2. Технологическая схема производства винилацетата

Винилацетат СН₂=СН-ОСО-СН₂ представляет собой бесцветную жидкость, кипящую при 73 °С. В промышленности винилацетат получают парофазной реакцией ацетилена с уксусной кислотой при их мольном соотношении от 3,5:1 до 5:1. катализатор готовят, пропитывая активированный уголь раствором ацетата цинка, с последующей сушкой. В свежеприготовленном виде катализатор содержит 30% ацетата цинка и обладает высокой активностью уже при 170-180 °С. Реакцию ацетилена с уксусной кислотой процесс проводят в трубчатом контактном аппарате, охлаждаемом подходящим теплоносителем, циркулирующим в межтрубном пространстве. Лучше всего для этой цели использовать кипящий водный конденсат. В трубах реактора находится катализатор и по ним сверху вниз движется реакционная газо-паровая смесь.

Принципиальная технологическая схема производства винилацетата изображена на рисунке. Свежий и рециркулирующий аце­тилен смешиваются в смесителе-ресивере 1 и поступают в аппа­рат 3, где испаряется уксусная кислота. Свежая и рециркулирующая уксусная кислота смешиваются в напорном баке 2 постоянно­го уровня, откуда смесь поступает в испаритель 3. В последнем ав­томатически поддерживаются постоянный уровень и температура 60°С. При барботаже через жидкость ацетилен насыщается пара­ми уксусной кислоты в необходимом мольном соотношении. Газо­паровая смесь подогревается в теплообменнике 4 за счет тепла го­рячих реакционных газов и поступает в трубчатый реактор 5, ох­лаждаемый теплоносителем. Горячие реакционные газы отдают часть своего тепла исходной смеси в теплообменнике 4 и освобож­даются от катализаторной пыли в циклоне 5. Винилацетат и дру- гие продукты выделяют путем абсорбции или ступенчатой конден­сации— вначале в водяном холодильнике 7, а затем в рассольных холодильниках 8 и 9, работающих при постепенно понижающейся температуре хладоагента (до минус 15—минус 20 °С в последнем холодильнике). Ступенчатая конденсация позволяет сэкономить затраты на более дорогие низкотемпературные рассолы.

Рисунок 72. Технологическая схема производства винилацетата:

1 – смеситель-ресивер; 2 – напорный бак; 3 – испаритель; 4 – теплообменник;

5 – реактор; 6 – циклон; 7, 8, 9 – холодильники; 10 – газодувка;

11 – газоотделитель; 12 – сборник.

Конденсат из последнего холодильника отделяется от ацетиле­на в газоотделителе 11, после чего ацетилен подается циркуляци­онной газодувкой 10 в смеситель 1, а оттуда снова на реакцию. Часть рециркулирующего газа отводится на очистку, так как в нем постепенно накапливаются инертные примеси. Конденсат из всех трех холодильников стекает в сборник 12 и направляется на ректификацию. Сначала отделяют низкокипящие продукты (ацетальдегид, ацетон), а затем отгоняют винилацетат от уксусной кислоты, возвращаемой в напорный бак 2 и оттуда снова на ректификацию. Во избежание полимеризации винилацетата к сырому продукту перед ректификацией добавляют небольшое количество ингибитора (гидрохинона).

3. Технологическая схема производства синильной кислоты

Синильная кислота НCN – представляет собой жидкость с запахом миндаля, токсична. Она используется как фумигант, ее соли - для извлечения золота из руд, для цементации стали, в гальванотехнике.

Р исунок 73 - Технологическая схема производства синильной кислоты:

1 – конвертор, 2 – подконтактный холодильник, 3 – паросборники, 4 – абсорбер, 5 – холодильник, 6,9 – теплообменники, 7 – насосы, 8, 10 – отпарные колонны, 11- аммиачная колонна, 12- промывная колонна.

Технологическая схема получения синильной кислоты окислительным аммонолизом метана изображена на рисунке. Воздух, метан и аммиак (свежий и рециркулирующий), предварительно очищен­ные и отфильтрованные от механических примесей, смешиваются непосредственно перед реактором и поступают в конвертор 1. В расширенной части аппарата находится катализатор в виде уложенных одна на другую сеток из платиновой проволоки. На них протекают основная и побочные реакции, причем температура поддерживается на нужном уровне за счет выделяющегося тепла (автотермический режим). Реакционные газы сразу попадают в подконтактный холодильник 2, чем предотвращается разложе­ние синильной кислоты. Хладоагентом служит кипящий водный конденсат, и, следовательно, значительная часть тепла реакции полезно используется для получения водяного пара.

Охлажденная смесь направляется в абсорбер 4 с насадкой, орошаемой холодным водным раствором пентаэритрита и борной кислоты (в соотношении 8,3:2,5). В этом аппарате поглощаются синильная кислота, аммиак и конденсируется значительная часть реакционной воды. Неабсорбированный газ сбрасывают в атмо­сферу. Для снятия тепла, выделяющегося при абсорбции и кон­денсации, кубовую часть абсорбера охлаждают водой. Получен­ный раствор поступает далее на регенерацию, когда из него отго­няют синильную кислоту, аммиак и избыточную воду. Регенера­ция осуществляется так. Раствор подогревают в теплообменни­ке 6 за счет тепла регенерированного абсорбента и в отпарной колонне 8 отгоняют вначале синильную кислоту. Колонна рабо­тает при остаточном давлении 250 мм рт. ст. с подогревом жид­кости до 88 °С. B этих условиях соль аммиака с борной кислотой еще не разлагается, а синильная кислота удаляется практически полностью. Пары синильной кислоты выходят с верха колонны, отмываются от захваченного аммиака в насадочной колонне 12 раствором серной кислоты и вакуум-насосом подаются в систему конденсации и ректификации (на схеме не изображена). Синиль­ную кислоту получают в виде жидкого ректификата, содержаще­го 99% HCN и более, после чего к ней добавляют стабилизатор.

Кубовая жидкость из отпарной колонны 8 через теплообмен­ник 9, где она подогревается обратным абсорбентом, поступает в отпарную колонну 10. Там при 132 ْ С и давлении около 3 ат происходит разложение аммонийной соли и отгонка аммиака. Ре­жим в колонне 10 подобран так, чтобы вместе с аммиаком отогналась образовавшаяся при реакции вода. В противном случае абсорбент, выходящий из куба колонны, получится слишком раз­бавленным. Пары аммиака и воды направляются в аммиачную колонну 11, где вода отделяется от газообразного аммиака, ко­торый возвращают на реакцию. Регенерированный абсорбент из куба колонны 10 проходит теплообменники 9 и 6, охлаждается в холодильнике 5 и снова поступает на орошение абсорбера 4.

Благодаря использованию дешевого сырья, регенерации не­превращенного аммиака и максимальной утилизации тепла дан­ный метод производства синильной кислоты является очень эко­номичным.