПК судили по изменению концентрации ROOM (нодомстрическн). Другие продукты идентифицировали методом газожидкостной хроматографии. Содержание, металла в катализаторе определяли методом пламенной фотометрии, поглощение кислорода - с помощью модернизированного газоанализатора ГТМК-12. Количественную обработку экспериментальных данных осуществлял!- на ЭВМ с помощью специальных программ.