Tehnologia Fenilacetaldehidei

=== TEHNOLOGIA FENILACETALDEHIDEI(CUPRINS) ===

TEHNOLOGIA FENILACETALDEHIDEI

Să se proiecteze o instalație în flux discontinuu de obținere a fenilacetaldehidei de puritate 99,5% având o capacitate de 200 Kg/șarjă.

Fișa tehnică a fenilacetaldehidei

Denumire tehnică: Fenilacetaldehida

Denumire comercială: Fenilacetaldehida

Denumire științifică: Fenilacetaldehida

Formula moleculară: C8H8O

Formula structurală:

Masa moleculară: 120,15 g/mol

Ambalare: În containere de aluminiu. Ambalajele se marchează prin etichetare cu specificarea: marca de fabricație, denumirea produsului, masa brută, masa netă, număr loturi.

Depozitare: Transport: sub formă de 50 % soluție alcoolică care împiedică oxidarea și polimerizarea.

Întrebuințări: Multiple utilizări în industria de parfumuri pentru a obține nuanțe de narcise, trandafiri. De asemenea împărtășește acele arome de ceai, tabac și cafea.

Cuprins pag.

Tema proiectului

Fișa tehnică

Cap.I Fenilacetaldehida(Studiul de literatură)………………………. 1

Introducere…………………………………………….…. 1

Istoric, prezentarea produsului……………………….… 3

Proprietăți fizice………………………………………….. 4

Prorietăți chimice…………………………………………. 6

1.4.1. Reacții generale…………………………………….. 6

1.4.2. Reacții specifice…………………………………….. 16

Metode de obținere…………………………………….… 20

Metode de analiză………………………………………… 27

Metode de dozare………………………………………… 36

Întrebuințări………………………………………………. 41

Cap.II Partea experimentală…………………………………………… 42

2.1. Introducere………………………………………………….. 42

2.2. Obținerea și caracterizarea esterilor cinamici……………. 45

2.2.1. Materiale și metode……………………………….…47

2.2.1.1. Sinteza esterilor cinamici………………….. 48

2.2.1.2. Separarea produselor…………………….…49

2.2.1.3. Analiza fizico – chimică a esterilor……….. 50

Indicele de aciditate……………………… 50

Indicele de saponificare………………….. 51

Indicele de refracție…………………….…52

Spectroscopie de infla roșu………………. 53

Analiza din punct de vedere olfactiv……..53

2.2.1.4. Rezultate și discuții………………………… 54

2.3. Concluzii………………………………………………………56

Cap.III Partea tehnologică……………………………………………… 57

3.1. Justificarea variantei alese………………………………….. 57

3.2. Chimismul procesului……………………………………….. 61

3.3. Caracterizarea materilor prime…………………………….. 62

3.4. Fazele procesului tehnologic și randamentul pe faze……… .63

3.5. Fluxul tehnologic………………………………………………64

3.7. Calculul capacității instalației…………………………………65

3.8. Descrierea procesului tehnologic……………………………. 68

3.9. Bilanțul de materiale…………………………………………. 75

3.10. Consumul specifice……………………………………… … 76

3.11. Controlul procesului tehnologic……………………………. 77

3.12. Ape reziduale, deșeuri și materiale refolosibile……………78

3.13. Norme de tehnica securității, prevenirea și

stingerea incendiilor…………………………………………81

Cap.IV Partea de proiectare……………………………………….….. .82

Dimensionare tehnologică……………………………… … 82

Dimensionarea mecanică………………………………….. 86

Bilanțul termic pentru reactorul principal……………… 114

Dimensionarea ternică a reactorului principal…………..137

Automatizarea procesului…………………………………155

Bibliografie……………………………………………………………….159

Anexe

Bibliografie:

=== Introducere(final) ===

Cap. I Fenilacetaldehidă – studiu de literatură

1.1. INTRODUCERE

Simțul mirosului este fie conștient, fie inconștient cu noi în fiecare zi. El controlează emoțiile noastre, rația de mâncare și “ne ajută să căutăm trecutul” (Marcel Proust).

Parfumul a fascinat întotdeauna omenirea. Omul a devenit conștient de existența plantelor odorifere din vremuri antice. În scrierile antice apare mitul asociat parfumului.

În antichitate, cea mai bogată tradiție în domeniul parfumeriei și cosmeticii a avut-o Egiptul. Parfumurile erau asociate în credința de atunci, cu nemurirea. Se presupunea că proteja viața, te ferea de boli, de orice nenorociri, făcea legătura dintre om și strămoșii lui, sau oferea simplu plăcerea. Dovadă stau numeroasele vase de alabastru care au conținut unguente parfumate descoperite în mormintele regilor și faraonilor. Tâmâia și mirul sunt cele mai vechi odorante cunoscute. În notiție assyriene, se precizează că tămâia era oferită zeului soarelui în Ninive.

În temple se ardeau mirodenii și uleiuri parfumate, în diferite momente ale zilei și în diferite ocazii. În timpul domniei lui Hammurachi s-au ars 29.000 kg de tămâie anual în Bel – Templu din Babilon.

Cel mai vechi parfum cu o formulă complexă pare a fi celebrul și totodată sacrul parfum “Kafi” a cărui compoziție e necunoscută. Extracția și realizarea compozițiilor odorante se practica în temple, preoții fiind păstrătorii acestei tradiții. În Egiptul antic, odorantele au fost folosite în trei scopuri diferite: fumigante, unguente parfumate, oferite ca ofrande zeilor în timpul ceremoniilor religioase, în tehnici de îmbălsămare a morților și în scopuri estetice, pentru îngrijirea și înfrumusețarea corpului, așa cum sunt utilizate și astăzi.

Regina Cleopatra ( 51 – 30 î.e.n) este autoarea unui tratat necunoscut în antichitate sub numele de “kosmetikan”, primul de acest fel, în care cunoștințele cosmetice erau îmbinate cu cele alchimice – ducând la rezultate interesante.

Tehnica macerației în grăsimi animale sau vegetale a balsamurilor, rezinelor, gumirezinelor și lemnelor odorante, era bine cunoscută, alături de care practica și extragerea prin presare din flori și fructe.

Dovadă stă basorelieful păstrat în muzeul din Torino, prezentând extracția parfumurilor florilor de crin.

Romanii au pus în circulație termeni ca: parfum, aromă, miros și olfactiv. Ei preparau unguente solide, parfumurile lichide și sub formă de pudre.

Arabii fără să cunoască bazele teoretice ale distilării obțin pe această cale din produse naturale aromatice uleiuri volatile. Dezvoltarea industrială a distilării cu abur și metodele de preparare a alcoolurilor cu grade înalte au fost

semințele de la care a început producția modernă a parfumurilor. În secolul al 10 lea, fizicianul Avicenna introducea uleiul de trandafir și apa de trandafir

obținută din Rosa centifolia, un trandafir foarte prețuit de arabi. Extracțiile au fost produse curând pe scară largă și exportate în lumea întreagă. Folosind această tehnologie alte uleiuri esențiale și esențe erau acum în măsură să producă cantitativ chiar dacă gradul calității materialelor era necunoscut.

În secolul al XIX lea, se naște concurența pentru supremația dintre parfumerii francezi și englezi, competiție de pe urma cărora se cunoaște o dezvoltare impetuoasă.

Notele animalice imprimate compozițiilor de mosc, ambră, civet își pierd locul lor privilegiat în parfumerie devenind materii prime auxiliare, extracțiile de iasomie, tuberoze, zambile, violete și uleiuri volatile de cuișoare, lavandă, iris neroli, etc, devin preferate în noile compoziții.

Un moment important în istoria parfumurilor în reprezintă anul 1920, anul creerii parfumului “Chanel No. 5”/Chanel, care însemna pe lângă introducerea în paleta parfumistică a notei aldehidice momentul imaginației libere, complexitatea formulelor care generează complexitatea impresiei olfactive.

1.2. Istoric, prezentarea produsului:

Fenilacetaldehida a fost preparată prima dată într-o formă impură în 1861 de Cannizzaro prin distilarea uscată a sării de calciu a acidului formic și a

fenilacetic. Câțiva ani mai târziu, Calaseri obținea produs pur prin distilarea

acidului fenilglicidic. Cu toate astea, în ciuda numeroaselor studii nu s-au găsit alte metode de obținere până în anul 1905 când Huben a stabilit o sinteză clară.

Este utilizată în industria parfumurilor. Este foarte interesantă din punct de vedere organoleptic are gust amar, un miros înțepător în concentrații mari, în concentrații mici are un miros puternic verde care amintește de zambile și o nuanță pământoasă. A fost identificat în multe uleiuri eterice, în și în componentele volatile ale unor alimente. Se livrează cu antioxidante și mai des în soluții de alcool, alcool benzelic sau dietil – ftalat.

1.3. Proprietăți fizice:

Fenilacetaldehida este un lichid fără culoare, cu ușoară nuanță de galben care polimerizează și crește în vâscozitate. Are un miros puternic, verde și mirosul specific aldehidelor de liliac și migdale amare. Verde este un miros tipic de iarbă proaspăt tăiată și frunze.

Masa moleculară destul de mare 120,15 g/mol. S-a măsurat punctul de fierbere la 101,3 KPa: 195oC.

Greutatea specifică măsurată la 20oC d4 20: 1,0272.

Indicele de refracție măsurat la 20oC variază nD 20 : 1,5240 – 1,5320, indicele de aciditate nu este mai mare de 5, conținutul de aldehidă în general este de 90 % în timpul încărcării.

Solubilitatea în alcool : solubil în două volume de 80 % alcool. De asemenea este solubilă în benzilbenzoate, dietilftalate, uleiuri fixe, propilene glicol. Insolubilă în glicerol și ulei mineral. [5, 6]

Date spectroscopice:

Spectroscopia UV:

În UV, înregistrarea spectrului de absorție în alcool etilic demonstrează apariția unui maxim de absorție la 300 nm (=100).

Spectroscopia IR:

Benzile de absorție ():

2940 2780 2630 1700 1590

1470 1390 1120 1080 1020

940 750 690

Spectrometre de masă:

Abundența (amu): 91(100%) 120(77%) 92(23%) 65(13%)

89(4%) 90(2%) 119(1%)

Solubilitatea: în apă este puțin solubilă, în acetonă este solubilă și este miscibilă cu alcooli. De asemenea este solubilă în alcool benzilic, dietelftalat, uleiuri fixe, propilene glicol. Insolubilă în glicerol și ulei mineral.

1.4. Proprietăți chimice:

1.4.1 Reacții generale:

Reacții de adiție:

Fenilacetaldehida este extrem de reactivă și are reacții comune aldehidelor. Un mare număr dintre reacțiile aldehidelor sunt reacții de adiție la dubla legătură carbonil.

Hidrogenarea fenilacetaldehidei în prezentă de sodiu și alcool când rezultă alcool fenil etilic.

Adiția apei: Fenilacetaldehidă în prezența de apă:

formează produsul de adiție al apei la grupa carbonil feniletandiol.

3. Apa oxigenată formează cu aldehide produși de adetu mai stabili decât hidrații:

Fenilacetaldehida trece în formații de benzel(dar se formează și acidul fenil acetic produsul normal de oxidare ).

4. Reacția fenilacetaldehidei cu alcooli. Alcoolii se adiționează, ca și apa, și formează semiacetali (alcoolate) instabili ca și hidrații:

Acesta încălzit cu un exces de alcool, în prezența de acid mineral puternic (HCl), se esterifică cu a doua moleculă de alcool și dă acetal dietilacetalulfenil:

Acetalii sunt lichide distelabile, stabile, asemănându-se în comportarea lor chimică cu eterii, dar mai reactivi decât acestea. Acetalii nu se hidrolizează decât în cataliză acidă.

5. Reacția cu anhidridă acetică:

Prin încălzirea fenilacetaldehidei cu anihidridă acetică și acetat de sodiu se formează enol acetate. Acest compus are un plăcut miros și poate fi folosit în compoziții florale.

6. Hidroacizii, în special acidul clorhidric și bromhidric, se adiționează la aldehide și formează clorhidrine sau bromhidrine:

Aceste combinații sunt foarte reactive și nu pot fi izolate în substanță. Ele pot reacționa însă cu unii compuși care sunt de față în momentul formării lor. Dacă se saturează, de exemplu cu acid clorhidric gazos, amestecul unei aldehide cu un alcool, se obține un eter -clorurat. Din fenilacetaldehidă și alcool metilic se obține un eter -clorurat:

Dacă reacția de mai sus lipsește alcoolul, atunci clorhidrina sau bromhidrina reacționează în ea însăși și se obține un eter ,’-diclorurat sau dibromurat:

Eteriihalogenați hidrolizează regenerând aldehida. Cu derivații organomagnezieni reacționează ușor și formează eteri:

7. Acidul cianhidric formează prin adiție la fenilacetaldehidă cianhidrică. Reacția este catalizată și este reversibilă, ducând la un echilibru:

Cianhidrinele sunt nitrilii -hidroxi-ac fenilacetic.

8. Bisulfitul de sodiu, în soluție apoasă concentrată dă cu toate aldehidele produși de acteție frumos cristalizați “combinații bisulfitice”.

Substanțele acestea sunt sărurile unor acizi sulfonici cu o grupă HO în poziția . Combinația bisulfitică se spală cu dizolvanți organici și se descompune apoi prin încălzire cu acizi diluați sau cu carbonat de Na regenerându-se compusul carbonilic pur.

9. Adiția fenilacetaldehidei cu compuși organo-magneziene dând produși de adiție, care tratate cu apă se descompun în alcooli și halogenură bazică de magneziu.

alcool izopropil-fenil

10. Pentaclorura de fosfor reacționează energic cu aldehidele înlocuind atomul de oxigen carbonilic prin 2 atomi de clor. Intermediar se formează probabil un produs de adiție, care se descompune termic:

Reacțiile de condensare:

Se numesc reacții de condensare ale aldehidelor unele adiții și substituții în care un compus cu grupă carbonil(componenta carbonilică) se unește cu substanțe conținând o grupă CH,CH sau CH (componența metilenică) creând o nouă legătură C – C.

Condensarea aldehidelor între ele.

a. Condensarea aldolică între 2 molecule de fenil acetaldehidă se poate realiza cu baze (NaOH, KCO, NaCO, KHCO), cu acizi (HCl) și unele săruri (ZnCl) în condiții blânde la rece.

b. Condensarea fenilacetilaldehidei cu benzaldehida

– fenil – cinamaldehidă

c. Condensarea fenilacetaldehidei cu formaldehida în prezență de catalizatori bazici formează un aldol:

2. Condensarea fenilacetaldehidei cu cetone, duce la produși aldolici și crotonici:

3. Condensarea feniacetaldehidei cu nitroderivați . Grupa nitro activează deosebit de tare atomii de hidrogen de la carbonul învecinat și prin aceasta face posibilă condensarea cu aldehide:

4. Reacții Favorski fenilacetaldehida reacționează cu acetilurile sodice (cel mai bine în amoniac lichid) dând alcooli acetilenici:

5. Condensarea cu esteri :

Datorită caracterului slab acid al metilenului activ din esteri sunt necesare baze mult mai puternice pentru realizarea condensării cum ar fi: LiNH, (CH)Ona, NaH. Se formează astfel -hidroxi-acizi care elimina apă ducând la acizi –nesaturați:

Reacția cu NH:

Reacția cu amine primare dă azometine sau baze Schiff:

Produșii sunt stabili și se mai numesc și anili.

Reacția cu hidrazină dă hidrazonă și azină când se condensează cu 2 molecule de compus carbonilic:

hidrazonă

azină

Reacția Darzen servește la sinteze unei game largi de epoxizi, reacția dintre aldehide și -haloesteri:

Condensarea fenilacetaldehidei cu monoclorpropionatul de metil cu obținerea 1-benzil-2-metil-glicidat de metil.

10. Condensări cu compuși cu “metilen activ”. Aldehidele se condensează deosebit de ușor cu derivați funcționali ai acizilor conținând o grupă CH2 activată de vecinătatea a două grupe atrăgătoare de e – ca COOR, CN sau de una din aceste grupe și o grupă aril.

Cu acidul malonic fenilacetaldehida este condensată la un diacid nesaturat care încălzit decarboxilează și dă acid 4 – fenil – 2 – butenoic.

1.4.2. Reacții specifice:

Oxidarea fenilacetaldehidei în prezență de agenți oxidanți sau oxigen molecular la acid fenilacetic. Ca agenți oxidanți se folosesc permanganatul de potasiu, acid azotic, acid cromic sau unele săruri de metale grele.

2. Autooxidarea fenilacetaldehidei:

Recții de oxido-reducere:

Reacții Cannizzaro fenilacetaldehidă se agita cu o soluție concentrată de hidroxide de Na se obține alcool etilfenilic și ac fenilacetic în proporție moleculară.

Reacții de polimerizare.

Fiind extrem de reactivă, feniacetiladehida polimerizează după o perioadă lungă

de depozitare. Stocurile vechi ar trebui redistilate sau aruncate altfel parfumul în care am folosit aldehida ăși va schimba forța și caracterul. În prectică e bine de ținut un stoc proaspăt amestecat cu un volum egal de alcool benzilic sau fenil etil alcool. Reacțiile de polimerizare au fost atent studiate.

Când se amestecă cu anhidrida acetică în prezența unor urme de acid sulfuric se obține trifenilparaldehida (1) și când se supune la acțiunea variațiilor acizi anorganici se formează un lichid rășinos cu formula necunoscută.

Sau

Trimerul de tip 2 a fost de asemenea identificat. Există dovada că polimerizarea continuă într-o formă regulată cu formare de polimeri având un număr definit de unități de fenilacetaldehidă. Deci, dimerul care este un solid amorf are PT: 50oC poate fi depolimerizat prin încălzire.

Acidul sulfuric este cunoscut că dă trimer dar lumina ultravioletă în absență de catalizatori cauzează formarea pentamerilor.

Unul din polimerii formați este acum dimer rezultat prin condensarea aldolică a fenilcetaldehidei.

Fenilacetaldehida poate fi refăcută din trimer prin încălzire 90 – 160oC la presiune mică cu catalizatori ca “Pământul lui Fuller”, bentonita, etc.

1.5. Metode de obținere:

S-au făcut câteva încercări de obținere a fenilacetaldehidă prin oxidarea directă a etilbenzenului. Oxidarea prin intermediul persulfatului de potasiu rezultă cu randamente mici fenilacetaldehida.

O procedură mai simplă și convenabilă implică dehidrogenarea alcoolului etil fenolic. Se utilizează binecunoscuta conversie a alcoolului prin trecerea peste catalizatori de Cu sau Ag la temperatură înaltă. Alte studii indică posibilitatea de aplicare a cestei metode pentru obținerea comercială a fenilacetaldehidă la 300 – 400oC.

De altfel, nu este cel mai economic proces. Dă material de calitate foarte bună și mai rămân și urme de alcool netransformat care nu sunt supărătoare.

Rețeta exactă de preparare este secretă.

Acidul cinamic este altă sursă de fenilacetaldehică. Prin tratare cu HOBr dă -bron–hidroxi acid cinamic. Când acest acid este tratat cu acid sulfuric diluat, trece printr-o serie de transformări rezultând fenilacetaldehida. Deoarece aldehida este sensibilă la acizi este necesar să se treacă abur prin amestecul de reacție și îndepărtată aldehida imediat ce s-a format.

Fenilacetalidehida poate fi obținută prin tratarea eterului fenil vinilic cu acid sulfuric diluat ori preferabil prin trecerea peste catalizatori selectați la temperatură înaltă.

Houben a preparat fenilacetaldehida prin reacția benzil – magneziu clor cu acidul formic. Randamentul era de 30 % față de teoretic. Randamente mai bune au fost atinse prin folosirea esterului ortoformic (1) ori dietil – formamidei sau metil formată.

6. O altă metodă de obținere a fenilacetaldehidei este prin trecerea vaporilor de acid formic și acizilor fenilacetici peste dioxidul de titan la 300oC, randament de 75 %.

Cea mai interesantă metodă de obținere constă în conversia ciclooctatetraenei la fenilacetaldehidă. Patentul american descrie conversia cu folosirea peroxilior, japonezii prin clorurare parțială în anumite condiții iar germanii prin tratare cu sulfat mercuric.

O soluție de 300 părți acid acetic glacial, 75 părți de 30 % peroxid de hidrogen și 5 părți de acid sulfuric concentrat sunt ținute la temperatura camerei

15,16 ore. la 185 părți din aceiași soluție menținută la –5– O oC, sub agitare, se adaugă 28 părți de ciclo–octatetraene. Se agită 4,5 ore la –5– O oC, soluția este încălzită ușor până la temperatura camerei. Imediat are loc un set de reacții

violente. După ce a încetat reacția exotermă, soluția este turnată în 200 părți de apă rece și amestecul rezultat este extras complet cu eter petrol. După uscarea peste sulfat de sodiu anhidru, solventul a fost îndepărtat și reziduul distilat. Fenilacetaldehida a fost obtinuta cu randamente bune la distilarea sub vid la 65-67oC./ 7mm Hg.

Stirenul este clorurat apoi tratat cu hidroxizi alcalini în prezență de alcool și dă un amestec de fenilacetaldehidă dietil acetal și etil–fenilvinil–eter 27 gr din amestecul de eteracetal a fost trecut printr-un tub de cuarț timp de 1,75 ore la temperatura de 119–210 oC și presiunea de 115 mm Hg peste catalizator de bisulfat de Na pe silice. Simultan un exces de abur a fost introdus în tubul de reacție și a fost lăsat să treacă prin camera de cataliză pentru 10 minute pentru a scoate orice produși de reacție rămași sau reactanți.

Conținutul balonului de colectare au fost extrase de trei ori cu benzen. Extractul de benzen a fost combinat cu spălătura obținută prin tratarea tubului de cataliză cu 3 volume de 25 ml benzen și totul a fost distilat sub vid. 14 g de

fracție PF: 89 – 92oC/20 mm; nD 25 : 1,5226 a fost obținută. Fracția conține fenilacetaldehidă pură.

O altă metodă de obținere este prin aplicarea degradării Hofmann la amida acidului cinamic.

C6H5 – CH = CH – CONH2 degradare C6H5 – CH = CH – NH2

C6H5 – CH2 – CH2 = NH H2O C6H5 – CH2 – CHO + NH3

Mecanismul degradării Hofmann este cunoscut. Se formează un derivat al amidei, halogenat la N care poate fi izolat dacă se lucrează cu cantitatea calculată de naOH și un exces.

C6H5 – CH = CH – CONH2 + Br2 + Na OH

C6H5 – CH = CHCONHBr + Na Br + H2O

Cu un exces de Na OH, brom – amida dă o sare de sodiu nestabilă care elimină ușor brom sub formă de ion suferind o transpoziție intramoleculară, cu formarea unui ester al acidului izocianic.

Variante care se aplică, acum pornesc de la oxid steren,pe care-l izomerizează catalitic în fază gazoasă cu oxid de Al sau Si alcalinizat.

Fenil etandiol este deshidratat și izomerizat în fază gazoasă pe catalizatori solizi la fenilacetol.

Aldehida cinamică prin oxidare cu apă oxigenată formează care se convertește la fenilacetaldehidă.

Benzaldehida prin condensarea cu monocloracetatul de etil sodat formează fenilglicidatul de etil, care după saponificare cu NaOH și o acidulare cu acid sulfuric se obține acidul fenilglicidic care prin decarboxilare trece în fenilacetaldehidă:

1.6. Medode de analiză:

Reacțiile de culoare sunt proprii tuturor aldehidelor, cea mai cunoscută fiind reacția Schiff.

Câțiva ml (1–2 ) soluție apoasă sau suspensie a aldehidei, acidulată cu HCl 3 N la pH 3 se tratează cu același volum reactiv Shiff; apare o colorație roșie până la violet în decurs de 15 minute I.S.M.. Se dizolvă 1 g de fucsină în 1 l apă și se decolorează cu o soluție saturată de SO2. La câțiva ml din această soluție se adaugă o soluție sau o suspensie de aldehidă. În decurs de 15 minute apare colorația violetă A.C.O..

Reacția cu acidul H (acid 1–amino–8 naftol–3,6–disulfonic).

Acidul H sau sarea lui de sodiu, soluție 0,5 % în H2SO4 80 % se adaugă la soluția apoasă de cercetat. În prezența aldehidei apare o colorație galbenă. Sensibiltitate: 0,01 – 0,002 % aldehidă A.C.O..

Reacția cu 2–hidrazino–benzo–tiazol.

Fenilacetaldehida cu 2–hidrazino-benzo–tiazol și cu fluoroborat de p–nitro–benzen–diazoniu dă combinații colorate în albastru sau verde. Reacțiile care au loc sunt următoarele:

Reactivii utilizați sunt:

2 – hidrazino-benzotiazol, din care se prepară soluții 0,025 și 1 % în HCl 1,3 n; soluția 1 % se obține prin încălzire. Soluțiile sunt stabile timp de două săptămâni.

Foloroborat de p–nitro–benzen–diazoniu, din care se prepară soluții apoase de 0,1 – 0,25 și 1 %, stabile cca ouă ore.

Hidroxid de tetraetil – amoniu din care se prepară soluții de 10 și 25 % în dimetil – formamidă.

Modul de lucru: pe o sticlă sau pe o hârtie de filtru se aduc o picătură din soluția de 1 % de 2 – hidrazino – benzo – tiazol și o picătură din soluția probei de analizat în apă sau în dimetil – formamidă și se lasă în repaos 2 minute. Se adaugă o picătură de acetonă și se agită. După 1 minut se adaugă 1 picătură din

soluția 1 % de fluoroborat de p – nitro – benzen – diazoniu, iar după alte 2 minute o picătură de hidroxid de tetraetil – amoniu 25 %. Final se adaugă o nouă

picătură de acetonă. O colorație albastră sau verde indică prezența feniacetaldehidei.

Identificarea aldehidelor prin reacții de adiție

Reacția cu sulfit acid de sodiu

Aldehidele reacționează cu sulfitul acid de sodiu formând combinații bisulfitice, cristaline, greu solubile. Proba de analizat în soluție apoasă sau

alcoolică se agită cu de 5 ori cantitatea de soluție NaHSO3 40 %. Se separă cristalele combinație bisulfitice.

Reacția cu acid cianhidric anhidru

Acidul cianhidric anhidru în prezența urmelor de piperidină (sau altă bază terțiară) reacționează cu aldehide, conducând la cianhidrina a căror prezență se pune în evidență prin determinarea punctelor de fierbere.

Identificarea aldehidelor prin reacții de oxidare

Oxidarea cu Ag (I) reactiv Tolleus. Într-o eprubetă, care conține 1 –2 ml soluție AgNO3 5% se tratează cu 1 picătură NaOH 10% și picătură cu picătură amoniac 2% până la dizolvarea oxidului de argint format inițial. Se adaugă

soluției câțiva ml soluție aldehidă ; apare un precipitat cenușiu sau o oglindă de

argint (la o ușoară încălzire) I. S. M..

Oxidare cu Cu (II) reactiv Fehling. Părți egale soluție Fehling I și II se încălzesc ușor cu 0,25 – 0,5 g substanță ; apare un precipitat roșu cărămiziu de Cu2O. I. S. M..

Oxidare cu Hg (II) reactiv Nessler. Se amestecă circa 100 mg aldehidă cu 2 – 3 mg soluție Nessler ; se separă mercurul sub formă de precipitat cenușiu la încălzire.

Oxidare cu CrO3. Se dizolvă 10 mg compus cu ml acetonă pură. Se adaugă câteva picături reactiv (se dizolvă 1 gr CrO3 în 1 ml H2SO4 concentrat și se diluează cu 3 ml apă) când se formează un precipitat verde. Reacția are loc după 30 – 90 secunde I. S. M.

Oxidare cu KMnO4 . La o soluție sau suspensie care conține 0,5 aldehidă în 5 – 10 ml apă și câteva picături de NaOH 10 % se adaugă câteva picături soluție saturată de KmnO4 și se agită puternic; se continuă adăugarea KMnO4 până ce soluția rămâne colorată în purpuriu. Se acidulează cu H2SO4 diluat și se adaugă o soluție de sulfit acid de sodiu pentru îndepărtarea excesului

de KMnO4 și MnO2 și formarea sulfatului de Mn (II) solubil. Se separă acidul prin filtrare și se recristalizează dintr-un amestec apă – acetonă. În cazul în care acidul nu se separă el se extrage cu cloroform sau eter I. S. M..

Identificarea aldehidelor prin reacții de reducere

Reacția cu azotat de Ag. Aldehidele reduc soluția amoniacală de AgNO3

la Ag metalic. Într-o eprubetă se toarnă 2 ml Ag NO3 5 %, se adaugă o picătură de NaOH 10 % și apoi sub agitare se picură amoniac 2 % până la dizolvarea oxidului de Ag. La soluția obținută se adaugă câțiva ml din soluția nu prea diluată a aldehidei. Apare un precipitat cenușiu sau o oglindă de argint (la o ușoară încălzire). A. C. O..

Reacția cu soluție Fehling. Aldehidele reduc soluția Fehling la oxid cupros roșu. Soluțiile Fehling se obțin astfel:

Soluția I: se dizolvă 34 gr CuSO4 5 H2O în 500 ml de apă

Soluția II: 137 gr sare Seignette și 50 gr NaOH dizolvate în 500 ml apă. Înainte de întrebuințare se amestecă volume egale din soluția I și soluția II.

Într-o eprubetă se toarnă 10 ml soluție Fehling I + II împreună cu 0,25 – 0,5 gr substanță de analizat. Se astupă eprubeta și se lasă în repaus câteva minute. Se încălzește apoi cu precauție. În prezența aldehidei se depune un precipitate roșu de oxid cupros A. C. O..

Reacția cu tiosulfatul de mercur

Aldehidele reduc tiosulfatul de mercur la mercur metalic

Reactivii utilizați sunt următorii:

Soluție de clorură mercurică, obținută prin dizolvarea a 2 gr HgCl2, în 100 ml de apă. Aceste două soluții se amestecă în volume egale înainte de întrebuințare (soluția alcalină se toarnă repede în soluția de clorură mercurică).

Modul de lucru. Se amestecă 100 mg probă cu câțiva ml reactivi. În prezența aldehidei se separă instantaneu mercur metalic cenușiu. Fenilacetadehida reacționează numai la încălzire. A. C. O..

Identificarea aldehidelor prin reacții de condensare

Reacția cu hidroxilamină

Aldehidele cu hidroxilamină conduc la oxime cristalizate.

Metoda I: se fierb cu reflux pe baia de apă, timp de 1 – 2 ore, 1 gr aldehidă, 1,5 gr H2NOH HCl, 5 ml piridină și 10 ml alcool etilic anhidru. Se îndepărtează dizolvantul prin evaporare, rezidul se tratează cu 5 – 10 ml apă, iar cristalele de oximă (cristalizarea este favorizată prin frecarea pereților vasului cu o baghetă de sticlă) se filtrează și se recristalizează din alcool metilic sau etilic. Punctul de topire al oximelor este caracteristic.

Metoda II: se dizolvă 2 gr H2NOH HCl în 10 ml apă, se adaugă 20 ml NaOH și 1 gr aldehidă. Dacă aldehida nu se dizolvă complet, se poate adăuga puțin alcool etilic până la limpezire. Se fierbe cu reflux 3 ore pe baia de apă, se

toarnă pe gheață și se filtrează. O reacție pozitivă de oximare nu este suficientă pentru identificarea aldehidelor A. C. O..

Condensare cu fenihidrazina

Într-un pahar berzelius se tratează 0,1 gr aldehidă cu 4 ml metanol și 4 picături fenilhidrazină. Se încălzește amestecul 1 minut, se adaugă 1 picătură acid acetic glacial și se continuă încălzirea ușoară 3 minute. Se adaugă apă picătură cu picătură până apare o opalescență permanentă și se răcește; cristalele formate se filtrează, se spală cu 1 ml apă conținând 4 picături acid acetic. Se

recristalizează prin dizolvare imediat prin metanol, se adaugă apă până ce soluția se tulbură, se răcește, cristalele formate (la nevoie se accelerează formarea lor prin frecarea pereților cu o baghetă de sticlă), se spală cu câteva picături metanol diluat, se usucă și li se determină p.t. I. S. M..

Condensare cu semicarbazida

Într-o eprubetă (pahar berzelius) se tratează 0,1 gr clorhidrat de semicarbazidă cu 0,15 gr acetat de sodiu, 1 ml apă și 1 ml alcool. Se adaugă 0,1 gr (0,1 ml) aldehidă și cantități mici de alcool până ce soluția devine limpede. Se

agită și se lasă în repaus 10 minute pentru cristalizarea semicarbazonei, care poate fi accelerată prin frecarea pereților cu o baghetă de sticlă. Cristalele

separate se spală cu puțină apă rece și se recristalizează dintr-o soluție apoasă de metanol sau etanol; se determină p. t. I. S. M..

Reacția cu 5 – ( – fenil – etil) – semioxam hidrazidă racemică

Se dizolvă 15 gr – fenil – etil – amină proaspăt distiliată în 150 ml alcool etilic anhidru. Se adaugă treptat sub agitare, 38 ml dietil – ester oxalic proaspăt distilat. După o ședere de 24 ore se filtrează alcoolul și diesterul oxalic

se îndepărtează prin distilare în vid iar rezidul de etil – (N – – fenil – etil) – oxamidă se recristalizează din alcool etilic anhidru (p. t. 54oC).

Se dizolvă 20 gr. etil – (N – – fenil – etil) – oxamidă în 200 ml alcool etilic anhidru și sub agitare, se adaugă 6 gr hidrat de hidrazină 85 %. Masa cristalină se separă prin filtrare. Produsul brut se dizolvă în cantitatea necesară de alcool etilic 95 % fierbinte și se filtrează. Din filtrat se separă prin răcire 5 – (N – – fenil – etil) – semioxam – hidrazida care recristalizează din alcool p.t. 157oC.

Mod de lucru. Se dizolvă 0,1 gr aldehidă în 20 ml benzen anhidru, se adaugă 0,2 – 0,5 gr reactiv uscat și un cristal de iod, apoi se fierbe cu reflux 5 –

10 minute până la dizolvare completă. Produsul de condensare cristalizează prin răcirea soluției benzenice sau prin adăugare de eter de petrol. A.C.O..

1.7. Metode de dozare:

Procedeul general cu oxid de argint

După oxidare cu Ag2O se adaugă o cantitate măsurată de NaOH pentru a deplasa argintul combinat sub formă de sare a acidului, iar excesul alcalin se tetrează:

Proba conținând până la 5 mmol aldehidă se introduce într-un balon în care se găsesc 3 gr de argint. Amestecul eterogen se încălzește 1 oră la 60 grade C. Se adaugă apoi 25 ml NaOH 5 n și se filtrează. O porțiune de filtrat se tratează cu HCl 0,1 sau 0,2 n. Paralel se face o determinare martor.

în care: V este numărul de ml de NaOH folosiți la determinarea martor

V1 este numărul de ml de NaOH folosiți la titrarea probei de analizat;

E este greutatea echivalentă a aldehidei

S este greutatea probei luate în analiză g

N este normalitatea soluției de NaOH

Metoda complexometrică

Mecanismul probabil al reacției este următorul:

Metoda se bazează pe faptul că aldehida se oxidează cu complexonat de Hg (II) în soluție alcalină, iar ionul (00 C)2 N – CH2 – CH2 – N (COO)24 -, pus în libertate se titrează cu soluția unei sări de plumb în prezența albastrului metil timol.

Reactivul complexonatul de Hg (II) soluție 0,1 m se obține astfel: se dizolvă 37,2 gr chelaton II (acid etilen – diamino – tetraacetic) în 700 ml apă

fierbinte, se adaugă 23 de grame HgO p.a., se fierbe 5 minute și după un repaus de 1 oră la temperatura camerei se filtrează prin filtru cu bandă albastră.

Apoi se egalează raportul molar dintre ionii Hg2+ și (OOC)2 N – CH2 – CH2 – N (COO)24 -, cu Hg (NO3)2 0,05 m (16,5615 g Hg (NO3)2 p.a. la 1 litru apă). Drept indicator se folosește albastru metil – timol amestecat intim cu KNO3 (1 : 100).

Reacția de reducere a complexonatului este următoarea:

Înainte de titrare se adaugă 5 ml KOH 10 m.

Metoda cu hidrazine

Reactivul se prepară astfel: se dizolvă 100 g hidrat de hidrazină în 1 l apă, se adaugă 205 ml HCl (d = 1,16) și se completează cu apă până la 2000 ml. Pentru stabilirea titrului, într-un balon cotat de 500 ml se intriduc 20 ml soluție de hidrazină, se adaugă 100 ml alcool etilic și apoi se completează până la semn.

Din soluția astfel obținută se pipetează într-un pahar 50 ml, se adaugă 3 g NaHCO3 p.a. și un mic exces de soluție de iod 0,1 n (culoare slab gălbuie). După 5 minute se adaugă soluție de amidon, acid arsenios 0,1 n până la decolorare și

din nou soluție de iod 0,1 n până la punctul de echivalență (total V ml iod 0,1 n consumați).

Modul de lucru

Într-un flacon de 500 ml în care se găsesc 100 ml alcool etilic se introduce proba (3 – 4 g aldehidă), se agită până la dizolvare, se pipetează 20 ml reactiv, se agită din nou și se diluează cu apă la 400 ml. Se agită mecanic ½ ore, se filtrează azima separată, se spală cu 50 – 80 ml apă, filtratul se transvazează într-un balon cotat de 500 ml și se umple până la semn cu apă. La 100 ml din această soluție se determină hidrazina neconsumată, prin titrare cu o soluție de iod 0,1 n (V1 ml).

Conținutul în aldehidă se calculează cu relația:

în care:

M – masa moleculară a aldehidei

S – greutatea probei luată în analiză, în g

Reacția cu p-brom sau p–nitro–fenil–hidrazină

În 100 ml acid acetic 12 % se dizolvă 0,1 g aldehidă. Din această soluție se diluează 25 ml, cu 50 ml apă și se adaugă 30 ml soluție de p–nitro–fenil-hidrazină în acid acetic 30 % (care conține aproximativ o cantitate dublă de p–nitro–fenil–hidrazină față de cea teoretică). După un repaus de 5 ore se filtrează, se spală precipitatul cu acid acetic 10 % până când filtratul se tulbură foarte puțin la un adaus de alcool etilic, se usucă la 105 grade C și se cântărește. În cazul folosirii p–brom–fenil– hidrazinei, se dizolvă 0,5 g în 75 ml apă fierbinte, se filtrează și se adaugă 25 ml soluție 1 % de aldehidă încălzită la 50o C. După 5 ore se filtrează, se spală cu apă fierbinte, se usucă și se cântărește.

Reacția cu sulfit acid de sodiu

Într-un balon cotat de 50 ml se pipetează 25 ml soluție de NaHSO3 0,3 – 0,4 n și se introduce substanța de analizat (0,002 – 0,004 mol aldehidă). Se umple cu apă până la semn și se lasă în repus 30 – 60 minute. În cazul aldehidelor insolubile în apă se adaugă 5 – 10 ml alcool etilic. Din amestecul obținut se pipetează 10 ml într-un vas de tratare se adaugă 50 ml soluție 0,1 de iod, iar excesul de iod se tratează cu Na2 S2O3 0,1 n. Paralel se face o determinare martor. Se recomandă răcirea cu gheață înaintea și în timpul tratării.

Conținutul de aldehidă se calculează cu relația:

în care: V este numărul de mililitri de Na2 S2O3 0,1n utilizat la determinarea

martor;

V1 este numărul de mililitri de Na2 S2O3 0,1n utilizat la tratarea probei de analizat;

M este masa moleculară a aldehidei;

S este greutatea probei luate la analiză, în gr.

Metoda cu reactiv Grignard

Metoda se bazează pe adiția unei cantități cunoscute de reactiv Grignard la proba supusă analizei:

După timpul de reacție necesar, excesul de reactiv este descompus cu apă:

2 CH3Mg I + 2 H2O 2 CH4Mg I2 + Mg (OH)2

Diferența dintre metanul format în cazul determinării martor și la cea cu substanța de analizat este o măsură a cantității de compus carbonic.

Reacția cu hidrură de litiu – aluminiu

O cantitate cunoscută de hidrură de litiu și aluminiu în soluție de tetrahidro – furan este adăugată la probă și apoi excesul este determinat prin titrare electrometrică cu etanol sau propanol în benzen anhidru. La baza metodei stau reacțiile:

4

În mod asemănător se poate folosi metoda bazată pe reducerea grupelor carbonilice cu o cantitate cunoscută de borohidrură de sodiu (Na B H4)

1.8. Întrebuințări

Fenilacetaldehida este indinspensabilă în industria parfumurilor pentru crearea nuanțelor de trandafir, narcisă. Mirosul puternic verde al acestei aldehide propulsează o varietate largă în compoziția parfumurilor. O mică cantitate în ordine de un procent este suficientă de amplă pentru obținerea efectului dorit.

Cu toate că marea reactivitate a fenilacetaldehidei și tendința de a polimeriza impune limite în folosirea ei, un parfumerist cu experiență va combina acetaldehida cu alcool benzelic ori alcool feniletilic, astfel îi crește stabilitatea.

Fenilacetaldehida exercită un puternic efect verde, floral în parfumuri, dar cauzează dezvoltarea râncezelii în săpunuri. Câțiva omologi ai feniacetaldehidei sunt stabili și nu deteriorează săpunurile. Fenilacetaldehida mai are aplicații în prepararea medicamentelor, insecticide, acaricide, ca dezinfectant și ca aditiv în polimerizarea poliesterilor cu alți monomeri. [6,8]

=== Parte de proiectari ===

Cap.IV Partea de proiectare

4.1. Dimensionarea tehnologică

Reactorul principal este reactorul în care are loc reacția de condensare. Este reprezentat de un reactor cilindric vertical cu capac și fund elipsoidal, prevăzut cu manta de răcire și cu agitator tip Impeller. Dimensionarea tehnologică se face pe baza bilanțului de materiale și calculelor următoare:

– numărul de șarje care se execută în 24 ore:

V – volumul de materiale care prelucrează în 24 ore, în m3

Vt – volumul total al unui aparat, în m3

Vu – volumul util al aparatului, în m3

– gradul de umplere

n – numărul total de șarje care se execută în 24 ore

VI = 1162,8 + 286,5 + 284,1 + 3,4 + 72,4

VI = 1809,2 l (materii prime)

VII = VI + VH2O

VII = 2459,2 l 2,46 m3

Vu = 2,46 m3

V = 14,76 m3

Vt = 3,3 m3

n = 6

= 0,75

– numărul de șarje care se execută cu un aparat în 24 ore:

– durata procesului, în ore

– nr. = 4

– numărul necesar de aparate care se montează pentru condensare:

N – numărul de aparate care lucrează ;

Nm – numărul total de aparate care se montează pentru condensare;

d – rezerva de capacitate 10 15%

Nm = 1,65 Deci se vor monta 2 aparate

– volumul unui aparat se calculează cu relația:

Vt = 3,26 m3

Pentru acest volum se alege din un reactor cu agitator Impeller cu caracteristicile RIP 3000.

Tip/ volum util, l: Rip 3000

Presiune nominală, kgf/cm3 în – vas: 3

– manta: 6

Volum, l – vas: 3300

– manta: 565

Suprafața de schimb caloric, m2: 7,00

Cleme de strângere: 78 x M 27

Electromotor Kw; rot/min: 7,5; 1500

Reductor: RSV3; 7 Kw; 1: 50

Robinet de golire, Dn 100/80

Greutate, kg: 4292

Spațiu de manevrare, mm: 1350

Temperatura max. admisibilă, OC – vas : 150

– manta: 165

Dimensiunile tipului de reactor ales, sunt conform , (anexa 3):

d1 = 1600 mm C = 80 R1: 300/400

d2 = 1720 mm m = 970 mm R2: 200

d2 = 1720 mm m = 970 mm R2: 200

H = 4424 mm m = 500 mm R3: 5 x 100

h1 = 1900 mm m2 = 600 mm R4: 100/G3/4

h2 = 1350 mm m3 = 365 mm R5: 100

h2 = 800 mm L1 = 2200 mm R6: 100

h4 = 309 mm L2 = 1000 mm R7: 2 x 80

h5 = 1271 mm L3 = 1500 mm R8: 2 x 50

h6 = 500 mm R9: 4 x 40

h7 = 315 mm

h8 = 213 mm

4.2. Dimensionarea mecanică

Statele de proiectare pentru dimensionarea mecanică a reactorului de condensare sunt următoarele:

– capacitatea nominală: Vn = 3,3 m2

– coeficientul de formă al recipientului: kI = 1,19

– coeficientul de formă al capacului

(fundului) elipsoidal: m =

– presiunea mediului de lucru:

Pm = 1 atm = 0,1 MPa

– temperatura mediului de lucru: tm = 8 C

– densitatea mediului de lucru: m = 948,05 kg/m3

x1, x2 – fracții masice

– puterea necesară amestecării: Pa = 7,5 kW

– turația arborelui amestecător: na = 30 rot/min

– durata de servicii: Ts = 20 ani

– viteza de corodare: Vc = 0,2 mm/an

– temperatura solei: ts = – 30 C

– densitatea solei: s = 915 kg/m3

1. Calculul recipientului propriu-zis

Calculul dimensiunilor principale ale recipientului

Capacitatea nominală:

Vn = V1 + V2 + V3 = 3,3 m3

unde: V1 – volumul părții cilindrice

V2 – volumul capacului elipsoidal

V3 – volumul fundului elipsoidal

Stabilirea diametrului nominal al recipientului și a înălțimii interioare a acestuia. Diametrul interior al recipientului se calculează cu relația:

Din STAS 7159-74 se consideră:

Dn – Di STAS = 1600 mm

Înălțimea interioară se calculează cu relația:

Hi = ki . Di; Hi = 1,19 . 1600 1900 mm

Hi = 1900 mm – adoptat

Înălțimea părții elipsoidale a capacului (fundului) este:

hi = 400 mm

Capacitatea efectivă a recipientului va fi:

Avem:

Deci Vef = 3,28 m3

Calculul abaterii de la volumul nominal se face cu formula:

Deci A < 5 %

Alegerea materialelor pentru confecționarea elementelor principale ale recipientului și stabilirea rezistențelor admisibile

Alegerea materialului se face conform STAS 2883/2 – 80 pentru temperatura medie de

Se va alege oțel marca R52 (OL) cu caracteristicile:

Rm = 510 MPa

R P0,2 = 350 MPa

Determinarea rezistențelor admisibile ale elementului cilindric ale capacului și fundului elipsoidal în exploatare și la partea hidraulică se face cu relațiile:

unde:

Rm – rezistența mecanică minimă la rupere prin

tracțiune

R p 0,2 – limita de curgere în funcție de

temperatură [MPa]

Cr – coeficientul de siguranța la rupere

Cc – coeficient de siguranță la curgere

Cr = 2,4; Cc = 1,5

a = 212,5 MPa

De asemenea:

a = 212,5 MPa

Calculul de rezistența la presiune interioară a elementelor recipientului

a) Stabilirea presiunii de calcul se va face cu relația:

PC = Pm + Ph

Pm = 0,1 MPa

unde:

PC – presiune de calcul

Pm – presiunea mediului

Ph – presiune hidrostatică

Ph = gm . g . Hu . 10 –6

Hu – înălțimea de umplere

Hu = 2/3 Hi

Ph = 968,05 . 9,81 . 0,7 . 1,9 . 10 –6

Ph = 0,0126 MPa

Deci:

PC = 0,1 + 0,0126

PC = 0,1126 MPa

b) Calculul de rezistență al elementului cilindric

Determinarea grosimii peretelui elementului cilindric și alegerea grosimii tablei pentru confecționarea acestuia se face cu formula:

unde: C = C1 + C2

C1 = TS . VC – adaos datorat coroziunii

C1 = 20 . 0,2 = 4 mm

C 2 – adaos pentru compensarea abaterii negative de la

grosimea nominală a tablelor conform

STAS 437 – 80; C2 = 0,5 mm

– coeficient de rezistență al îmbinării sudate

= 0,8

Obținem:

SpSTAS = 6 mm

Verificarea elementului cilindric la presiunea de probă hidraulică:

Pph = 0,141 MPa

Stabilirea tensiunii peretelui la proba hidraulică:

ph < 315 = 0,9 . R p 0,2

c) Calculul de rezistența al capacului elipsoidal

Determinarea grosimii peretelui capacului elipsoidal și alegerea grosimii tablei pentru confecționarea acestuia:

c = c1 + c2 + c3

a – rezistență admisibilă

Pc – presiune de calcul

c1 – adaos pentru coroziune

c2 – adaos datorat abaterii negative de la grosimea nominală a

tablelor

c3 – adaos datorat subțierii peretelui prin ambutisare

Se admite c3 = 2 deoarece

s – c < 10

Deci c = 0,5 + 4 + 2 = 6,6

s = 0,53 + 6,3 = 7,03

Din STAS 437 – 87 se alege grosimea tablei

sc = 8 mm

Alegerea flanșelor și verificarea etanșeității

corp-capac

a) Stabilirea presiunii nominale și a presiunii de încărcare a flanșelor

Conform STAS 5801/1 – 76 pentru:

Pc = 0,1126 MPa = 1,126 bari

t max = 50C

obținem: PN = 2 bari = 0,2 MPa – presiune nominală

Pinc = 2,5 bari = 0,25 MPa – presiune de încărcare

b) Alegerea suprafețelor de etanșare a flanșelor, a garniturii și a dimensiunilor acestora

Pentru PN 6 bari se recomandă suprafață de etanșare plană cu umăr.

Din STAS 9801/6-79 se aleg flanșele și suprafețele de etanșare precum și dimensiunile acestora în funcție de Dn și Pn.

Pentru Dn = 1600 mm și Pn = 2 bari se alege flanșă cu gât pentru sudare, cu suprafață de etanșare plană cu umăr cu următoarele dimensiuni:

Din STAS 9801/3 – 78 se alege garnitura și dimensiunile acestuia în funcție de tipul flanșei, forma suprafeței de etanșare și diametrul nominal al filetului

Pentru Dn = 1600 mm și filet M20 avem:

d1 = 1670 mm și d2 = 1624 mm cu grosimea de 3 mm.

c) Alegerea șuruburilor și a piulițelor pentru strângerea flanșelor, stabilirea lungimii necesare șurubului și standardizarea acestuia

Conform STAS 8182/2-84 se vor utiliza șuruburi tip prezon.

Conform STAS 8121/1-85, pentru M20 avem c1 = 28

Conform STAS 8121/2-84, dimensiunile presonului vor fi:

Lungimea presonului se calculează cu relația:

l = lp + 2 . c1

unde lp – lungimea de prindere

b – grosimea flanșelor

lp = 2 . b + 4;

lp = 2 . 40 + 4 = 84 mm

l = 84 + 2 . 28 = 140 mm

Alegerea piulițelor hexagonale se face conform STAS 8121/3-84 în funcție de diametrul nominal al filetului:

d) Determinarea forțelor din îmbinarea cu flanșe și șuruburi și verificarea etanșeității acesteia

Forța totală pentru realizarea presiunii de strângere a garniturii:

Fq = . D3 . b . q

unde:

D3 – diametrul cercului pe care este repartizată acțiunea garniturii se calculează cu:

D3 = Dec – 2 b

unde:

Dec – diametrul de contact exterior al garniturii

b – lățimea eficace de calcul a garniturii

q = 11 MPa – presiunea de strângere specifică a

garniturii din marsit

b – se calculează în modul următor:

– lățimea efectivă a garniturii este:

unde: d1 – diametrul exterior

d2 – diametrul interior

– lățimea de apăsare a garniturii:

Pentru suprafețe de etanșare P.U. avem Dec = C

unde: C – diametrul interior al garniturii

Dec = C = 1664 mm

Dic = d2 = 1624 mm

– lățimea de referință a garniturii, bo pentru varianta P.U., este:

Pentru b0 > 0,63 cm avem b = 0,79

deci b = 0,79 = 0,79 cm

Obținem:

D3 = Dec – 2 b = 1664 – 2 . 7,9

D3 = 1648,2 mm

Pentru Fq avem:

Fq = 3,14 . 1648,2 . 7,9.11

Fq = 4,5 . 105 N

Forța totală de compresiune aplicată pe zona eficace de calcul a suprafeței de etanșare este:

Fco = 2 . . D3 . b . m – Pc

Fco = 2 . 3,14 . 1648,2 . 7,9 . 2 . 0,1126

FB = 1,84 . 104 N

Forța totală de aplicare presiunii pe aria determinată de diametrul D3 este:

F = 2,40 . 105 N

Ariile secțiunilor transversale ale șuruburilor vor fi:

– în condiții de strângere a garniturii

Deoarece:

, avem Cc = 2,8

obținem:

– în condiții de exploatare:

deci Cc = 2,8

obținem:

A0 = 2146,9 mm2

Aria necesară (la verificarea șuruburilor, aria minimă necesară a secțiunii transversale a șuruburilor)

Anec = max (A0; Aq)

Anec = 3852,7 mm2

Aria necesară trebuie să satisfacă următoarele cerințe:

1) Se verifică solicitarea garniturii pentru condițiile de strângere: – să prevină pierderea etanșeității (de fluid) în timpul exploatării, în care scop A ef A0

– să realizeze strângerea garniturii cu o presiune specifică q, în care scop Aef Aq, fără ca garnitura să fie strivită în timpul strângerii, cerință exprimată analitic prin B c Bmin

Calculăm :

Aef = n . A 0 = n .

d1 =

unde:

A ef – aria efectivă

n – număr de șuruburi

d 1 – diametrul filetului (tijei)

Aef > 3852,7 = Anec

De asemenea:

Ay > A0 = 2146, 9 mm2

Ay > Aq = 3852,7 mm2

Pentru Bmin avem :

Bmin < B0 = 20 mm

Stabilirea formei constructive și stabilirea dimensiunilor finale ale recipientului

a) Corelarea principalelor dimensiuni ale elementelor

Hi = Hf + Hc + 2(hi + h1)

Hc = Hi – Hf – 2(hi + h1)

unde:

Hf – înălțimea flanșelor

Hf = 2 hf +2

hf = hi = 75 mm

Hf = 2 . 75 + 2 = 152 mm

hi – înălțimea porțiunii elipsoidale a capacului (fundului)

hi = 400 mm

hi – înălțimea porțiunii cilindrice a capacului (fundului)

elipsoidal

Conform STAS 7949-81 pentru capace și funduri elipsoidale avem:

Hc – înălțimea elementului cilindric

Hc = Hi – Hf – 2 (hi + h1); h1 = 40 mm

Hc = 1900 – 152 – 2 (400 + 40)

Hc = 868 mm

b) Calculul înălțimii mantalei și stabilirea poziției îmbinărilor sudate dintre manta și corpul recipientului

H = Hc + hi + h1 – 2s

unde:

H – înălțimea la care se sudează mantaua

s – grosimea peretelui elementului cilindric

H = 868 + 400 + 40 – 2 . 6

H = 1296 mm

Înălțimea mantalei, calculată din volumul de lucru este:

Vl= 0,7 . Vef

Hm = 1,277 m = 1277 mm

Deoarece H > H m avem: H = 1277 mm

c) Verificarea elementului cilindric la presiunea exterioară

Stabilirea presiunii din manta:

Pa = 0,5 at = 1,5 ata = 0,15 MPa

Stabilirea variantei de calul la presiune exterioară și verificarea stabilitatei elementului.

Lungimea de calcul a elementului cilindric este:

Lc = 4 – (2/3) . hi

Lc = 1277 – (2/3) . 400

Lc = 1010, 3 mm

unde:

H – înălțimea mantalei

hi – înălțimea porțiunii elipsoidale

Lungimea critică este:

unde:

D – diametrul mediu al elementului cilindric

D = 1606 mm;

D = Di + c

Lcr = 53246 mm

Lungimea minimă, Lmin, până la care elementul cilindric s-ar distruge prin pierderea stabilității se calculează cu relația:

unde:

Et – modul de elasticitate al materialului la

temperatura t = -30 C; Et = 3 . 10 12 N/m2

c1 – adaos de coroziune

cs – coeficient de siguranță la pierderea stabilității

cs = 2,6 (conform ISCIR)

a – rezistență admisibilă în exploatare a elementului

cilindric

Lmin = 879,6 mm

Deoarece Lmin < Lc < Lcr presiunea critică se calculează astfel:

Pcr = 0,678 MPa = 6,78 . 105 Pa

Verificarea stabilității elementului și stabilirea soluției constructive.

Deoarece:

Pec = 0,1875 < Pcr/cs = 0,678/2,6 = 0,261 – nu este necesar modificarea grosimii peretelui determinat anterior (elementul nu-și pierde stabilitatea)

Pec – presiunea exterioară de calcul pentru elementul cilindric

Pec = 1,25

Pec = 1,25

d) Verificarea elementului elipsoidal la presiune exterioară

Se determină presiunea de calcul la care poate lucra fundul elipsoidal fără să se distrugă. Ea va fi cea mai mică valoare rezultată din relațiile valabile pentru m = 2

unde:

s – grosimea peretelui fundului elipsoidal

Et – modelul de elasticitate [MPa]

a – rezistența admisibilă MPa

Kc = 0,9 … 0,96 în funcție de

Dacă Pc < Pa atunci se determină grosimea peretelui din relația de sus în care Pc = Pa

Avem:

D1 = s + Di = 1600 + 8 = 1608 mm

deci Kc = 0,96

KG = 1 + 0,96 2 .

KG = 1,04

Obținem deci:

Pc = 1,8 . 1018 Pa = 1,8 . 1013 MPa

și

Calculul de rezistență al mantalei la presiune interioară

a) Alegerea materialului și caracteristicile mecanice

Se alege material OL marca R52 cu următoarele caracteristici:

Rm = 510 MPa

R p 0,2 = 350 MPa

Rt p 0,2 = 341 MPa la t = – 30 C

b) Determinarea rezistențelor admisibile:

a = 212,5 MPa

c) Stabilirea diametrului interior al mantalei

Dim = Di + 2s + 2e

e = 25 50 mm

Di – diametrul interior al recipientului

s – grosimea peretelui elementului cilindric

e – distanța dintre manta și corpul cilindric

Se consideră e = 40 mm

Obținem:

Dim = 1600 + 2 . 6 + 2 . 40

Dim = 1692 mm

d) Determinarea grosimii peretelui elementului cilindric a mantalei și standardizarea acestuia

Presiunea de calcul este:

Pc = Pa + s . g . Hm = 0,15 + 0,915 . 9,81 . 1,277 . 10-6 . 10-3

Pc = 0,153 MPa

Obținem:

c = c1 + c2

c1 = 1 mm;

c2 = 0,5 mm

Deci:

Sp = 2,26 mm

Conform STAS 437-80 se alege grosimea tablei mantalei s = 3 mm

f) Determinarea grosimii peretelui fundului elipsoidal al mantalei și standardizarea acestuia

Grosimea acestui perete se determină cu relația:

unde:

c = c1 + c2 + c3;

c3 = 2 mm pentru s – c 10

c = 1 + 0,5 + 2 = 3,5 mm

Obținem:

Sc = 4,26 mm

Conform STAS 437 – 80 avem s = 5 mm

Stabilirea dimensiunilor de croire și alegerea tablelor

a) Alegerea tabelei pentru elementul cilindric

Numărul virolelor și îmbinarea acestora în funcție de dimensiunile extrase din STAS 437 –87

Se calculează

V – lungimea virolei

LV = (Di + Sc)

Sc = 6 mm – grosimea peretelui cilindric

LV = 3,14 (1600 +6)

LV = 5045,4 mm

Hv = Hc = 868 mm

Se va folosi o singură bucată de tablă de lungime

LV = 5,045 m și lățime H = 1,25 m

b) Alegerea tablei pentru elementul elipsoidal:

– fund

– capac

Se calculează diametrul elementului circular cu formula:

Dsem = 0,25 . K2 (Di + s) + 2 . h1

cu s = 8 mm

K2 = 4,844 (din literatură)

h1 – înălțimea părții cilindrice

Obținem:

Dsem = 0,25 . 4,844 . (1600 + 8) + 2 . 40

D sem = 2027,3 mm

Din STAS 437 – 87 pentru s = 8 mm se alege o bucată tablă cu L = 5 m

I = 2,2 m

c) Alegerea tabelei pentru porțiunea cilindrică a

mantalei

Avem:

Sm = 3 mm, iar Hcm = Hm – hi

Lcm = . (Dim + sm)

unde:

Hcm – înălțimea de croire a mantalei

Lcm – lungimea de croire

hi – înălțimea părții elipsoidale

Hcm = 1277 – 400 = 877 mm

Lcm = 3,14 (1692 + 3) = 5325 mm

Se alege o bucată tablă de L = 6 m , I = 1 m din STAS 437 – 87

d) Alegerea tablei pentru porțiunea elipsoidală a

fundului mantalei

Dsem = 0,25 . k2 . (Dim + sm) + 2 . hi

Dsem = 0,25 . 4,844 (1692 + 5) + 2. 40

Dsem = 2135 mm; sm = 5 mm

Se aleg 2 bucate de tablă de

L = 2 m și I = 1,25 m din STAS 437 – 87

2 . Alegerea suporturilor

Calculul greutății totale a reactorului

unde:

Gi – reprezintă greutatea elementelor componente ale reactorului proiectat la care se adaugă greutatea soluției.

Gcorp = HV . LV . S . oțel . g

Gf = mf . g

Gu = 0,7 . Vef . m . g

Obținem:

Gcorp = 0,868 . 5,0454 . 0,006 . 7850 . 9,81 = 2023,51 N

Gcapac =

Gf = 117 . 9,81 = 1147,8 N

Gu = 0,7 . 3,284 . 968,05 . 9,81 = 21830, 7 N

Deci:

Gt = 1,3 . (2023,5 + 2. 1988,6 + 2 . 1147,8 +218397)

Gt = 39165,1 N

Alegerea suporturilor

Se utilizează 3 suporturi laterale pentru recipiente conform STAS 5455-80

Gs =

Gs – sarcina ce-i revine unui suport

ns – numărul suporturilor

Gs = 13,05 kN 13 kN

Din STAS 5455-80 se aleg dimensiunile suporturilor (tipul II, varianta B)

4.3. Bilanțul termic pentru reactorul principal

Bilanțul termic se calculează pentru reactorul de condensare a benzaldehidei cu monoclor acetatul de etil în mediu puternic bazic (sodiu metalic). Reactorul se încarcă cu materii prime la (ti) = 20oC timp de jumătate de oră, în faza următoare se răcește cu so…care circulă prin mantaua reactorului de la (tII) = 20oC la (tII)II = 8oC timp de jumătate de oră. Etapa următoare o constituie reacția propriu zisă, care are loc la tIII = 8oC, aceasta temperatură menținându-se timp de 2 ore. În faza următoare amestecul de reacție se spală la aceiași temperatură tIV = 8oC timp de o oră. Evacuarea amestecului de reacție se face în timp de jumătate de oră și temperatura crește ușor la tV = 8,8oC.

Reprezentând grafic temperatura în funcție de timp se obține diagrama t – , din figura de mai jos:

Faza de încărcare (tI) = (tII) = 20oC = 293 K; = 0,5 k

Faza de răcire: (tII) = 20oC = (tII) = 8 oC; = 0,5 h

Faza de condensare: (tIII) = (tII) = 8 oC; = 4 h

Faza de spălare: (tIV) = (tIV)II = 8 oC; = 1h

Faza de evacuare (tV) = 8 oC; (tV)II se calculează = 0,5 h

Ecuația bilanțului termic, în general, este:

Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 conform 1

Unde:

Q1 = suma căldurilor intrate cu materiile prime, KJ

Q2 = suma căldurilor rezultate din transformările fizice și chimice, KJ

Q3 = căldura introdusă cu agentul termic, KJ

Q4 = suma căldurilor ieșite cu produșii de reacție, KJ

Q5 = căldura consumată la încălzirea, răcirea aparatului, KJ

Q6 = căldura pierdută, reprezentând 5 – 10 % din căldura utilă, KJ

Qintrate = Qieșite

unde: Qintrate = suma căldurilor intrate în sistem;

Qieșite = suma căldurilor intrate din sistem;

Etapa I – Faza de încărcare

Ecuația bilanțului termic (1) pentru această etapă devine:

Q1 II = + Q2 I + Q3 I + (Q5 I) = Q4 I + (Q5 I)II + Q6 I

Q1 I = (mNa CNa + mpx mEtOH CEtOH) (TI)I

Calculul căldurilor specifice

Co P, 293 = 20,92 + 22,43 10-3 293

Co P, 293 = 27,49 KJ/Kmol K conform 7, pag. 120

Pentru p – Xilen: Co P, 293 = 183,8 KJ/Kmoli K 7, pag. 130

Co P, 293 =1,734 KJ/Kg K

Pentru alcool etilic: Co P, 293 = 111,4 KJ/Kmoli K 7, pag. 130

Q1 I = (66,7 1,195 + 1000 1,734 + 2,67 2,422) 293

Q1 I = 5,333 105 KJ

Q2 I = – n Hr (I), TI n – nr. de Kmoli produs format

Hr (I), TI – entalpie de reacție, KJ/Kmol

n = 0,058 Kmoli (etoxidul de sodiu format)

Ho r(I),298 = Hof,298 EtONa + ½ Hfo, 298 H2 – Hfo298Et OH-

– Hf,o 298 Na 7

Ho r(I),298 = – 283 + ½ 0 + 277,6 – 0

Ho r(I),298 = – 5,4 KJ/mol

C2H5OH + Na C2H5 – O- Na- + ½ H2

Cop = Cop, EtONa + ½ Cop,H2 – Cop, EtOH – Cop, Na

Cop = 105,8 + ½ (27,28 + 3,26 10-3 T + 0,502 10+5 1/T2) – 111,4

– (20,92 + 22,43 10-3 T) 7

Co p = – 12,88 – 20,80 10 – 3 T + 0,251 105 1/T2 KJ/Kmoli K

unde:

unde: mRe = 4292 Kg, masa reactorului, 6

co p, oțel = 0,5 KJ/Kg K 0 – 100oC 8, pag. 509

= 3,9 1,556 + 950 1,734 + 14,41 0,058 + 60,1 1,195 +

+ 55,26 1,734 293

= 5,338 105 KJ

unde:

Fluxul termic pentru această etapă este:

Etapa II

Faza de răcire

(Q5 II) = (Q5 I) = 6,288 105 KJ

Q4 II = (3,9 1,556 + 950 1,734 + 0,058 14,42+ 60,1 1,184 +

+ 55,26 1,734) 281

Q4 II = 5,12 105 KJ

(Q5 II) = mRc cRe (TII) = 4292 0,5 281 = 6,03 105 KJ

Q6 II = 0,05 Q3 II

Q3 II = (Q1 II + Q2 II + (Q5 II)/ – Q4 II – (Q5 II)//) / (1 – 0,05)

Q3 II = 5,01 104 KJ; Q6 II = 2,510 103 KJ

Fluxul termic pentru etapa a II a este:

Etapa a III

Faza de condensare

Pentru reacția propriu zisă, ecuația bilanțului termic:

Q1 III + Q2 III + (Q5 III)/ + Q6 III = Q4 III + (Q5 III)// + Q3 III

Q1 III = (3,9 1,556 + 950 1,734 + 60,1 1,184 + 55,26 1,734) 281 + ( 300 2,028 + 326,7 2,094) 293

Q1 III = 8,9 105 KJ

unde:

cp, 0 281, Na = 1,184 KJ / Kg K 7, pag. 120

Pentru benzaldehidă și monocloracetat de etil, căldura specifică se calculează după formula:

M c = n1 C1 + n2 C2 + n3 C3 + …8, pag. 233

M = masa molară a compusului chimic, Kg/Kmoli

c = căldura specifică a compusului, KJ/Kg K

n1, n2, …. = numărul atomilor fiecărui element din formula compusului

C1, C2, … = căldurile atomice, KJ/(atom Kg K)

C6 H5 CHO

Cl – CH2 – COOEt

Q2III = – n(IIIa) H0 r(IIIa), TIII – n(IIIb) H0 r(IIIb), TIII

La randamentul = 77,4 %, numărul de Kmoli de produs format în reacția IIIb, conform bilanțului de materiale n = 2,147 Kmoli

(IIIa)

(IIIb)

(IIIa)

(IIIb)

unde:

, – coeficienți pentru diferite clase de compuși.

NaCl

unde:

NaCl

unde:

NaCl

Căldura pierdută va fi:

Fluxul termic pentru faza de condensare va fi:

Etapa a IV – a:

Faza de spălare:

Compușii sodați sunt comlet descompuși prin spălare cu 1300 l și au loc reacțiile:

(IV – a)

(IV – b)

Ecuația bilanului termic va fi:

n(IV – a) = 0,467 [Kmoli]

n(IV – b) = 0,058 [Kmoli]

(IV – a)

unde:

NaOH

unde:

NaOH

(IV – b)

unde:

unde:

unde:

Fluxul termic pentru etapa a IV – a este:

Etapa a V – a:

Faza de evacuare:

Ecuația de bilanț termic la evacuarea reactorului va fi:

Etapa I: încărcarea:

Etapa II: răcirea:

Etapa III: condensarea:

Etapa III: spălarea

Etapa III: evacuarea:

4.4. Dimensionarea termică a reactorului principal

Aria de transfer termic se calculează cu relația:

[ ];

Unde: q – încărcarea termică în faza de condensare [ w ];

k – coeficientul termic de transmitere a căldurii [ ];

– diferența medie de temperatură între agentul cald și cel rece [];

Schimbul termic are loc între mediul de reacție și agentul termic (sola), care circulă în manta. Se consideră că sola are inițial o temperatură de –35 și se va încălzii la –25 .

Căldura :

mediul de reacție 8 8

-25

sola -35

= 43 = 33

= =

= 37,8

Fluxul termic ce se utilizează în calcul se determină din bilanțul termic. Încărcarea termică specifică se determină cu relația: q = = = K

Deoarece pentru recipient avem: = =1,01 , deci <2 se utilizează relația următoare pentru calculul coeficientului total de transfer de căldură:

k =

Unde: – coeficientul parțial de transfer de căldură pentru mediul de reacție [];

– coeficientul parțial de transfer de căldură pentru solă [];

– grosimea tablei recipientului [m];

– conductivitatea termică a oțelului [];

– grosimea emailului [m];

– conductivitatea termică a emailului [].

Calculul lui :

Se va utiliza formula de calcul pentru transmiterea căldurii prin convenție la amestecarea lichidelor cu agitatoare. Coeficientul parțial de transfer de căldură prin convenție în aparate cu manta se calculează cu relația: = [Pavlov, pag.166]

Unde: – criteriul Nusselt; =

C – coeficientul, care pentru aparate cu manta are valoarea C = 0,38 m = 0,67;

– criteriul Reynolds = ;

– criteriul Prandtl = ;

– vâscozitățile dinamice ale mediului în amestec, respectiv în pelicula de la perete [ Pas ];

– criteriu cu valoarea .

Pentru aparate cu manta avem:

= ; = ; .

Unde: D – diametrul vasului [m];

N – turația agitatorului [rot/s];

d – diametrul paletei agitatorului [m].

Temperatura se menține de la 8 8, temperatura medie este =. Toate mărimile se vor determina la această temperatură

().

Amestecul lichid de reacție conține: benzaldehidă, monoclor acetat de etil, p – xilen.

Densitatea amestecului lichid se calculează conform [Pavlov pag.15]

în care: x, x… fracții masice ale componențelor amestecului

…densitățile amestecului și ale componenților

=0,184; =0,201; =0,614;

=1055 kg/; =1159 kg/; =860 [kg/]

=941,8 [kg/]

Vâscozitatea unui amestec se lichid se calculează conform [Pavlov pag.18] cu formula:

unde: – fracțiile moleculare ale componenților

– vâscozitățile diferiților componenți

În lipsa datelor experimentale vâscozitatea unor lichide organice se calculează aproximativ conform formulelor empirice:

; [Reid, pag.629 – 650];

Pentru BA:

; [Pentru benzaldehidă];

Pentru p-xilen:

;

sau conform:

; [Pavlov, pag.17];

unde: – vâscozitatea lichidului la și 20, [mP];

– densitatea lichidului, [kg/];

M – masa molară, [kg/mol];

A – numărul de atomi de același fel din molecula compusului organic;

n – valoarea numerică a constantei atomice;

P – corecția pentru gruparea atomilor și caracterul legăturilor între ei;

n, P – conform [Pavlov, pag.499];

monocloracetului de etil: Cl – CH – COO – CH – CH

[Ps]

[Ps]

unde: – fracții masice ale componentelor

; ; ;

[kj/kgk]

În lipsa datelor experimentale conductivitățile termice ale lichidelor [w/mk] la aproximativ 30, se calculează conform [Pavlov, pag.156]:

unde: c – căldura specifică a lichidului [j/kgk];

– densitatea lichidului [kg/];

M – masa molară a lichidului [kg/kmol];

A – coeficienți care depind de gradul de asociere a llichidului

În acest caz pentru lichide neasociate,

– fracții molare ale componenților;

– masele molare ale componenților;

; ;

M = 0,193106+0,182122,5+0,624106

M = 108,9 [kg/kmol]

[w/mk]

La temperatura medie , conductivitatea termică se calculează conform [Pavlov, pag.156] cu formula:

,

unde: – coeficientul de temperatură [=1,210];

[w/mk];

D=1,6 [m]

unde:

==1 [m]

[m];

unde:

Considerăm temperatura peretelui în două puncte aleatoare:

()

[cP]

[cP]

[]

[]

[w/mk]

[w]

– temperatura medie la perete

[]

[]

[]

[]

[w/mk]

[w].

Calculul lui :

Se consideră relațiile de calcul pentru transmiterea căldurii prin convecție la curgerea lichidului de-a lungul unei suprafețe plane.

Relația de calcul este:

cu aceleași semnificații ca și mai sus.

Pentru avem: ,

Unde: – diametrul echivalent

Considerăm [m/s]

Se folosește solă formată din etanol – apă de concentrații 50%. Temperatura solei crește de la la .

[cP];

[cP];

[cP];

( pentru care se va utiliza formula de mai sus);

l – lungimea – înălțimea masei de reacție în vas

l = 0,57 [m];

Considerăm două temperaturi ale peretelui dinspre solă aleator:

[w/mk];

[w]

[w/mk];

[w]

Calculul analitic al lui q: y=q;

(m) – mediu de reacție

[w];

[w];

2687 = A3+B /(-1)

5324 = A(-2)+B

-3A-B = -2687

-2A+B = 5324

-5A = 2637

A = -527,4

B = 4269,2

(1)

(solă)

;

[w]

[w]

3338 = C(-25)+D /(-1)

6892 = C(-20)+D

25C – D = -3338

-20C+D = 6892

5C = 3554

C = 710,8

D = 21108

(solă) (2)

La intersecția dreptelor:

(2)

q = -0,742+15661,7+4269,2

1,742 q = 19930,9

q = 11441,4 [w/m]

Densitatea de flux termic este: q = 11441,4 [w/m], deci:

Deci reactorul este ales corect.

4.5. Automatizarea procesului

În procesul de obținere a fenilacetaldehidei din benzaldehidă este necesar ca în prima etapă (condensarea) să se mențină o temperatură constantă de 8 oC.

Pentru menținerea temperaturii la valoarea precizată, masa de reacție este răcită (reacția este exotermă) cu ajutorul unui agent termic de răcire.

Pentru ca temperatura să rămână constantă, e necesară reglarea automată a temperaturii.

Schema reglării automate a temperaturii este prezentată în figură.

Circuitul de reglare automată funcționează în modul următor: elementul sensibil (rezistent la mediul acid) măsoară temperatura în interiorul mediului de reacție. Semnalul electric este convertit în semnal pneumatic în interiorul traductorului de bază (TB).

Mărimea de ieșire a traductorului de bază este un semnal pneumatic (mărimea de reacție).

Această mărime este proporțională cu parametrul reglat. Un element de prescriere (EP) servește la precizarea mărimii de referință (W), care are un caracter pneumatic și este direct proporțională cu valoarea prescrisă a parametrului reglat (temperatura).

Elementul de comparație (Elp) face diferențe dintre cele 2 mărimi de intrare (w, r). Mărimea de ieșire a elementului de comparație are caracter pneumatic (mărimea de acționare a ) și constituie semnalul de intrare al blocului regulator (Br) unde semnalul e prelucrat și ampflificat. Mărimea de ieșire a blocului regulator este mărimea de comparație (c) care acționează asupra elementelor de execuție (EE), format din mecanismul de acționare și organul de execuție (robinet cu un ventil).

Mărimea de intrare a organului de execuție este deschiderea sau închiderea strangulării, iar mărimea de ieșire e debitul agentului de răcire.

Schema bloc a elementelor de reglare automată a temperaturii este următoarea:

Elementul de măsurare (EM) denumit și traductor de măsurare, este alcătuit din elementele: sensibil (ES) și traductorul de bază (TB).

Elementul sensibil se află în contact direct cu mediul în care se urmărește variația mărimii de ieșire (e). Prin intermediul elementului sensibil se transformă variațiile mărimii reglate în variații ale mărimii auxiliare.

Mărimea auxiliară, care reprezintă semnalul de ieșire al elementului sensibil nu este adecvată prin natura fizică sau prin valoarea ei, pentru a fi aplicată direct elementului calculator (EC). Din acest motiv semnalul de ieșire trebuie supus unei prelucrări interne, operație pe care o realizează traductorul de bază (TB).

Elementul calculator sau blocul de reglare cuprinde:

Element de prescriere (EP)

Element de comparație (Ecp)

Blocul regulator (BR)

Elementul de prescriere are rolul de a transforma mărimea de intrare a întregului sistem (I), într-o mărime de referință adecvată structurii elementului calculator.

Elementul de comparație stabilește diferența dintre mărimea de referință (W) și mărimea de reacție (r), rezultând mărimea de acționare.

Blocul regulator prelucrează și amplifică semnalul de intrare (a) și transmite mai departe o mărime de comandă (c).

Elementul de execuție (EE) este format din mecanismul de acționare (MA) și organul de execuție (OE).

Sub influența variațiilor mărimii de comandă, mecanismul de acționare (MA) pune în mișcare elementul de execuție (OE), modificând mărimea de execuție (m) în vederea eliminării abaterii de ieșire S. [10]

=== PARTEA EXPERIMENTALA ===

Cap.II PARTE EXPERIMENTALĂ

2.1. Introducere

Produsele de parfumerie și aromele alimentare devin parte integrantă din viața omului modern. Diversitatea produselor realizate de industria de cosmetice și parfumerie și de industria alimentară răspund azi tuturor cerințelor și gusturilor.

După modul cum percepem un parfum acesta poate fi reprezentat sub forma unei piramide.

Nota de vârf (cap) – este prima fază a evaporării unui pafum, fiind nota decisivă în creerea primei impresii. Se realizează cu elemente foarte volatile, luminoase.

Corp – este partea principală din evoluția mirosului unui parfum, adică partea mediană. Dă notă caracteristică parfumuilui, sesizabilă atunci când componentele cele mai volatile își pierd dominația și când întregul ansamblu apare armonios, fără evoluție în timp.

Nota de fond (bază) – este ultima fază în evoluția prin evaporare a unui parfum. Se realizează cu ingrediente greu volatile, cum ar fi: uleiuri volatile provenite din materiale lemnoase, rădăcini, cu rezinoite, extracte animale și substanțe cristaline.

În proiectul de diplomă s-a încercat obținerea prin sinteză chimică a unei serii de esteri cinamici, prin esterificare directă a acidului cinamic cu diferiți alcooli alifatici saturați, separarea și purificarea lor și analiza din punct de vedere olfactiv (praguri de miros, calități olfactive) a acestor compuși odoranți. Pentru cei mai simplii termeni ai seriei (cinamați de metil și etil) s-au găsit date de literatură privind caracteristicile olfactive, dar pentru omologii superiori aceste date lipsesc cu desăvârșire.

S-au analizat din punct de vedere olfactiv compușii și o parte din alcooli utilizați în sinteză pentru a putea evalua diferențele olfactive dintre aceștia și esterii corespunzători.

Cu datele experimentale obținute s-a încercat obținerea unor relații calitative sau cantitative între proprietățile esterilor sau ale alcoolilor și caracteristicile structurale ale compușilor.

Reacția generală de esterificare a fost cea clasică, catalizată de mediu acid:

R – COOH + HO – R' R – COOR' +H2O

Acizii utilizați drept catalizatori au fost aleși în funcție de tipul alcoolului utilizat; pentru alcooli primari s-au utilizat H2SO4 concentrat, iar pentru alcooli secundari și terțiari acid p-toluensulfonic.

Esterii bruți obținuți (mulți dintre ei lichizi la temperatura ambiantă) au fost separați prin extracție în solvenți organici, urmată de spălări repetate cu apă, soluție diluată de carbonat de Na și din nou cu apă până la neutralizarea acidității, apoi uscare cu diferiți agenți de uscare, distilare și distilare sub vid.

Produsele obținute au fost caracterizate, pe lângă intervalul de distilare, prin determinarea indicilor de refracție, a indicilor de aciditate și saponificare și prin spectroscopie de I.R.

Caracteristicile olfactive pentru esteri și alcooli s-au obținut cu ajutorul unui panel format din 10 subiecți. S-au evaluat tipurile și intensitățile de miros pentru soluții etanolice apoase diluate corespunzător precum și unele praguri de miros pentru serii crescătoare de concentrații.

Datele obținute, corelate cu unele date de literatură, s-au utilizat pentru obținerea unor relații între aceste caracteristici olfactive și unii parametrii structurali calculați prin metode specifice de mecanică moleculară sau preluați din literatură.

2.2. Obținerea și caracterizarea esterilor cinamici

Reacțiile de esterificare ale acidului cinamic cu alcooli alifatici pot fi împărțite în două grupe mari.

Esterificarea acidului cinamic cu alcooli primari în prezența H2SO4 conc.

2. Esterificarea acidului cinamic cu alcooli secundari și terțiari în prezența acidului p-toluensulfonic.

Tabel 2.1. – Structuri ale alcoolilor utilizați la esterificare și ale esterilor obținuți

2.2.1. Materiale și metode

Materii prime utilizate

Materiale prime utilizate în esterificare au fost obținute în general de la firme producătoare de substanțe chimice românești.

Acid cinamic ( reactiv chimic) obținut de la firmă rusească "Glavhimreacșiv ", respectiv de la firma poloneză "Chemigzna Budachemia" , (propanalisis).

Alcool metilic: p.a. , "Rectivul București"

Alcool etilic absolut : p.a., "Reactivul București"

Alcool n-propilic: p.a., "Reactivul București"

Alcool izopropilic: p.a., "Reactivul București"

Alcool n-butilic: p.a., "Reactivul București"

Alcool izobutilic: p.a., "Reactivul București"

Alcool terțbutilic: reactiv, "Reactivul București"

Alcool n-pentilic: p.a., "Reactivul București"

Alcool izo-pentilic: p.a., "Reactivul București"

Acid sulfuric 98%: p.a., "Guzu Chim. Prod.Com."

Acid p-toluensulfonic, monohidrat: p.a., "Reactivul București"

Tetraclorură de carbon: p.a., "Reactivul București"

Eter etilic-anhidru: p.a., "Reactivul București"

Clorură de calciu anhidră: p.a., "Reactivul București"

Hidroxid de potasiu: p.a., "Chemapol, Praga"

Acid clorhidric, soluție 0,5 N, "Reactivul București"

Bicarbonat de sodiu: p.a., "Reactivul București"

2.2.1.1. Sinteza esterilor cinamici

a) Esterii acidului cinamic cu alcoolii primari au fost obținuți astfel:

Într-un balon de 250 cm3 , prevăzut cu sistem de agitare mecanică, și refrigerent ascendent la capătul căruia a fost atașat un tubușor cu CaCl2 anhidră pentru protejarea de umiditatea atmosferică s-au introdus acidul cinamic și alcool primar absolut în raport molar de 1 : 5 peste care s-au adăugat sub agitare H2SO4 98% în concentrație de 12 % față de acidul carboxilic. Masa de reacție a fost încălzită la reflux pe baie de apă sau de glicerină în funcție de alcoolul utilizat timp de 5 h.

După realizarea reacției masa a fost răcită și turnată în 100 ml apă răcită cu gheață. Stratul organic a fost trecut apoi la separare și purificare.

b. Esterii acidului cinamic cu alcooli secundari și terțiari:

Într-un balon de 250 ml, prevăzut cu sistem de separare azeotropă a apei rezultată din reacție și cu refrigerent ascendent având atașat un tub cu clorură de calciu anhidră, s-au introdus cantitățile corespunzătoare de acid cinamic și alcooli secundari sar terțiari (nu este necesar să fie anhidru) în raport molar 1 : 1,75 precum și acid p-toluen sulfonic în concentrație de 3% raportat la masa de acid cinamic. Pentru antrenarea apei de reacție s-au utilizat 15 – 20 ml tetroclorură de carbon. Masa de reacție a fost refluxată până în momentul în care în separator nu s-a mai observat modificarea volumului de apă separat în partea superioară. După răcirea masei de reacție, aceasta a fost trecută la separarea și purificarea esterului.

Cantitățile de materii prime utilizate sunt trecute în tabelul 2.2.

Tabelul 2.2. – Cantități de materie primă utilizate în sinteze

2.2.1.2. Separarea produselor

Fiecare masă de reacție a fost tratată cu 20 – 40 ml eter și cu 100 ml apă într-o pâlnie de separare de 250 ml și esterul a fost extras prin agitare energică timp de 5 minute.

După separarea fazelor (în unele cazuri a fost necesară modificarea densității stratului apos prin adaos de NaCl) stratul organic superior a fost spălat cu 80 ml apă, apoi cu câte 20 ml soluție bicarbonat de sodiu 10 % pâna la pH alcalin și din nou cu porțiuni de câte 80 ml apă până la pH neutru al apelor de spălare. Stratul eteric separat a fost uscat pe CaCl2 anhidră și supus distilării. Într-o primă fază s-a realizat distilarea la presiunea atmosferică a eterului și a alcoolului nereactionat după care s-a trecut la distilarea în vid a esterului brut.

2.2.1.3. Analiza fizico-chimică a esterilor cinamici

Esterii cinamici bruți și purificați au fost supuși determinării indicilor de aciditate și saponificare pentru determinarea gradului de esterificare, a indicilor de refracție și, de asemenea, s-au determinat spectrele în I.R.

a. Indicele de aciditate

O probă de 0,5 g, cântărită la balanța analitică, a fost solubilizată în 10 ml MeOH și s-a titrat soluția cu Ca(OH)2 metanolic 0,5 N cu factor cunoscut, în prezența fenolftaleinei I.A. s-a determinat cu formula:

unde:

V – volum soluție de KOH utilizat la titrare (ml)

f – factorul soluției de KOH 0,5 n

m – masa de probă luată în lucru în g

b. Indicele de saponificare

Pentru determinarea I.S. au fost cântărite la balanța analitică 0,5 g produs care a fost refluxat timp de 1 h cu 25 ml soluție alcoolică de KOH 0,5 N. După refluxare, probele au fost răcite și titrate cu soluție de HCl 0,5 N cu factor cunoscut în prezența fenolftaleinei.

I.S. s-a determinat cu relația:

unde:

V – volumul soluției de HCl 0,5 N utilizat la titrarea probei

martor, [ml]

V1 – volumul soluției de HCl 0,5 N utilizat la titrarea probei de

analizat [ml]

f – factorul soluției de HCl 0,5 N

m – masa probei [g]

Atât pentru I.A. cât și pentru I.S. s-au făcut determinări pentru probe martor, fără probă de analizat.

c. Indicele de refracție

I.R. pentru produsele lichide a fost determinat cu ajutorul refractometrului ABBE la temperatură de 20C, față de linia D a sodiului.

d. Spectroscopia I.R.

Determinarea spectrelor în I.R. pentru esterii separați s-a făcut cu ajutorul unui spectrometru de tip "SPECORD IR" (Carl Zeiss Jena) în următoarele condiții:

– în filtru pentru produsele lichide;

– în filtru, în ulei de parafină pentru produsele solide;

– s-au utilizat plăci de NaCl în toate cazurile;

– timpul de înregistrare a fost de 4,4 min.

Pentru toți cinamații obținuți datele de I.R. indică structurile așteptate, toți esterii prezentând o puritate destul de avansată, indicată de lipsa benzii largi de absorbție caracteristice compușilor ce conțin grupări hidroxil. Doar cinamatul de pentil prezintă această bandă cu maximul la 3350 cm-1 și mai puțin cinamatul de butil la 3500 cm-1 , restul neprezentând această bandă.

Compușii lichizi pentru care spectrele au fost determinate în film (NaCl), prezintă benzile de absobție caracteristice vibrațiilor de valență asimetrice (AS) la 2940 – 2990 cm-1 , vibrațiilor de valență simetrice (S) la 2860 – 2880 cm-1, vibrațiilor de deformare în plan (AS) la 1450 – 1460 cm-1 și vibrația de deformare în plan simetrică (S) la 1380 – 1390 cm-1 .

e. Analiza din punct de vedere olfactiv

Evaluarea calitativă a mirosului

Pentru fiecare produs s-au cântărit la balanță analitică 0,1 g într-un balon cotat de 100 ml, s-au diluat cu 20 ml etanol și s-au adus la semn cu apă distilată.

Din această soluție stoc s-au realizat diluții în domeniul 1 – 100 ppm (părți per milion). Soluțiile au fost evaluate din punct de vedere olfactiv de către grupul de degustători de miros și s-au stabilit tipurile principale de miros pentru fiecare ester.

Determinarea pragurilor de detecție a mirosului

Din soluția stoc de mai sus s-au obținut soluții diluate în intervalul de concentrații 0,01 – 10.000 ppb (părți per bilion, g/l). Fiecare soluție a fost analizată olfactiv și s-a determinat pragul de detecție al mirosului ca fiind media concentrațiilor soluțiilor la limita de detecție a mirosului pentru toți subiecții.

2.2.1.4. Rezultate și discuții

Randamentele în esteri cinamici și rezultatele analizelor sunt prezentate în tab.2.3.

Tab.2.3. Randamente și purități pentru esterii cinamici obținuți

Se poate observa că – le în esterii cinamici sunt în general peste 50 %, cele mau bune rezultate fiind obținute pentru cinamatul de metil, etil, propil, butil și pentil, deși pentru ultimul puritatea este relativ scăzută.

Se poate observa de asemenea că în cazul esterilor cinamici ai izoalcoolilor sau alcoolilor secundari și terțiari, atât randamentele cât și puritățile sunt mici, îndeosebi pentru cinamatul de terțbutil care la distilare s-a și degradat parțial.

Rezultatele evaluării calitative a mirosului pentru esterii sunt prevăzute în tab.2.4.

Mirosul general al acestor esteri este balsamic, dulce, cel mai plăcut miros fiind al cinamaților de metil și etil, primul cu notă de căpșuni, iar al doilea cu ușoară notă de fructat (pere).

Tabelul 2.4 Evaluarea mirosului pentru esterii cinamici

Determinarea pragului de miros s-a făcut doar pentru esterii metilic, etilic, butilic și pentilic, deoarece ceilalți prezentau miros dezagreabil după o perioadă de depozitare, probabil datorită unor reacții secundare.

În tabelul 3.5. sunt prezentate concentrațiile soluțiilor utilizate pentru determinare și valorile medii pentru pragul de miros.

Se poate observa că valorile pentru pragul de detecție crește în serie: cinamat de metil < cinmat de etil < cinamat de butil < cinamat de pentil, probabil datorită creșterii hidrofobicității.

Tabelul 2.5. Praguri de miros și hidrofobicități pentru cinamații studiați

Hidrofobicitatea, exprimată ca logaritm al coeficientului de partiție octanol/apă, a fost calculat cu ajutorul programului Heqsan din pachetul de programe ChemPlus.

Reprezentarea grafică a pragului de miros funcție de log P ne indică o dependență liniară

Pd = -12,6 . log P + 9,4

unde:

n = 4 (componenți)

r2 – coeficient de corelare, r2 = 0,98;

s – eroare standard, s = 1,2

2.3. Concluzii

În urma studiului experimental privind esterii cinamici se pot trage câteva concluzii și anume:

– s-a reușit obținerea prin sinteză chimică a unei serii de nouă compuși cu randamente și purități bune;

– esterii cinamici au putut fi evaluați olfactiv și s-a reușit obținerea pragurilor de miros pentru primii termeni din serie;

– parametrul structural important pentru pragul de miros a fost parametrul de hidrofobicitate, log P, care a corelat bine cu pragul de miros;

=== Partea tehnologica ===

Cap.III Partea tehnlogică

3.1. Justificarea variantei alese

Din variantele de sinteză prezentate în studiul de literatură cea mai indicată pentru transpunerea la scară industrială este varianta care utilizează condensarea benzaldehidei cu monocloracetatul de etil, cu obținerea fenilglicidatului de etil urmată de saponificare și decarboxilare din următoarele considerente:

se utilizează materii prime destul de ieftine

randamentele sunt bune

se lucrează în condiții nu prea pretențioase

în sinteză nu apar compuși toxici în afară de Na metalic care este instabil în prezență de apă și atmosferă umedă.

3.2. Chimismul procesului

Condensarea benzaldehidei

Prepararea etoxidului de sodiu

CH3 – CH2 – OH + Na CH3 – CH2 – O Na + ½ H2

46 23 68 1

Prepararea monocloracetatului de etil sodat

Cl – CH2 – COOCH2CH3 + Na Cl – CH – COOC2H5 + ½ H2

122,5 23 144,5 1

Condensarea benzaldehidei cu monocloracetatul de etil sodat cu obținerea fenilglicidatului de etil.

Spălare

Hidroliza monocloracetatului de etil sodat:

Cl – CH – COOC2H5 + H2O Cl – CH2 – COOC2H5 + NaOH

Na 144,5 18 122,5 40

Hidroliza etoxidului de sodiu

C2H5 O– Na+ + H2O C2 H5 OH + NaOH

68 18 46 40

V. Saponificarea fenilglicidatului de etil

VI. Acidulare

Acidularea fenilgliciadatului de etil sodat

Acidularea hidroxidului de sodiu

2 Na OH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O

40 98 142 18

VII. Decarboxilarea acidului fenilglicidic

3.3. Caracterizarea materilor prime

3.4. Fazele procesului tehnologic și randamentul pe faze

3.5. Fluxul tehnologic

3.6. Graficul timpului de lucru

3.7. Calculul capacității instalației

Timpul de funcționare al utilajelor este 8000 h/an. numărul se șarje pe an este 8000/3 = 2666,6. Capacitatea anuala a instalației 2666,6200 = 533333,34. Capacitatea 533 t/an

3.8. Descrierea procesului tehnologic

I. Condensare [1.7]

Avem două reactoare de condensare, se introduce în reactorul de condensare 1a materiile prime. Prin gura de vizitare a reactorului 1a se introduc 66,7 Kg sodiu fin divizat, se încarcă din rezervorul de xilen 2 cu ajutorul pompei 6 volumul de 1162,8 l (1000 Kg) p-xilen măsurat cu vasul de măsură 11 prevăzut cu un ventil V2.

Se încarcă sub agitare din rezervorul de alcool etilic absolut 3 cu ajutorul pompei 7 volumul de 3,4 l (2,67 Kg) măsurat prin intermediul vasului de măsură 10 prevăzut cu ventilul V1.

Se răcește reactorul de condensare 1 cu solă prin ventilul V1. apoi în cursul a 2 ore se încarcă reactorul 1 din rezervorul de benzaldehidă 4 cu ajutorul pompei 8 volumul de 286,5 l (300 Kg) măsurată cu vasul de măsură 14 prevăzut cu un ventil V5 și se încarcă din rezervorul de monoclor acetat de etil 5 cu ajutorul pompei 9 volumul de 284,136 (326,7 Kg) monoclor acetat de etil măsurată cu vasul de măsură 13 prevăzut cu ventilul V4.

Pe tot parcursul condensării care durează 2 ore se menține o temperatură de 8oC.

II. Spălare

Compușii sodate sunt complet descompuși prin spălare cu 1300 l apă

introdusă în reactorul 1 prin intermediul vasului de măsură 12 prevăzut cu două ventile V3, V6.

III. Separare

Se evacuează masa de reacție din reactorul 1, după ce s-a deschis ventilul

V7, în vasul de separare 15 unde se separă în două faze:

Faza apoasă, care va fi evacuată din vas;

Faza organică care este trimisă la coloana de distilare 16.

IV. Distilare

Este îndepărtat xilenul de la vârful coloanei, iar în blaz se găsește esterul brut care prin intermediul pompei 17 este trimis la reactorul de saponificare 18.

V. Saponificare

Avem două reactoare de saponificare pentru a înjumătăți timpul de lucru. Se introduce în reactorul saponificare 18a soluție de Na OH 10%. Aceasta se prepară în reactorul de dizolvare 19 prin introducerea cantității de 106,7 Kg Na OH solid și un volum de 960,3 l apă măsurată cu vasul de măsură 20 prevăzut cu două ventile V8, V9.

VI. Acidulare

Se introduce în reactorul 18 soluție de H2SO4 10%. Aceasta se prepară în

reactorul de dizolvare 24. se încarcă reactorul 24 cu H2SO4 98% din rezervorul 21 cu ajutorul pompei 22 un volum de 72,9 l (134 Kg) H2SO4 măsurat cu vasul de măsură 23 prevăzut cu un ventil V14, se adaugă un volum de 1206 l apă măsurată cu vasul de măsură 25 prevăzut cu două ventile V15, V16.

Se răcește reactorul de dizolvare cu sobă prin intermediul ventilului V17. soluția de H2SO4 10% se introduce în reactorul de saponificare 18a prin intermediul ventilului V12. se obține acid glicid liber. După faza de acidulare se reîncarcă celăla reactor de saponificare 18b cu esterul brut din faza de distilare.

VII. Decarboxilare

Se introduce abur prin intermediul ventilului V11 în reactorul de

saponificare 18a. Acidul glicidic va decarboxila cu degajare de CO2, iar fenilacetaldehidaformată va fi antrenată cu vapori de apă și trimisă în vasul de separare 26.

VIII. Separare

În vasul de separare 26 se separă stratul organic de cel apos care se

evacuează la baza vasului.

IX. Distilarea

Faza organică este trimisă la coloana de distilare 27 unde are loc o

distilare sub vid. La vârful coloanei se colectează fractura 2 și fenil acetaldehida tehnică. Se obține un volum de 195,1 l (200 Kg) fenil acetaldehida cu punct de fierbere 80 – 82oC la 10 mm Hg.

3.9. Bilanțul de materiale

I. Condensarea benzaldehidei = 77,4% [1]

Intrate

Ieșite

II. Spălare = 100% – de două ori cu 650 l apă.

Intrate

Ieșite

III. Separarea fenil gliciadatului de etil = 98%

Intrate

Ieșite

IV. Distilare = 99%

Intrate

Ieșite

V. Saponificarea fenilglicidatului de etil =100%

Intrate

Ieșite

VI. Acidulare = 100%

Intrate

Ieșite

VII. Decarboxilarea acidului fenilglicidic

Intrate

Ieșite

VIII. Separare = 98%

Intrate

Ieșite

IX. Distilarea fenil acetaldehidei = 98%

Intrate

Ieșite

3.10. Consumuri specifice

3.11. Controlul procesului tehnologic

3.12. Ape reziduale, deșeuri și materiale reziduale

După utilizarea în diferite scopuri a apelor în intreprinderile de industrie organică rezultă ape reziduale, care după ce au fost colectate prin instalații de canalizare urmează a fi reintroduse în circuitul apelor naturale.

Apele rezidule din industria organică pot fi:

ape reziduale industriale;

ape reziduale convențional curate (ape de răcire și încălzire);

Condițiile de deversare a apelor reziduale în cursurile receptoare naturale (râuri, lacuri) sunt stabilite prin STAS 4706 – 65.

Condițiile sunt diferențiate în funcție de categoria bazinului receptor, după cum urmează:

cat.I – bazine naturale sau sectoare ale acestora folosite pentru alimentări centrale cu apă potabilă.

cat.II – bazine sau porțiuni pentru aprovizionarea cu apă a industrie organice.

cat.III – bazine sau porțiuni a căror apă se întrebuințează numai pentru scopurio de agrement sau arhitectonic.

Apele reziduale ale industriei organice se caracterizează printr-o mare fluctuație a proprietăților fizico – chimice datorate evoluției tehnologice a produsului și volumul producției. În general, apele reziduale conțin substanțe oxidabile în concentrații mari, grăsimi, substanțe sau corpi plutitori.

În studiile și proiectele staților de epurare a apelor reziduale din industria organică precum și în exploatarea curentă a stațiilor de epurare se vor urmării aspecte privitoare la reducerea gradului de impurificare și a nocivității apelor reziduale. Aspectele mai importante în legătură cu această problemă sunt:

reducerea nocivității apelor rezultate prin modificarea procesului tehnologic.

extragerea și valorificarea unor componente ale apelor reziduale și utilizarea lor în scopuri corespunzătoare.

3.13. Norme de protecția muncii, tehnica securității și PSI

Accidente ce pot apărea în instalația de sinteză a fenilacetaldehidei sunt:

Accidente de natură mecanică;

Accidente de natură electrică;

Accidente de natură termică;

Accidente de natură chimică.

Pentru prevenirea eventualelor accidente de natură mecanică personal se deservește instalația de sinteză a fenilacetaldehidei trebuie să respecte întocmai prevederile normelor de protecția muncii aflate în vigoare.

Întreaga instalație trebuie prevăzută cu un sistem de iluminat electric pentru a realiza o bună vizibilitate.

Instalația electrică de iluminat trebuie verificată periodic o dată la patru luni pentru ca eventualele deteriorări cauzate de mediul coroziv să fie remediate. Amestecarea masei de reacție se realizează cu un agitator acționat de un motor electric care de asemenea este supus mediului de coroziune, motiv pentru care este necesar verificarea periodică și a acestuia.

Se alimentează reactorul de condensare cu benzaldehidă p-xilen, monoclor acetat de etil, etanol absolut în circuit etanș pentru a se exclude posibilitatea alimentării manuale și a contactului accidental cu aceste substanțe toxice.

Transportul, mărunțirea și manipularea sodiului metalic se va face cu respectarea instrucțiunilor stabilite de conducerea secției.

Eventualele împrăștieri a sodiului metalic vor fi adunate și introduse într-un vas cu petrol lampant. Mărunțirea se va face într-o cameră special amenajată pentru acest scop.

Toate conductele de alimentare a materiilor prime a instalațiilor vor fi inscripționate și marcate cu indicarea produsului care este vehiculat.

În urma condensării se degajă hidrogen care este absorbit de dispozitivul de absorbție locală. Pe lângă acesta hala de fabricație va fi prevăzută cu ventilație generală eficientă.

La etapa de separare faza apoasă se va capta cu pâlnia de captare pentru a se preveni împrăștierea pe pardoseala substanțelor, substanțele sunt deversate în rigole închise.

Coloanele de distilare – rectificare se vor amplasa în aer liber sub supravegherea permanentă și calificată. Este interzis încălzirea blazelor, coloanelor cu foc deschis sau cu sistem de încălzire electrică directă.

Reactoarele de dizolvare vor fi dotate cu agitatoare pentru reducerea timpului de dizolvare, pentru omogenizarea soluției și vor fi prevăzute cu sobă în caz de reacții exoterme.

Încărcarea substanțelor pentru dizolvarea se va face prin pâlnii de alimentare sau dozatoare.

Alimentarea reactorului de saponificare se va face mecanizat astfel ca să prevină contactul direct al personalului cu substanțele

La decarboxilarea acidului fenilglicidic se vor monta dispozitive de absorbție și evacuare sau captare a bioxidului de carbon degajat.

Neutralizarea alcalinității reziduale se va face prin alimentare mecanizată.

Antrenarea se va face cu abur sub presiune ceea ce în caz de nerespectarea normelor de protecția muncii poate duce la accidente de natură termică. Este necesar ca reactorul și țevile de alimentare cu abur și de evacuare a condensului să fie bine izolate termic.

Datorită caracterului mai mult sau mai puțin corosiv al substanțelor ce intervin în proces este obligatoriu purtarea echipamentului de protecție format din:

Cizme din cauciuc antracid;

Salopetă;

Șorț antracid;

Ochelari de protecție.