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berlin

荣誉版主 (职业作家)

优秀版主优秀区长

[交流] [求助]适用于耐腐蚀、强放热反应的高压釜装置需要注意什么问题?

目前拟进行一个项目的研究——“芳香烃侧链甲基氧化”,
目前的研究重点拟选定在Amoco方法

[amoco方法简介]
引用回帖:
液相氧气氧化法(Amoco法)是目前国内外普遍采用的工艺.
首先用甲苯液相空气氧化法生产苯甲酸的是美国的联合化学公司,
1961-1964年美国DOW化学,Amoco化学品公司和意大利的SNIA粘胶公司先后建厂投产。
除Amoco公司使用过渡金属及溴化物作为催化剂外,其余公司均使用单一金属盐作为催化剂。

Amoco法是以低级脂肪酸为溶剂,过渡金属化合物和溴化物为催化剂,在一定的温度(100-170℃)和压力(5-15atm)条件下,由空气或氧气作为氧化试剂将烷基芳香烃氧化制备芳香烃羧酸。

尽管该工艺的优点明显:反应速度快、转化率和收率较高

但是它的缺点也很明确,即溶剂低级脂肪酸(一般采用醋酸)价格高、单耗高、腐蚀性强,需用钛钢作反应器,使产品成本过高;
另外,由于催化剂的活性等原因,反应需要在较高的压力下进行,安全性较差。

我目前遇到的问题是,如何选择自己需要的反应器

主要选择反应器所需要考虑的问题[有合适的高压釜的生产厂家,请帮忙提供,目前我们联系的有昆仑永泰、大连四仪表、还有威海的一些厂家]

(1)该反应是强放热反应,反应移热问题,依靠内盘管冷凝,在150度条件下,是否需要用加热油冷,能够保证足够的冷凝效果呢?(如果使用冷冻盐水,在实验室中合适的循环泵的选型?)

(2)反应所采用的溶剂初步定在乙酸,反应器要求耐腐蚀,咨询了高压釜生产厂家,他们说只要内层衬钛,可以解决这个问题{个人感觉有点玄,目前国内的高压釜的生产厂家的质量问题的却令人头痛,承诺和现实之间的差距太大},但是相关的后续问题是,如何选择反应管线,以及相关的冷凝装置[因为这个反应可能要中间取样分析的],难道要用纯钛管制备?

(3)文献中介绍,该反应应该控制出口氧气浓度在6%(volume)以下,连续通气反应,这样我们需要选择合适的氧浓度监控装置(有合适的大家帮忙推荐一个),同时由于该反应是强放热反应,我很担心这个操作会滞后很厉害,如何来设计相关的自动控制装置,以确保安全呢?

(4)关于相关的防爆设备(如防爆片)的使用等问题,请高手帮助详细说明使用设计方法,以有效保护自身安全

(5)该反应如果采取间歇通气的方法操作,是否会更为安全一些呢?(就像实验室中做加氢反应一样,吃掉一些氢气,补充一些,在这个反应里面用纯氧来间歇操作)还是采用连续的通气,维持稳定的压力更安全一些?

(6)在这个反应里面爆炸的原因是因为,溶剂乙酸的爆炸极限的问题,还是由于过氧化产生过氧化物导致的爆炸呢?这是目前困扰我的问题,是否有该反应的类似的文献支持

请做过相关工作的虫子们指导知道,谢谢先



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几个朋友的回答,我就个人的理解数数我自己的看法,继续讨论...
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[from uracil]
1-个人认为,保持一定的压力,即间歇性的通氧气还是好一些,连续通的话对你的设备要求太高了,危险性也要大一些。
2-另外冷凝系统的材质,个人认为不必要求太高,毕竟在高压釜体系中冷凝系统与反应介质不是直接接触的。
3-过氧乙酸爆炸的可能性要大于乙酸的爆炸极限方面的考虑。


[Discuss]
1-保持一定的压力,间歇通氧,这样我的确考虑过,但是在纯氧的条件下,乙酸的爆炸极限更宽了,好像是在30-90%,这样是否操作的风险更大了呢?
2-我说的冷凝的材质,是说的与系统相联的冷凝器,这个冷凝器应该是与系统直接联通的,他里面同样存在乙酸的腐蚀问题,但是估计由于温度较低,可能腐蚀会小一些,但是这里面的腐蚀,我根本看不到,难道要割开管子看,确认?这个心里面没有底
3-这个不知道存在的可能性到底有多大?明天去查查乙酸与空气或者氧气生成过氧乙酸的条件。但是即使条件达不到转化的条件,难道就没有痕量的过氧乙酸的生成吗?这个还是要确认一下...



[from 大大蚂蚁]
1该反应可用高压釜
2冷却可用盐水
3钛盘管可用


[Discuss]
恩,谢谢
是否可详细说说对于其余问题的看法

[from shhx2006]
4 这个好像是高压釜都自身带有防爆装置,不知道这个能否满足这个实验的要求。


[Discuss]
高压釜肯定自带防爆片,但我对于防爆片的安装,使用等问题,没有接触过,而且我更希望这个防爆片最好别响,要是天天像放爆竹一样,我可有事情干了,呵呵

[from renwu_77]
比较落后的工艺和技术就不要在研究了,你以上所说的问题都已经工业化多年了,因此建议你加深课题深度,做一个真正对自己和化工技术发展有益的探索。


[Discuss]
Amoco方法目前尽管工业化了,但是仅仅是对于大宗化学品而言的,但是对于精细化学品方面的研究还是比较少的

目前对于苯环含有钝化集团的芳香烃甲基侧链氧化,还是比较值得尝试的课题的,难度也不小

新的方法是不少,但是感觉离工业化太远

朋友有什么好建议,可以具体说说看...

[ Last edited by berlin on 2007-8-15 at 21:57 ]
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berlin

荣誉版主 (职业作家)

优秀版主优秀区长

大致内容可以看《基础有机化工工艺学》中催化氧化一章

好的,谢谢兄弟执教

我会尽快寻找这本书,记得买过,呵呵,看看能否找到
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4楼2007-08-16 21:20:07
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查看全部 6 个回答

berlin

荣誉版主 (职业作家)

优秀版主优秀区长

准备与高压釜生产厂家联系时使用的Fax问题,看看是否合适

首先介绍一下我们做的反应:我们做的这个反应是一个氧化反应,反应是以纯乙酸为溶剂(同时反应介质中存在部分HBr),在大约20个大气压下,温度为150度的条件下,通入空气(或氧气),然后空气(或氧气)与反应物进行的强放热的反应。

   我们对反应釜以及一些配套设备的要求:
(1)        我们这个反应是在高温高压下,有机物中通入氧气。这样反应有爆炸的危险,爆炸的危险,一方面来自反应釜内上方的乙酸和空气(或氧气)的混合气体的爆炸;另一方面来自氧气和乙酸可能会生成过氧乙酸从而导致爆炸。我们计划通入惰性气体来控制氧气的浓度低于5%(体积比)来防止爆炸。所以我们要求反应釜要有空气(或氧气)的插底管、惰性气体的进气、排气口、压力表;还要有防爆设施(防爆片、防爆电机等)和电磁阀(安装于空气或氧气路的进口处,用于立即将氧气关掉)。

(2)        我们这个反应是以纯乙酸为溶剂的,我们要求设备要有在高温(220度)高压(50个大气压)下耐乙酸腐蚀。并且我们不希望用四氟乙烯,因为我们这个反应为强放热的反应,四氟乙烯的传热不太好。我们建议衬钛能作好的话,质量没问题的话最好还是衬钛的。

(3)        这个反应的氧化介质是气空气或氧气,为了使气体更好的分散,我们需要涡轮搅拌轴,最好在反应釜的下面还有气体分布器。还需要i一个自吸式搅拌,这样要求搅拌轴是可方便更换的。

(4)        这个反应是强放热的反应,计划用冷却油(或冷却盐水)冷却。相关冷却介质的循环泵请帮忙一并选择。

(5)        还有一些配件,包括若干阀门、一个冷凝器和后续的一些管道,要求具有防腐蚀(耐乙酸和HBr))的作用。

(6)        为了保证人员的安全,我们将该设备的自动控制部分做的完善一些,是否能够达到大部分操作在计算机上可进行的自控程度(包括加热、冷却、压力、气体流量等自动控制)。

(7)        这个反应釜是在实验室用的。所以希望要有效容积尽可能的小(比如:100ml或150ml),但是同时要保证有内盘管冷凝,搅拌功率足够大。这样可以节省原料,也可以降低操作的风险。
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2楼2007-08-15 22:09:15
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lzhiping

至尊木虫 (职业作家)

★ ★ ★
rabbit7708(金币+3,VIP+0):多谢应助!辛苦了!:)
材质必须选用纯钛,冷却可以用水冷。我在上海石化40000吨醋酸装置实习时,乙醛氧气氧化成乙酸的反应器用的是纯钛,其他材质难以耐腐蚀。该装置冷却用的是强制外循环水冷却。该装置的安全控制系统是在气相空间通入氮气控制含氧量,含氧量在线控制。大致内容可以看《基础有机化工工艺学》中催化氧化一章。
3楼2007-08-16 08:35:29
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yangzhichem

木虫 (著名写手)


nxl5096224(金币+1,VIP+0):多谢应助哈~
钛材质的东西对于氧化条件似乎不妥,建议看看http://www.vici.com/上对于一些材质的介绍. 个人认为hastelloy合金比较好.明尼克给我的合金管线的报价300一米,外径1.6
台电的X19+是相当的 不 稳定
5楼2007-08-19 16:10:02
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