Выводы. 
Формирование химической концепции процесса дегидратации трет-бутилового спирта, как метода получения изобутилена

Разработка и оптимизация методов получения изобутилена является актуальной проблемой химической технологии. Так как на его основе получают широкий спектор продуктов востребованных в народном хозяйстве. Это и различные синтетические каучуки, топлива, смазки, присадки к маслам и высокооктановые добавки к бензину.

1). В разделе 1 был приведен обзор различных методы и способы получения целевого продукта. На основе анализа выбран метод получения изобутилена дегидратацией трет-бутилового спирта. Эта реакция имеет историческое значение и помимо этого метод экономичнее других, а изобутилен получается высокой чистоты. Существует два основных принципиальных способа осуществления целевой реакции: гомогенный — с применением в качестве катализатора серной кислоты, фосфорной кислоты, щавелевой и бензсульфо кислот, и гетерогенный — в присутствии твердых катализаторов типа цеолитов, ZrO₂, К₂SO₄., СuSO₄, ZnCl₂ или катионитов.

На наш взгляд, наиболее целесообразным является применение гетерофазной дегидратации трет-бутилового спирта на катионитах. Это объясняется прежде всего высокими технологическими показателями и простотой аппаратурного оформления. В частности предлагается осуществлять процесс при температуре 140—100⁰С и давлении 0,1мПа. В качестве катализатора используются катиониты КУ-2 (сульфонированный сополимер стирола и дивинилбензола). Он имеет макропористую структуру, обладает высокой селективностью и повышенным сроком службы. При анализе химических свойств реагента и продуктов реакции мы пришли к выводу, что в условиях проведения процесса возможно образование эфиров и дии тримеров изобутилена в качестве побочных продуктов реакции. При применении катионитов КУ-2 образуются только димеры.

2). В разделе 2 показано, что реакция дегидратации трет-бутилового спирта термодинамические осуществима в широком интервале температур. С увеличением температуры увеличивается значение энтропии, константы равновесия и равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции. По принципу Ле-Шателье, на смещение равновесия вправо влияет уменьшение парциального давления и концентрации спирта.

Реакция эндотермическая, т. е. сопровождается поглощением тепла, что обуславливает необходимость применения теплоносителя для поддержания температуры химической реакции.

3). Так как отсутствуют экспериментальные данные по кинетике и механизму реакции дегидратации трет-бутилового спирта, то в разделе 3 была предложена общая кинетическая модель для реакций дегидратации спиртов на катионитах. Такие реакции протекают подчиняются модели Лэнгмюра-Хиншельвуда. Также кинетика реакции хорошо описывается уравнением Фореста.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что скорость реакции замедляется по мере увеличения содержания воды в системе. Поэтому количество воды нужно поддерживать в определенном количестве, чтобы реакционная смесь находилась в равновесии с набухшим катализатором.

• 4). По результатам предыдущих разделов в разделе 4 делается выбор реактора. Агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции, температурный режим и высокий срок каталитической активности определяют необходимость применения реактора колонного типа с неподвижным слоем катализатора и рубашкой для обогрева. Катализатор помещают на дренажное колпачковое устройство. Предварительно катализатор набухает в воде или реакционной смеси. Смесь реакционных веществ предварительно нагревают и сжимают до рабочего давления. Так как процесс сопровождается значительным поглощении тепла, в рубашку реактора подается теплоноситель — пар.
• 5). В разделе 5 найдены некоторые показатели для предлагаемого реактора. Расход трет-бутилового и воды для получения 1 кмоля в минуту целевого продукта составляют 1,2505 моль. Тепловая нагрузка на реактор составляет 44,915 кДж/моль. С учетом тепловой нагрузки поверхность теплопередачи равна 93,5 м².
• 6). В разделе 6 предложена возможная операторная схема процесса. Предусмотрено возвращение непрореагировавших реагентов в зону химического превращения При разделении прошедшей через реактор смеси, возможно образование азеотропной смеси изобутилена и воды и воды и трет-бутилового спирта поэтому необходимо применять несколько разделительных колонн. Помимо этого в процессе предусмотрено использование теплообменников и компрессора для создания необходимых технологических условий.