Формула ксилола структурная: Ортоксилол, формула, свойства, описание, продажа

Type	Description		View
1D NMR	1H NMR Spectrum		Spectrum
1D NMR	13C NMR Spectrum		Spectrum
Спектр ЯМР 1D	Спектр ЯМР 1H		Спектр
0247
External Links
ChemSpider ID	Not Available
ChEMBL ID	Not Available
KEGG Compound ID	Not Available
Pubchem Compound ID	Not Available
Pubchem Substance ID	Нет в наличии
ЧЭБИ ID	Нет в наличии
Phenol-Explorer ID	недоступен
ID DrugBank ID	Недоступно
HMDB ID	Недоступный
CRC / DFC (Diction of Food Compinds) ID	1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111119FU Нет в наличии
Dr. Duke ID	1-2-ДИМЕТИЛБЕНЗОЛ|О-КСИЛОЛ
BIGG ID	Нет в наличии
ID0011 Not Available
HET ID	Not Available
Food Biomarker Ontology	Not Available
VMH ID	Not Available
Flavornet ID	95-47-6
GoodScent ID	rw1270341
SuperScent ID	Недоступно
Wikipedia ID	Недоступно
Phenol-Explorer Metabolite ID	Not Available
Duplicate IDS	Not Available
Old DFC IDS	Not Available
Associated Foods
Food Content Range Средний Справочник Продукты питания Справочник			Biological Effects and Interactions
Health Effects / Bioactivities	Not Available
Enzymes	Not Available
Pathways	Not Available
Metabolism	Not Available
Biosynthesis	Нет в наличии
Органолептические свойства
Ароматизаторы	Вкус Цитаты Герань Arn, H, Acree TE. «Flavornet: база данных ароматических соединений, основанная на силе запаха натуральных продуктов». События в пищевой науке 40 (1998): 27. doi: 10.1016 / S0167-4501 (98) 80029-0 Компания «Хорошие ароматы» (2009). Информационный каталог вкусов и ароматов. Доступ 15.10.23.
Files
MSDS	Not Available
References
Synthesis Reference	Not Available
General Reference	Not Available
Content Reference	— Duke , Джеймс. ‘Доктор. Фитохимические и этноботанические базы данных Герцога. Министерство сельского хозяйства США. Служба сельскохозяйственных исследований, по состоянию на 27 апреля (2004 г.).

Проект химического процесса производства изомеров ксилола

^* Автор, ответственный за переписку: Гай Фрэнсис Монджелли, кафедра химического машиностроения, Рочестерский университет, США, тел. : 6462095456, электронная почта: [email protected]

Получено: 13 февраля 2018 г. / Дата принятия: 20 марта 2018 г. / Дата публикации: 25 марта 2018 г. DOI: 10.4172/2469-9764.1000125

Энергетический прогноз

Согласно последнему ежеквартальному отчету по углю от Управления энергетической информации правительства США. По данным администрации, по состоянию на сентябрь 2009 г. в США было потреблено 1725 тыс. коротких тонн угля [1]. EIA также прогнозирует, что Соединенные Штаты потратят 2,2 доллара США на миллион БТЕ, используя поставки угля в 2009 году, что примерно на 7% больше, чем было потрачено в 2008 году [2].

В 2009 и 2010 годах мировое потребление энергии упадет в результате мирового экономического кризиса [2,3]. Однако теперь, когда появились признаки восстановления экономики, потребление энергии продолжит тенденцию к росту. Международное энергетическое агентство, ассоциация, созданная для реализации международной энергетической программы, выпускает ежегодный отчет, в котором анализируются глобальные перспективы развития энергетики. Используются два сценария; во-первых, Базовый сценарий предполагает, что использование энергии будет продолжаться в соответствии с текущей тенденцией без каких-либо изменений в энергетической политике. Во-вторых, сценарий 450 представляет собой ситуацию, в которой правительства сотрудничают, чтобы ограничить долгосрочное содержание углекислого газа в атмосфере (CO ₂ ) с концентрацией до 450 частей на миллион (частей на миллион)3. На рис. 1 показаны прогнозы расхода топлива в обоих сценариях.

Если бы базовый сценарий продолжал оставаться доминирующей ситуацией, то потребление топлива продолжало бы расти. Если 450 сценариев будут реализованы, потребление угля и других ископаемых видов топлива сократится, а потребление безуглеродного топлива резко возрастет. Прогнозируется, что мировой спрос на электроэнергию будет расти со скоростью 2,5% в год до 2030 года [3]. При таком увеличении потребление ископаемого топлива в Базовом сценарии приведет к большему выбросу CO ₂ в атмосферу и вносят дополнительный вклад в загрязнение атмосферы [4]. Таким образом, было бы идеально уменьшить потребление угля. Для этого необходимо снизить потребность в энергии или увеличить использование альтернативных видов топлива. В то время как последний все еще находится в стадии разработки и должен быть осуществимым в долгосрочной перспективе, краткосрочной целью будет снижение спроса на энергию. Поскольку большая часть энергии потребляется предприятиями и производственными предприятиями, лучшим способом действий будет сохранение энергии в этих секторах [1].

Поскольку многие химические и производственные предприятия были построены в прошлые десятилетия, стандарты потребления энергии и выбросов CO ₂ не были на том же уровне, что и сегодня. В результате многие объекты потребляют гораздо больше внешних коммунальных услуг, чем необходимо, и в результате в атмосферу выбрасывается больше CO ₂ . Таким образом, имея возможность реконструировать химический и производственный завод, чтобы он мог использовать меньше внешней энергии за счет оптимизации способности завода работать на энергии, производимой и потребляемой в рамках собственного процесса, предприятия стали бы менее зависимыми от внешних коммунальных услуг и, таким образом, , меньше зависит от угля.

Ксилолы: справочная информация

Ксилолы представляют собой ароматические соединения с общей формулой C ₆ H ₄ (CH ₃ ) ₂ и степенью воспламеняемости по шкале NFPA для здоровья, тремя из двух возможных. и ноль по реактивности [5]. Существует три изомера ксилола, отличающиеся положением двух метильных групп, как показано ниже на рис. 2 .

Хотя ксилолы считаются физическими раздражителями и загрязнителями окружающей среды, они также широко используются в обрабатывающей промышленности [5]. Ксилолы используются в различных областях, включая сырье для производства и синтеза бензойной кислоты и терефталевой кислоты, которая является предшественником поли (этилентерефталата) или ПЭТ, обычного пластика, используемого в качестве контейнеров для бутылок с газировкой [5]. Ксилол также широко используется в качестве растворителя и присутствует в красках и клеях; Краска Rust-Oleum и Klean-Strip — две известные марки [6].

Реакция каталитического диспропорционирования толуола в бензол и ксилолы (три изомера: мета-ксилол, пара-ксилол и ортоксилол) протекает следующим образом: 2 Толуол → Бензол+ксилолы. Компании, которые используют эту реакцию, включают Mobil Corporation и UOP LLC [7]. С 1976 г. в Патентное ведомство США было подано более 400 заявок на патенты, касающиеся процессов очистки пара-ксилола [8].

Большинство коммерческих применений ксилолов связано со смесью трех изомеров, но наиболее предпочтительным изомером является пара-ксилол (п-ксилол) [7]. Пара-ксилол используется в производстве полиэфирных волокон, пленок и других смол. Спрос на п-ксилол обычно стабильно растет примерно на 6-8% в год, поэтому потребность в разделении и очистке остается высокоприоритетной в обрабатывающей промышленности [7].

Анализ технологической схемы и разработка пинча

Реакция диспропорционирования толуола в изомеры бензола и ксилола протекает следующим образом: 2 Толуол → Бензол+ксилолы [9]. Балансы массы и энергии для производственного процесса были получены через ASPEN вместе с исходной сетью реакторов. Информацию об исходном процессе можно найти в Приложении IA. Из технологической схемы были извлечены десять технологических потоков, а также три ребойлера и три конденсатора, которые соответствовали ректификационным колоннам, как это видно на Таблица 1 .

Обозначение потока	Имя потока	Температура подачи (°C)	Целевая температура (°C)	Расход теплоемкости, CP (кВт/°C)	Изменение энтальпии, ∆H (кВт)
1	М10—Ф11—Ф10	129	450	2,17	696,57
2	Р10—Э21—Э20	300	40	2,64	686,4
3	Дил—E30	40	75	1,23	43.05
4	Т1В—Э40	35,5	25	0,22	2,31
5	Т1Л—Т2Ф	130	80	1,15	57,5 ​​
6	Т2В—Э60	104,5	70	0,66	22,77
7	SO-бензол	70	35	0,06	2. 1
8	Т3Л—П60—Э120	249	25	0,12	26,88
9	Т3В—Э90	80	183	3,2	329,6
10	Запись, Выход—Запись, Ввод	25	80	5,3	29.15
11	Q СОСТОЯНИЕ, 1	35,5	35,5	—	35,7
12	Q КОНД,2	104,5	104,5	—	186,8
13	Q СОСТОЯНИЕ,3	183,2	183,2	—	2552,7
14	Q РЭБ,1	130	130	—	95
15	Q РЭБ,2	150,4	150,4	—	286,5
16	Q РЭБ,3	249,4	249,4	—	2832

Таблица 1: Данные потока диспропорционирования толуола.

После того, как данные были извлечены из данных ASPEN и технологической схемы, программа анализа пинча в Excel использовалась для расчета температуры пинча и минимальных режимов нагрева и охлаждения для системы со встроенными колонками. Минимальное изменение температуры потоков составляло 10°С. Программа была сначала запущена для пилотного процесса, а затем для полномасштабного процесса, который в десять раз превышал размер пилотной установки. Предполагалось, что процесс представляет собой линейное увеличение масштаба; каждое из значений может быть непосредственно умножено на десять. В таблице 2 показаны минимальные режимы нагрева и охлаждения, температура пинча и экономия энергии для исходного процесса, интегрированного пилотного процесса и полномасштабного производственного процесса. Экономия энергии за счет интеграции значительно высока, что дает около 20% экономии на отоплении и 39% на охлаждении. Тепловой каскад, составные кривые и проект сети можно найти в Приложениях IB-ID.

Таблица 2: Режимы обогрева, режимы охлаждения, температура пинча и экономия энергии для оригинальной установки и полностью интегрированных установок.

Тепло, выделяющееся в процессах, также можно использовать для производства пара. Используя свойства воды (теплота парообразования 2270 кДж/кг, удельная теплоемкость 4,184 кДж/кг∙К) и составные кривые, было рассчитано количество пара, которое может быть поднято из процесса ниже пинча. Было определено, что это количество пара составляет 4,04 кг/час. Данные по производству пара можно найти в Приложении ID3.

Обязанности по обогреву и охлаждению для каждой из конструкций электростанции затем можно перевести в эквивалентное количество угля, эквивалентную стоимость энергетического угля и эквивалентное количество выбросов углекислого газа в год, как показано в Таблице 3 ниже.

	Тепло (кВт∙ч)	Тепло в год (кВт∙ч/год)	Угольный эквивалент (тонн/год)	Затраты на уголь (долл. США/год)	CO 2 Выбросы (тонн/год)
Оригинальный завод	3953.2	3.47E+07	1.51E+08	9. 09E+09	2.77E+08
Комплексная пилотная установка	3160.12	2.77E+07	1.21E+08	7.26Е+09	2.22E+08
Полномасштабная установка (10-кратный пилотный масштаб)	31601.2	2.77E+08	1.21E+09	7.26E+10	2.22E+09

Таблица 3: Анализ затрат и энергопотребления для каждой схемы установки.

Таблица 4 ставит Таблица 3 в перспективу с точки зрения полной суммы экономии, полученной благодаря новому дизайну процесса. Денежная экономия CO ₂ была рассчитана, исходя из предположения, что один углеродный кредит равен 10,00 долларов США на тонну CO ₂ . За счет интеграции процесса можно сэкономить почти два с половиной миллиарда долларов только на пилотном процессе, а затем еще 20 миллиардов долларов на полномасштабной установке. Параметры и преобразования, использованные в анализе затрат, можно найти в Приложении IE.

Таблица 4: Полная экономия средств за счет интеграции процессов.

Как только общая экономия, связанная с новой конструкцией завода, была достигнута, было проведено сравнение предельных затрат и экономии. Предельная долларовая экономия энергии и капитальных вложений, необходимых для сокращения потребления энергии, представлена ​​в виде постоянной суммы в долларах, независимо от фактической экономии энергии: 100 долларов за мегаватт (МВт). Предельные капитальные затраты, связанные с новой конструкцией завода, определяются выражением: Капитальные затраты [$]=e ^5.1x , где x — снижение энергии в мегаваттах. Пересечение предельных затрат и предельной экономии дает оптимальную экономию энергии для балансировки затрат. Этот оптимальный объем энергосбережения составляет 0,903 МВт или 903 кВт энергии. График затрат и экономии показан ниже на рис. 3 .

Используя информацию из анализа предельных затрат и экономии, было получено новое значение ΔT _MIN для пинч-анализа, чтобы процесс был наиболее рентабельным. График, показывающий экономию и затраты в зависимости от ΔT _MIN можно найти в Приложении IF. Пересечение между затратами и экономией представляет собой оптимальную температуру, которая должна работать. Эта температура была определена равной 87,5°С.

Конструкция реактора

Несмотря на то, что мета- и ортоксилолы, а также смеси всех трех видов имеют множество применений, пара-ксилол является наиболее ценным из трех изомеров. В результате желательно сконструировать реакторную систему для оптимизации концентрации п-ксилола.

При данной температуре и каталитических условиях происходят следующие химические реакции:

Где mx обозначает м-ксилол, px обозначает п-ксилол, ox обозначает о-ксилол, а d обозначает продукт, имеющий небольшую экономическую ценность. С каждой реакцией связана константа скорости, где k ₁ = 1,2 с ^-1 , k ₂ = 1,5 с ^-1 и k ₃ = 1,1 л/моль∙с. Концентрация mx на подаче в реактор составляет 0,5 моль/л, исходные концентрации px, ox и d равны 0 моль/л. Скорость подачи сырья, F, составляет 1 л/с.

Было смоделировано пять различных реакторных систем, чтобы определить лучшую систему для оптимизации px. Каждая из систем была смоделирована с использованием кодов, написанных на Mathematica, которые можно найти в Приложении IIC. При моделировании кинетики использовались следующие уравнения скоростей [10], где нижние индексы «mx», «px», «ox» и «d» обозначают виды.

Сначала был смоделирован одиночный реактор непрерывного перемешивания (CSTR) с использованием основного уравнения для CSTR: где C _i,0 — начальная концентрация вещества, Ci — концентрация вещества i в данный момент времени, dC _i /dτ — уравнение скорости, τ — время пребывания [10-13]. Каждое из этих уравнений решалось для каждого из видов. Полный набор уравнений можно найти в Приложении IIA. Результирующий профиль концентрации для CSTR показан на рис. 4 ниже, где пиковая концентрация px достигает 0,084 моль/л при времени пребывания 0,738 секунды.

Затем был смоделирован трубчатый реактор поршневого типа (PFTR) с использованием приведенных выше уравнений скорости и интегрирования каждого из дифференциалов для получения профиля концентрации. Результирующий график зависимости концентраций от времени показан ниже.

В модели с использованием PFTR пиковая концентрация px возникает при времени пребывания 0,671 секунды и составляет 0,143 моль/л, что почти вдвое превышает пиковую концентрацию px в CSTR. Итак, ПФТР является наиболее оптимальной по сравнению с системой CSTR.

Другие смоделированные системы включают два последовательно соединенных CSTR, PFTR с 50% рециркуляционным потоком, а также последовательно соединенные PFTR и CSTR. Каждый из графиков профилей концентрации можно найти в Приложении IIB. В таблице 5 ниже указаны результирующие значения концентрации px, время пребывания, при котором происходит концентрация (оптимальное время пребывания), и процент выхода px (где выход рассчитывается как

Таблица 6 показывает что и одиночный PFTR, и PFTR с одинаковой пиковой концентрацией px. Но PFTR с рециркуляционным потоком требует больше времени для достижения этой концентрации. Поскольку оптимальный объем реакторной системы рассчитывается как В _{ОПТИМАЛЬНЫЙ} = Ʈ _{ОПТИМАЛЬНЫЙ} . F, где F — расход исходного сырья (составляет 1 л/с), оптимальным объемом будет малый объем для экономии капитальных затрат на реактор. Таким образом, одиночный PFTR будет более оптимальным для использования, чем PFTR с рециркуляционным потоком. Как видно из таблицы, каждая из других систем достигает пиковой концентрации px, которая меньше, чем у одиночной PFTR. Кроме того, выход px в системе с одним PFTR выше, чем в других реакторных системах, и согласуется с литературным значением 25% [9].]. Таким образом, единственный реактор PFTR был бы лучшим выбором для оптимизации концентрации px.

Таблица 5: Оптимальное время пребывания, концентрации п-ксилола и выход в процентах для каждой смоделированной реакторной системы.

Таблица 6: Полученные концентрации изомеров ксилола и продукта при оптимальном времени пребывания для одного PFTR.

В результате оптимальное время пребывания для одного PFTR составляет 0,671 секунды. В следующей таблице показаны концентрации других веществ и условия работы этой системы.

Хотя этот реактор PFTR оптимизирует выход px до литературного значения 25%, в последние годы были разработаны новые процессы, наиболее заметным из которых является процесс PX-PlusTM от UOP LLC [9], где реакция толуол → бензол+ксилолы протекает с селективностью по пара-ксилолу с выходом 90% рх [9].

Динамика теплообменника

Динамический профиль одноходового кожухотрубного противоточного теплообменника можно смоделировать с помощью одномерного уравнения теплообменника, где T – температура потока, T _S – температура противоточного потока в кожухе (для данной конструкции противоточный поток — пар), t — время в секундах, z — длина в метрах по теплообменнику. Другими переменными в уравнении являются скорость потока v, общий коэффициент теплопередачи U, площадь теплопередачи на единицу длины S, удельная теплоемкость потока C _p , плотность жидкости, ρ, и площадь теплообменника, A.

Численное решение: Численное (конечно-элементное) динамическое решение потока обеспечило возможную оценку температуры пара, необходимой для повысить температуру потока с 80°С на входе до 180°С на выходе для 10-футового теплообменника со скоростью потока 1,5 м/с. Исходные данные и таблицы можно найти в Приложении IIIA. На рис. 5 показан профиль потока с температурой пара, Т _с , 322,5°С. Температура потока достигает целевой температуры на выходе 180°C через 1,6 секунды. На рис. 6 показан температурный профиль потока вдоль теплообменника после того, как он достигает установившегося состояния.

Прогрессирование повышения температуры в потоке также было смоделировано, и его можно увидеть на рисунках 7 и 8 с приращением времени до тех пор, пока не будут достигнуты целевая температура и установившиеся условия.

Аналитический раствор: Решение уравнения теплообменника также можно рассчитать аналитически. Уравнение можно классифицировать как линейное дифференциальное уравнение температуры в частных производных. Уравнение не разрешимо разделением переменных. Вместо этого уравнение необходимо решать методом характеристик [11].

Метод характеристик применяется для уравнений вида: Решение функции вычисляется с помощью системы вспомогательных систем уравнений: , при этом решение уравнения вычисляется как: bxay= c.