Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Экспериментальная установка.




Воздух, сжатый газодувкой, пройдя через склянку с серной кислотой и реометр, поступает в реактор, под жидкий о-ксилол с катализатором. Температуру в жидкой фазе измеряют термометром, а регулируют с помощью ЛАТРа, изменяющего напряжение на нихромовой спирали, обогревающей масляную баню. Воздух, пройдя через слой жидкости, сепарируется от брызг жидкости в верхней части реактора, охлаждается в обратном водяном холодильнике и сбрасывается в вытяжной шкаф.

Проведение эксперимента

о-Ксилол следует залить в реактор. Начальное количество углеводорода должно быть таким, чтобы после отбора десяти проб уровень аэрированной жидкости оставался бы выше греющей бани на 2-3 см.

В ксилол помещают рассчитанное количество катализатора. Плотно соединив все разъемные части установки, подают воду в холодильник и включают колбонагреватель. В этот период в реактор также подается небольшое количество воздуха: для перемешивания и равномерности обогрева.

При достижении заданной температуры окисления, дают полный необходимый расход газа и отмечают время, считая его началом реакции.

Пробы жидкости массой (0,3 - 0,5 г) отбирают во взвешенную колбу вместимостью 100 мл через каждые 20 мин, продувая перед этим пробосборник с помощью груши. После взвешивания колбы с пробой (на технических весах, с точностью 0,01 г) в нее добавляют 5 мл ацетона и титруют 0,1 н водным раствором щелочи в присутствии индикатора тимолового синего. Первые пробы содержат очень мало кислоты, поэтому титровать их следует осторожно, чтобы вовремя заметить переход окраски от желтой к голубой в щелочной среде.

Параллельно дважды проводят глухой опыт, среднюю величину расхода щелочи в нем вводят в дальнейшие расчеты. Пробы отбирают до прекращения роста концентрации кислоты (при сохранении постоянными всех условий окисления).

Полученные результаты заносят в табл.1.

Таблица 1

Время окисления, мин Масса, г Расход щелочи, мл Массовая доля кислоты, %
колбы с пробкой колбы пробы
Глухой опыт       1. 2. Ср.  
         

 

Масса полученного оксидата, г -

Обработка результатов

Массовая доля о-толуиловой кислоты в пробе рассчитывается по уравнению

(4)

где V, V0 - расходы 0,1н раствора щелочи на титрование пробы и в глухом опыте, мл;

0,0136 - количество о-толуиловой кислоты в г, которое соответствует 1 мл точно 0,1 н раствора щелочи;

m - масса пробы, г.

По результатам экспериментов на миллиметровой бумаге строят графики: время (час) - массовая доля кислоты (%) для всех расходов воздуха (4 кривые).

Рассчитывают скорости окисления на стационарных участках кривых окисления, которые пропорциональны тангенсам углов наклона линейных участков кривых. Кривые накопления стабильного продукта окисления имеют S-образный вид, причем индукционный период в каталитическом процессе отсутствует.

На втором графике отражают зависимость скорости окисления от расхода газа, по которому можно определить диффузионную, переходную и кинетическую области процесса.

Смеси паров о-ксилола с воздухом, в которых объемное содержание углеводорода находится в пределах 3 - 7,5% взрывоопасны.

Проверить влияние температуры и концентрации данного катализатора на область реакции можно изменяя их в пределах 110-1300С и 0, 005-0,012 моль/л соответственно.

 

Лабораторная работа

"ЖИДКОФАЗНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЦИКЛОГЕКСАНОЛА

АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ"

В результате окисления получаются двухосновные кислоты: адипиновая и, в уменьшающихся количествах, глутаровая, янтарная, щавелевая. Из этих кислот первая особенно широко используется для производства полиамидных и полиуретановых полимеров, пластификаторов.

Двухосновные насыщенные карбоновые кислоты представляют собой бесцветные кристаллы, имеющие характерную растворимость в воде и температуру плавления (табл.1).

Таблица 1

Свойство Кислота
Щавелевая янтарная глутаровая адипиновая
tпл, 0С 189,5 185,0 97,5 153,0
Массовая растворимость (при 200С), %   8,6   6,0     1,4

 

При нагревании они способны декарбоксилироваться, давая циклические ангидриды. Нагрев их в азотной кислоте ведет к ступенчатому деструктивному разложению с образованием низших гомологов ряда.

Массовая доля адипиновой кислоты в насыщенном водном растворе, % сильно зависит от температуры (табл.2)

 

Таблица 2

T, 0С 22,5 37,5 45,0 50,0 57,5 63,5 67,0 75,0
, %

 

Установлено, что при окислении циклогексанола сначала образуется циклогексанон и эквимолекулярное количество азотистой кислоты, которая диссоциирует в кислой среде

Оба иона и являются нитрозирующими агентами. В результате последовательных реакций нитрозирования и окисления образуется основной промежуточный продукт - 6,6-нитрогидроксииминогексановая кислота:

При дальнейшем гидролизе этой кислоты получаются основной продукт - адипиновая и азотноватистая кислоты. Последняя в среде азотной кислоты разлагается

В отходящем газе, кроме того, содержатся N2O и другие окислы азота. Общий расход НNО3 превышает рассчитанный по основному уравнению и составляет около 2,5 молей на моль окисленного циклогексанола, причем он зависит от условий процесса (давления, температуры, наличия катализатора и др.).

Ванадиевый катализатор (метаванадат аммония - NH4VO3) увеличивает селективность основной реакции за счет понижения выхода побочных щавелевой и янтарной кислот. Он же способствует уменьшению расхода НNО3, сокращая количество отходящих окислов азота. Избыток расстворенной окиси азота связывается медью в комплексные ионы, что способствует подавлению побочных реакций и увеличивает выход адипиновой кислоты

 

где Х - органический или ионный лиганд.

 

Плотность и температура кипения азотной кислоты зависит от ее концентрации (табл.3)

Таблица 3

Массовая доля, % 24,2 33,0 49,8 61,2 65,2 70,1
Плотность, кг/м3, при 200С
Т.кип., 0С Р=0,1 МПа 106,5 112,0 118,5 121,5 121,8 121,5

 





©2015- 2017 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов.