Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах

• Автор: Каримов, Эдуард Хасанович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Физико-химические свойства железокалиевых катализаторов
1.2 Закономерности формирования ферритов калия при приготовлении оксидных железокалиевых катализаторов
1.3 Каталитические свойства оксидных железокалиевых катализаторов
в дегидрировании изоамиленов
1.4 Современные представления о механизме дегидрирования углеводородов на железооксидных катализаторах
1.5 Дезактивация катализаторов дегидрирования изоамиленов при промышленной эксплуатации
1.6 Катализаторы окисления водорода. Селективное окисление водорода, образованного в процессе дегидрирования
2 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Методики исследования каталитических свойств
2.2 Методики приготовления и анализа оксидных катализаторов
2.3 Исследование потерь каталитических свойств железокалиевых систем в процессе эксплуатации
3 ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ЖЕЛЕЗОКАЛИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1 Динамика изменения каталитических свойств
3.2 Влияние технологических параметров на изменения каталитических свойств
3.3 Каталитические свойства непромотированного оксида железа в реакции дегидрирования изоамиленов

4 ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ КАТАЛИЗАТОРОВ В ПРОЦЕССЕ ДЕГИДРИРОВАНИЯ ИЗОАМИЛЕНОВ
4.1 Дегидрирование изоамиленов на системе катализаторов с разноэффективной скоростью промежуточного окисления водорода
4.2 Дегидрирование изоамиленов с межслойным окислением водорода.
4.3 Поведение катализаторов межслойного окисления водорода в реакции окислительного дегидрирования изоамиленов
4.4 Обоснование эффективности МОВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время широкое применение в народном хозяйстве имеют синтетические полизопреновые каучуки (СКИ). Востребованность в СКИ связана с возможностью целенаправленного регулирования их свойств. СКИ являются альтернативой натуральным каучукам.
До 70 % от себестоимости СКИ составляет изопрен. Поэтому
рентабельность производства СКИ определяют затраты на производство мономера. Совершенствование процессов получения изопрена с применением доступного углеводородного сырья является актуальным.
Среди отечественных технологий промышленного синтеза изопрена наибольшее распространение получил способ двухстадийного дегидрирования изопентана, в основе которого лежат каталитические процессы. Значительную роль в формировании себестоимости мономера играют показатели эффективности каталитических процессов, которые напрямую зависят от свойств применяемых катализаторов.
Значительная доля затрат производства изопрена приходится на вторую стадию дегидрирования из-за относительно высоких энергетических вложений на создание требуемых термодинамических условий. На второй стадии процесс дегидрирования изоамиленов в изопрен протекает на неподвижном слое железокалиевого катализатора в присутствии водяного пара. Среди недостатков данной технологии - дезактивация катализатора и ограниченная термодинамикой конверсия. В последние десятилетия в отечественных и зарубежных работах рассматриваются различные пути смещения химического равновесия целевой реакции для интенсификации процесса дегидрирования олефинов и этилбензола. Однако предлагаемые способы повышения эффективности процесса имеют ряд технологических препятствий для внедрения в действующие промышленные установки. К тому же при подборе катализаторов для крупнотоннажной промышленности важным фактором является стоимость катализатора.

По мнению авторов работы [84], еще одна причина разрушения железооксидных катализаторов дегидрирования заключается в изменении степени окисления оксида железа в условиях дегидрирования (поскольку Ре20з восстанавливается до РезОд). Эти оксиды имеют различные морфологические характеристики. Для гематита Ре20з характерна гексагональная решетка, а для магнетита Ре304 кубическая. При промышленной эксплуатации слой катализатора испытывает значительные механические нагрузки потоков углеводородного сырья и водяного пара, которые способствуют разрушению кристаллической решетки при фазовых изменениях катализатора в условиях реакции. Не исключается, что эти явления приводят к разрушению гранул железооксидного катализатора и даже образованию катализаторной пыли [38, 84].
1.6 Катализаторы окисления водорода. Селективное окисление водорода, образованного в процессе дегидрирования
Разработка катализаторов окисления водорода при низких температурах проводится в основном для решения задач атомно-водородной энергетики, очистки отходящих газов от токсичных компонентов. При изучении реакции окисления зачастую в реакционной среде находятся в основном только компоненты целевой реакции.
При температуре реакции дегидрирования олефинов (более 500 °С) процесс окисления водорода протекает интенсивно без катализаторов. Однако в работах [103-106] установлено, что в среде водяного пара молекулы Н20 оказывают тушащее действие на атомы или радикалы некаталитического окисления (горения) водорода. В работе [103] замечено, что при разбавлении гремучей смеси инертным газом до 1:60 наиболее заметно тушащее действие Н20 на ранних стадиях реакции окисления. С учетом линейной скорости реакционного потока процесса дегидрирования изоамиленов и пониженного парциального давления компонентов описанный выше фактор не позволяет целенаправленно использовать кислород в процессе межслойного окисления водорода без