Курсовая работа по Химические технологии на тему Произвести расчёт установки производства алкансульфонатов производительностью 140 тыс.т/год

ВВЕДЕНИЕ
Серная кислота и ее производные не реагируют с парафинами, в отличие от олефинов и ароматических соединений. Поэтому для получения алкансульфокислот и их солей использовали другие реакции, например взаимодействие алкилхлоридов с сульфитом натрия, радикально-цепное присоединение гидросульфита натрия к олефинам, окисление меркаптанов и др.:
RCl + Na2SO3 → RSO2ONa + NaCl;
RCH=CH2 + NaHSO3 → RCH2–CH2SO2ONa.
К 1940 г. были открыты две важные реакции насыщенных углеводородов – сульфохлорирование и сульфоокисление, занявшие для углеводородов этого класса такое же место, как действие серной кислоты и ее производных на ароматические соединения.
Сульфохлорирование состоит во взаимодействии диоксида серы и хлора с парафином при облучении
RH + SO2 + Cl2 → RSO2Cl + HCl.
Диоксид серы и кислород при облучении или в присутствии инициаторов радикально-цепных реакций образуют с парафинами сульфокислоты (реакция сульфоокисления):
RH + SO2 + 0,5O2 → RSO2OH.
Благодаря этим процессам стало возможным получить алифатические сульфоновые кислоты путем замены атомов водорода в парафинах. Моющие средства получают нейтрализацией сульфонилхлорида или сульфоновой кислоты щелочью. Получаемые алкансульфонаты уступают алкилсульфатам и сульфонолам по своим поверхностно-активным и детергентным свойствам, особенно при использовании в жесткой воде. Чем ближе сульфонатная группа находится к концу углеродной цепи, тем лучше свойства продукта. Сульфонаты с линейной цепочкой из 14-16 атомов углерода обладают наивысшей поверхностной активностью, что определяет выбор сырья (керосиновая фракция парафинового масла или мягкие парафины, выделенные с использованием цеолитов или мочевины). Из-за своей вязкости и низкой кристалличности алкансульфонаты в основном используются в виде водных растворов в качестве эмульгаторов, вспомогательных веществ, жидкого мыла и добавок для других моющих средств.
Реакцией сульфохлорирования, открытой в 1936 г. Ридом и Хопфом, получают поверхностно-активные вещества типа алкансульфонатов. Для этого сульфохлориды действием щелочи переводят в соли сульфокислот:

AlkH →(+SO2, +Cl2, -HCl) → AlkSO2Cl → (+2NaOH, -NaCl, -H2O)→AlkSO2ONa

Алифатические сульфонилхлориды - высокореакционные вещества, пригодные для синтеза ряда ценных продуктов. Они реагируют со спиртами, фенолами, аминами и дают сложные эфиры и амиды (RSO2OR ', RSO2NHR'), которые используются в качестве пластификаторов и промежуточных продуктов. Сульфохлорирование полиэтилена дает каучукоподобный полимер, который легко вулканизируется диаминами
Таким образом, целью данной работы является расчёт установки производства алкансульфонатов производительностью 140 тыс.т/год, что есть крайне актуальным и востребованным процессом.
 
1. Технология получения и ее обоснование
Технология получения алкансульфонатов: процесс получения алкансульфонатов осуществляется фотохимическим методом в колонном аппарате, оборудованном по всей высоте приборами для облучения смеси ртутно-кварцевыми лампами. Также апробирован радиационно-химический метод с -облучением источником 60Со. При непрерывном производстве часто используется одна барботажная колонна, хотя из-за развития обратного перемешивания во время барботирования газа в таком аппарате состав реакционной смеси несколько ухудшается. Предлагается проводить процесс в каскаде барботеров или в секционированной колонне с тарелками или решетчатой колонне.
Непрореагировавший углеводород после отделения от продуктов реакции возвращается на сульфохлорирование. Необходимость такой процедуры обусловлена низкой поверхностной активностью дисульфонатов и экономией в расходе сырья. В промышленной практике реакцию чаще всего проводят до накопления 30% (мас.) Сульфонилхлоридов с рециркуляцией 70% (мас.) Нейтрального масла. В этом случае сульфонилхлориды содержат около 94% (мас.) Моно- и 6% (мас.) дизамещенных соединений.
Синтезируемый продукт относится к анионным поверхностно-активным веществам, которые являются типичными детергентами: солями высших алифатических карбоновых кислот (мыла), алкилсульфатами, алкилсульфонатами, алкилбензолсульфонатами и т. Д., Связанными с карбоксильной, сульфоновой или другими полярными группами. Катион этих поверхностно-активных веществ может быть ионом металла, ионом аммония или органическим ионом. Среди анионных ПАВ наиболее распространены сероорганические соединения. Это соединения, входящие в состав современных моющих средств и других полезных продуктов. Среди ПАВ чаще всего используются анионные ПАВ на основе органических соединений серы - алкилбензолсульфонаты, алкилсульфаты, алнансульфонаты и др. В последние годы в мире наблюдается тенденция к снижению температуры стирки. Поэтому резко увеличился расход неионных ПАВ: этоксилированных спиртов, фенолов и аминов.
По этой же причине увеличивается использование ферментов (БАД), катионных антистатиков и пластификаторов в составе СМС.
ПАВ обычно изготавливают в отапливаемых железнодорожных цистернах, бочках из коррозионно-стойкой стали.
Транспортируется железнодорожным и автомобильным транспортом.
Хранится в емкостях, внутренняя поверхность которых защищена покрытием, предотвращающим контакт металла с продуктом.
Алкансульфонаты обладают низкой токсичностью и мягкими раздражающими свойствами. Защитите кожу.
Гарантийный срок хранения - 12 месяцев.

2 Процессы сульфирования. ПАВ типа алкен- и аренсульфонатов
Серная кислота и ее производные не реагируют с парафинами, в отличие от олефинов и ароматических соединений. Поэтому для получения алканосульфоновых кислот и их солей были использованы другие реакции, например взаимодействие алкилхлоридов с сульфитом натрия, добавление гидросульфита натрия к олефинам и окисление меркаптанов:
Примерно в 1940 году были открыты две важные реакции насыщенных углеводородов - сульфохлорирование и сульфоокисление, которые заняли для углеводородов этого класса то же место, что и влияние серной кислоты и ее производных на ароматические соединения.
Сульфохлорирование парафинов. Сульфохлорирование заключается во взаимодействии диоксида серы и хлора с парафином при облучении:

При облучении или в присутствии инициаторов радикальных цепных реакций с парафинами диоксид серы и кислород образуют сульфоновые кислоты (реакции сульфоокисления):

Благодаря этим процессам стало возможным получать алифатические сульфоновые кислоты путем замены атомов водорода в парафинах.
Моющие средства получают нейтрализацией сульфонилхлорида и сульфоновой кислоты щелочью соответственно. Получаемые алкансульфонаты уступают алкилсульфатам и сульфонолам по своим поверхностно-активным и детергентным свойствам, особенно при использовании в жесткой воде. Чем ближе сульфонатная группа находится к концу углеродной цепи, тем лучше свойства продукта. Сульфонаты с прямой цепью из 14-16 атомов углерода обладают максимальной поверхностной активностью, которая определяет выбор сырья (керосиновая фракция парафинового масла или мягкие парафины, выделенные с использованием цеолитов или мочевины). Из-за липкости и низкой кристалличности алкансульфонаты используются в основном в виде водных растворов в качестве эмульгаторов, вспомогательных агентов, жидкого мыла и добавок к другим моющим средствам.
Реакция сульфохлорирования, открытая Ридом и Хопфом в 1936 году, дает поверхностно-активные вещества алкансульфонатного типа. Для этого сульфохлориды под действием щелочи превращаются в соли сульфоновой кислоты:

Алифатические сульфиды - это высокореактивные вещества, пригодные для синтеза многих ценных продуктов. Они реагируют со спиртами, фенолами, аминами с образованием сложных эфиров и амидов (RSO2OR ', RSO2NHR'), которые используются в качестве пластификаторов и