Теория химико-технологических процессов органического синтеза
= 301,72(кДж/моль)
Реакция эндотермическая.
Найдем теплоту реакции. Qреакции = GДМД
Qреакции = - = - 260106, 9 (Дж/час)
Количество тепла, выходящее со смесью из предконтактной зоны, равно:
Qвых = Qвх + Qреакции – Qпот
Qпот = 0,03* Qвх = 0,03* 1148557,67 = 34456,73 (Дж/час), так как при протекании процесса происходит потеря тепла в окружающую среду в размере 3% от приходящего тепла в реактор.
Qвых = 1148557,672 - 260106,9 - 34456,73 = 853994,05 (Дж/час)
Также количество тепла, выходящее со смесью, можно рассчитать через Tвых, ср.
Qвых =
При К = 1 с помощью функции "подбор параметра" находим Tвых, ср = 414 0С.
Кинетический анализ
Механизм реакции на настоящий момент мало изучен. Можно предположить, что реакция протекает по следующей схеме:
Сначала протекает каталитический гидролиз с отщеплением формальдегида:
Предположительно, данная стадия является лимитирующей. При этом используются различные гетерогенные катализаторы кислотного типа (фосфорная кислота на носителях, фосфаты, силикагель и др.), причем реакцию осуществляют в газовой фазе при 250-4000С.
Практически сразу происходит дегидратация полученного переходного соединения:
При этом протекают побочные реакции разложения диоксана:
В связи с отсутствием экспериментальных кинетических данных по отношению к реакциям данного типа представляется затруднительным создание точной кинетической модели.
Выводы
На основании результатов анализа принимаются следующие технологические решения:
Пары диоксана разбавляются перегретым водяным паром при поступлении в адиабатический реактор;
Реакционная смесь конденсируется в холодильнике и разделяется в сепараторе на водный и органический слои;
Органический слой, содержащий изопрен подают последовательно в две ректификационные колонны. В первой отгоняется образовавшийся при разложении диоксана изобутилен, поступающий на первую стадию синтеза, во второй колонне изопрен отделяется от более высококипящего остатка (диоксан и побочные продукты);
Для окончательной очистки изопрен промывается водой, осушается азеотропной перегонкой и подвергается заключительной ректификации.