Файл: Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и трансмиссионным маслам.pdf

и проводят отработку (выдержку) Свободного фенола до содержания в реакционной массе примерно Ѳ,5%. Температуру регулируют подачей в рубашку алкилатора пара или охлаждающей воды. Выделяющиеся при ал­ килировании пары полимердистиллята конденсируются в обратном холодильнике 10 и возвращаются в алкилатор 9.

При проведении процесса алкилирования фенола не­ прерывным способом с применением в качестве катали­ затора бензолсульфокислоты исходное сырье и реаген­ ты также закачивают в соответствующие дозаторы, плавильники и емкости. В алкилатор 9 самотеком посту­ пают фенол и бензолсульфокислота (12—14 вес.% на загружаемый фенол) и для снижения вязкости и темпе­ ратуры застывания реакционной массы из емкости 7 да­ ют 200 л полимердистиллята на 1 т загруженного фено­ ла. При 60—70 °С массу тщательно перемешивают в алкилаторе, пока там находится продукт. Приготовленную таким образом однородную смесь обогреваемым насо­ сом 25 дозируют в смеситель 11, представляющий собой обычный центробежный насос с частотой вращения рабочего колеса 900—1500 об/мин. Одновременно в сме­ ситель 11 из емкостей 7 и 8 насосом 25 через теплооб­ менник 5, обогреваемый паром,'дозируют 2 вес. ч. све­ жего полимердистиллята и 1 вес. ч. отгона. В конечной реакционной смеси весовое соотношение фенол : полимердистиллят должно быть от 1 : 2 до 1 : 2,4.

При выходе из смесителя 11 смесь поступает после­ довательно в два реактора 13. Температура выхода реакционной смеси из смесителя 11 равна 80—90°С и регулируется подогревом полимердистиллята в тепло­ обменнике 5. Такая же температура поддерживается внизу первого реактора. Во втором реакторе температу­ ра низа поддерживается равной 110°С за счет выделяе­ мого тепла реакции. Продолжительность пребывания реакционной массы в реакторе регулируют по содержа­ нию в .ней свободного фенола. Сырой алкилфенол, со­ держащий свободную бензолсульфокислоту, поступает в холодильник 5, где охлаждается до 70—80 °С, и затем направляется в емкость 14. В ней бензолсульфокисло­ та нейтрализуется газообразным аммиаком. Избыток газообразного аммиака в смеси с парами полимерди­ стиллята проходит обратный холодильник 10. Конденсат

71

72

денсируются в обратных холодильниках 10 и возвраща­ ются в емкости. Механические примеси можно отделять от сырого алкилфенола непосредственно в емкости 14 многократной промывкой горячей водой при 80—90°С. Содержание механических примесей в алкнлфеноле не должно превышать 0,05%. При большем содержании процесс отделения механических примесей повторяют. Чистый алкилфеиол из емкостей 14 и 17 направляется насосом 25 на разгонку.

Более широко применяется в промышленности про­ цесс непрерывного алкилирования фенола полимердистиллятом с применением катализатора КУ-2. Катализа­ тор на установку может поступать в неактивной форме (натриевая соль). Его активируют 8—10%-ным раство­ ром соляной кислоты в аппарате 12. Для лучшего контак­ тирования кислоты с катализатором в аппарат подают инертный газ. Отработанную кислоту сбрасывают в спецканализацию, а активирование проводят до тех пор, пока концентрация подаваемой и сбрасываемой кислот не станет одинаковой (практически 2—3-кратная про­ мывка катализатора соляной кислотой). Газы, пыль и пары из аппарата 12 поступают в скруббер 6, где по­ глощаются водой, сбрасываемой в опецканализацию. Непоглощенные газы уходят в атмосферу. Активный катализатор промывают паровым конденсатом до ней­ тральной реакции промывной воды, также сбрасываемой в спецканализацию. Затем катализатор сушат до со­ держания влаги 50%, продувая его горячим воздухом или инертным газом при 100—110°С. Нагрев проводят постепенно во избежание термического разрушения гра­ нул катализатора.

Высушенный катализатор перегружают в реактор 13, іде досушивают парами полимердистиллята, поступаю­ щими из испарителя 5, обогреваемого водяным паром. В змеевик реактора 13 при сушке подается водяной пар. После сушки катализатора КУ-2 реактор включают на непрерывное алкилирование, которое проводят, прокачи­ вая насосом 25 через слой активного катализатора КУ-2 сырьевую смесь, состоящую из фенола и полимердистиллята. Сырьевую смесь предварительно приготовляют в алікилаторе 9 при мольном соотношении фенол: полимердистиллят 1:2. Алкилирование на КУ-2 ведут при 120—135 °С и 1,5—3 кгс/см2. Так как реакция алкилиро­

74

вания проходит с выделением тепла, то для снятия из­ лишнего тепла к змеевикам реактора подведена вода. Катализатор, потерявший активность после 900—1200 ч работы, регенерируют. Для этого освобождают реактор от алкилфенола, промывают катализатор полимерднстиллятом от смолистых веществ, образовавшихся в процес­ се и отложившихся на поверхности его гранул. Затем

катализатор сушат, продувая его сначала горячим инерт­ ным газом, а потом парами полимердистиллята. В пе­ риод сушки в змеевики реактора 13 подают пар.

Полученный (любым способом) сырой алкилфенол, свободный от механических примесей, поступает в про­ межуточные емкости, снабженные обратными холодиль­ никами (на рис. 4 не показаны). Оттуда (или минуя их) соответствующим насосом 25 алкилфенол направляется на разгонку периодическим или непрерывным способом. При периодическом способе для разгонки применяется куб 19, снабженный колонной с насадкой из колец Рашига. Легкие фракции из куба 19 отгоняют при атмо­ сферном давлении, а затем в куб подают острый перегре­ тый пар или достаточно нагретый инертный газ для от­ парки остатка легких фракций от целевого продукта. Влажный целевой продукт сушат в вакууме, создавае­ мом в том же кубе. Целевой продукт считается готовым, если температура его вспышки (в открытом тигле) рав­ на ПО—120 °С.

При непрерывном проведении процесса разгонки сы­ рой алкилфенол через теплообменник 5, подогреваемый паром, подают в середину колонны 18, работающей при атмосферном давлении. С верха колонны 18 пары поли­ мердистиллята, пройдя конденсатор-холодильник 5, кон­ денсируются и поступают в промежуточную емкость 20, снабженную обратным холодильником 10. Оттуда насо­ сом 25 полимердистиллят откачивают на орошение ко­ лонны 18, выводя избыток в емкость 7 свежего полимер­ дистиллята, снабженную обратным холодильником 10. В колонне 18 отгоняется 95% непрореагировавшего по­ лимердистиллята и 16,5% непрореагировавшего фенола.

Температурный режим колонны 18 следующий: на входе сырья в колонну 184 °С; наверху колонны 130°С; внизу колонны 160 °С. Этот режим поддерживают и регу­ лируют, изменяя кратность орошения, подаваемого на верх колонны, и подачу пара в змеевіик, расположен­

75

ный внизу колонны 18. Отогнанный от основной массы полимердистиллята остаток с низа колонны 18 самоте­ ком поступает в середину второй колонны 19, работаю­ щей в вакууме (остаточное давление 50 мм рт. ст.). Здесь отгоняются весь оставшийся полимердистиллят, фенол, а также легкие алкилфенолы.

Пары с верха колонны 19, пройдя конденсатор-холо­ дильник 5, конденсируются и после сбора в вакуум-при­

емнике 20, охлаждаемом водой, направляются самотеком на орошение колонны 19. Избыток паров выводится (под уровень жидкости) в емкость 8, снабженную обратным холодильником. Вакуум-приемник 20 установлен на вы­ соте 11,5—12 м от низа емкости 8. С низа колонны 19 алкилфенол самотеком поступает в кипятильник 28, от­ куда насосом 25 через холодильник 5 откачивается в промежуточную емкость готового алкилфенола 24. Пары из кипятильника 28 возвращаются в колонну 19. В низ колонны 19 вводится добавочное тепло при помощи зме­ евика, по которому насосом 25 прокачивается теплоно­ ситель (минеральное масло), нагреваемый в трубчатом подогревателе 23 печного типа. В некоторых случаях для улучшения процесса отгонки в колонну 19 вводят острый перегретый пар или горячий инертный газ. Ваку­ ум в системе создается блоком эжекторов 21 и баромет­ рических конденсаторов 22.

Температурный режим колонны 19 регулируется так же, как колонны 18, и поддерживается следующим: на

В этом случае остаток из кипятильника 28 подают насосами в середину второй вакуумной колонны. При необходимости его предварительно подогревают в тепло­ обменнике теплоносителем — минеральным маслом, на­ греваемым в трубчатой печи 23. Во второй вакуумной колонне отгоняется целевая фракция алкилфенола. Ее пары конденсируются и поступают в промежуточную ем­ кость, откуда часть алкилфенола подается на орошение второй вакуумной колонны, а избыток выводится в спе­

76

циальную емкость. Из этой емкости целевой алкилфенол берется для дальнейших процессов. Продукт с низа ко­ лонны самотеком поступает в кипятильник, где отпари­ вается от следов целевой фракции. Пары из кипятильни­ ка возвращаются в колонну. Отпаренный остаток через

•холодильники откачивается в парковую емкость и ис­ пользуется как компонент котельного топлива. Темпера­ турный режим второй вакуумной колонны следующий: на вводе сырья в колонну 180°С; наверху колонны 150° С; внизу колонны 215° С.

Влияние качества сырья, реагентов и катализатора на процессы алкилирования. От качества сырья, реаген­ тов и катализатора существенно зависят качество и вы­ ход получаемых алкилфенолов. При повышении содер­ жания воды в реакционной массе бензолсульфокислота (БСК) как катализатор теряет свою активность. Присут­ ствие в ней повышенного количества свободной серной кислоты увеличивает побочные реакции полимеризации олефинов, деалкилирования фенолов и образования эфи­ ров, что загрязняет алкилфенолы продуктами полимери­ зации и ухудшает их цвет (табл. 16).

Т а б л и ц а 16. Зависимость выхода и качества товарного алкилфенола от содержания воды и свободной серной кислоты в бензолсульфокислрте (по данным А. М. Бугайчѵка)

Техническая бензолсульфокислота, применяемая в качестве катализатора, должна содержать воды не бо­ лее 1% II свободной серной кислоты 2,5—3%. Растворе­ ние такой бензолсульфокислоты в реакционной массе понижает концентрацию в ней нежелательных веществ до допустимых пределов.

77