Гидроалкилирование бензола ацетоном на бифункциональных катализаторах

• Автор: Шуткина, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.15, 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1 Введение
2 Литературный обзор
2Л Гидроалкилирование бензола ацетоном
2ЛЛ Катализаторы одностадийного процесса получения кумола из бензола и
ацетона
2Л.2 Влияние каталитических условий на одностадийный процесс получения
кумола из бензола и ацетона
2.2 Гидрирование ацетона до изопропанола
2.2.1 Катализаторы гидрирования ацетона
2.2.1.1 Катализаторы на основе металлов VII и VIII группы Периодической
системы элементов Д.И. Менделеева
2.2.1.2 Цеолитиые катализаторы
2.2.1.3 Катализаторы, в состав которых входит медь
2.2.2 Влияние каталитических условий на проведение процесса гидрирования
ацетона
2.2.2.1 Влияние температуры
2.2.2.2 Влияние времени контакта сырья с катализатором
2.3 Алкилирование бензола изопропанолом
2.3.1 Катализ на молекулярных ситах
2.3.1.1 Влияние структурного типа молекулярного сита
2.3.1.2 Влияние отношения 8КА
2.3.1.3 Влияние температуры
2.3.1.4 Влияние времени контакта
2.3.1.5 Влияние соотношения реагентов
2.3.1.6 Механизм реакции на цеолигных катализаторах
2.3.2 Другие каталитические системы
3 Экспериментальная часть
3.1 Исходные материалы и реагенты
3.2 Приготовление катализаторов
3.2.1 Приготовление гидрирующих компонентов катализатора
3.2.1.1 Получение платино- и рутенийсодержащих образцов
3.2.1.2 Получение никельсодержащих образцов
3.2.1.3 Получение медьсодержащих образцов
3.2.1.4 Получение биметаллических медьсодержащих образцов
3.2.1.5 Синтез хромита меди
3.2.2 Получение алкилирующего компонента катализатора
3.2.3 Приготовление бифункционального катализатора. Способы взаимного расположения гидрирующего и алкилирующего компонентов
3.2.3.1 Катализатор с послойным расположением гидрирующего и алкилирующего компонентов
3.2.3.2 Катализатор, полученный механическим смешением гидрирующего и алкилирующего компонентов
3.2.3.3 Катализатор, в котором гидрирующий металл введен методом ионного обмена
3.3 Характеристика катализаторов
3.3.1 Химический анализ
3.3.2 Низкотемпературная адсорбция азота
3.3.3 Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия
3.3.4 Термогравиметрический и дифференциально-термический анализ
3.3.5 Термопрограммированная десорбция аммиака (ТПД ЫН3)
3.3.5.1 ТПД ЫН3 цеолитов
3.3.5.2 ТПД >1Нз хромита меди
3.3.6 Термопрограммированное восстановление водородом (ТПВ Н2)
3.3.7 Рентгенофазовый анализ
3.4 Каталитические эксперименты
3.4.1 Каталитическая установка
3.4.2 Проведение каталитического эксперимента
3.4.3 Хроматографический анализ продуктов
3.4.4 Обработка экспериментальных данных
4 Обсуждение результатов
4.1 Выбор гидрирующего компонента катализатора

4.1.1 Физико-химические свойства катализаторов гидририрования ацетона на основе различных металлов
4.1.2 Гидрирование ацетона в присутствии бензола на металлсодержащих катал изаторах
4.1.3 Выбор металла-модификатора катализатора гидрирования ацетона
4.1.4 Влияние типа подложки на гидрирование ацетона
4.1.5 Влияние содержания меди на гидрирование ацетона
4.2 Кинетическое изучение реакции гидроалкилирования бензола ацетоном
4.2.1 Идентификация основных продуктов реакции
4.2.2 Кинетический анализ
4.3 Влияние способа взаимного расположения гидрирующего и алкилирующего компонентов бифункционального катализатора на гидроалкилирование бензола ацетоном
4.3.1 Физико-химические свойства бифункциональных систем
4.3.2 Каталитические свойства бифункциональных систем с различным расположением гидрирующего и алкилирующего компонентов
4.4 Выбор алкилирующего компонента катализатора
4.4.1 Физико-химические свойства алкилирующего компонента катализатора
4.4.2 Гидроалкилирование бензола ацетоном на бифункциональных катализаторах
4.5 Выбор каталитических условий проведения процесса гидроалкилирования бензола ацетоном
4.5.1 Влияние температуры
4.5.2. Влияние давления
4.5.3 Влияние состава реакционной смеси
4.6 Сравнение с литературными данными
5 Основные результаты и выводы
6 Список сокращений
7 Список литературы

На рисунке 2.15 приведены данные по конверсии реагентов на М^А1Р04-5 в зависимости от температуры реакции [61].
Рисунок 2.15 - Показатели процесса при использовании MgAlPOr5 при 1 атм, п(С(,НЛ):п(СзН7ОН)=6, 3,5 г/г ч а) конверсия бензола, б) конверсия изопропанола [61]
Относительно селективности образования кумола в интервале 150-350°С данные в литературе расходятся: от увеличения селективности по кумолу или прохождения через максимум до уменьшения этого показателя при увеличении температуры в указанном температурном интервале.
Часть исследовательских групп приводит сведения о начальном увеличении селективности образования кумола с последующим выходом на плато при повышении температуры [52, 61, 63]. Данное наблюдение авторы [52] связывают с вкладом реакции трансалкилирования диизопропилбензолов до кумола при более высоких температурах.
Однако имеются сведения [53, 55] и о прохождении селективности образования кумола через максимум при температуре 210-220 °С (таблица 2.6). К. Чандвар с коллегами [62] приводят данные об уменьшении селективности образования кумола на ZSM-5 при повышении температуры от 230 до 360 °С. Так, согласно приведенным в статье данным, при 230 °С селективность образования изопропилбензола составляет 93%, а при температуре 360 °С только 22%. Авторы [54, 62] связывают уменьшение селективности по кумолу с ростом термпературы с протеканием реакции диспропорционирования кумола с образованием толуола и этилбензола.