Усовершенствование промышленного процесса гидрирования фурфурола и масляных альдегидов и утилизация кубового остатка производства бутиловых спиртов

• Автор: Рахматуллина, Фания Талхинична
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Фурановые соединения, области их применения и технология гидрирования фурфурола в аметилфуран.

1.1.1. Фурановые соединения и области их применения.

1.1.2. Гидрирование фурфурола в продукты реакции

1.1.3. Технология гидрирования фурфурола в фурфуриловый спирт и аметилфуран .

1.2. Основы технологии гидрирования масляных альдегидов в бутиловые спирты спирты и пути утилизации отходов производства.
1.2.1. Химия и технология переработки кубовых остатков производства бутиловых спиртов

1.2.2. Катализаторы гидрирования масляных альдегидов в бутиловые спирты . .

1.2.3. Кинетика и механизм реакции гидрирования масляных альдегидов

1.3. Гетерогенный катализ.
1.3.1. Основные особенности катализа
1.3.2. Энергия кристаллов и химических связей.
1.3.3. Сорбция и геометрическая структура катализаторов.
1.3.4. Основные особенности переходного состояния.
1.3.5. Энергия промежуточного взаимодействия атомов с катализатором.
1.3.6. Водород и кристаллическая структура катализаторов
1.4. Катализаторы процесса этерификации фталевого ангидрида спиртами С
в пластификаторы
Выводы и предложения к главе 1.
Глава 2. Экспериментальная часть. Методики исследования.
2.1. Характеристика исходных веществ, продуктов реакции
2.2. Катализаторы и способы их приготовления
2.3. Описание лабораторных установок и методики проведения эксперимента. .
Глава 3. Закономерности гидрирования фурфурола на медном катализаторе
3.1. Исследование кинетики реакции
3.2. Адсорбция на катализаторах типа восстановленной металлической меди и НТК
3.3. Диффузия водорода в металлах.
3.4. Активация молекулы водорода и карбонильной группы молекулы фурфурола
3.4.1. Активация молекулы Нг
3.4.2. Активация карбонильной группы молекулы фурфурола.
3.5. Кинетика и технология гидрирования фурфурола.
3.5.1. Особенности гидрирования фурфурола в аметилфуран в промышленных полочных реакторах
3.5.2. Оптимизация реакторного блока гидрирования фурфурола в сильван.
3.5.3. Математическое описание параллельнопоследовательной реакции гидри рования фурфурола и промышленное освоение комбинированной загрузки полочного реактора катализаторами различной активности
Выводы и предложения к главе 3
Глава 4. Закономерности гидрирования масляных альдегидов в бутиловые спирты
4.1. Исследование состояния адсорбциидесорбции Н2 на поверхности сплав
ного никелевого катализатора.
4.2. Кинетика гидрирования масляных альдегидов.
4.3. Механизм каталитического гидрирования масляных альдегидов в бутило
вые спирты.
4.3.1. Влияние температуры процесса и давления водорода на структуру проме жуточного каталитического комплекса и скорость гидрирования карбо пильной группы масляного альдегида.
4.3.2. Реакционный комплекс на основе гидридной формы никеля и карбониль
ной группы масляного альдегида.
Выводы и предложения к главе 4.
Глава 5. Химия и технология синтеза пластификаторов из фталевого ангидрида и спиртов 0, выделенных из кубового остатка производства бутиловых спиртов
5.1. Пути утилизации кубовых остатков бутиловых спиртов
5.1.1. Синтез фталатных пластификаторов с использованием спиртов Се, вы деленных из продуктов гидрирования кубовых остатков бутиловых спир
5.1.2. Синтез фталатных пластификаторов из фракции спиртов Се, выделенных
из кубового остатка бутиловых спиртов.
5.1.2.1. Исследование влияния количества катализатора на реакцию этерифика
5.1.2.2. Исследование влияния температуры.
5.1.2.3. Исследование влияния состава катализатора
5.1.2.4. Исследование влияния типа катализатора на скорость этерификации и цветность эфирасырца
5.1.2.5. Промышленное освоение технологии получения фталатных пластифика торов.
Выводы и предложения к главе 5.
Выводы и предложения.
Список литературы


Кроме того, в подогревателях сырьевой смсси и в кубах ректификационных колонн происходит сильная полимеризация фурфурола, происходят потери сильвана со сдувками водорода. В реакторе зерна катализатора полностью разрушаются на первых трех и частично на 4й и 5й полках реактора до пылевидного состояния. Указанные недостатки в работе установки и катализатора приводили к существенному повышению образования отходов в виде смол, и, как результат, повышению себестоимости получаемого сильвана. На Белгородском витаминном комбинате БВК процесс гидрирования фурфурола в сильван проводится в трубчатом теплообменнике, трубное пространство которого заполнено скелетным алюмомедным катализатором Ренея В теплообменнике теплоноситель дифинил циркулирует по межтрубному пространству. Реактор в реакции гидрирования фурфурола в сильван полезно работает только на от общего времени цикла, остальное время составляют подготовительные операции. В табл. БВК. Из данных табл. Анализ такого отработанного катализатора показал, что в нем содержится до масс. Выгрузка осмоленного катализатора является трудоемкой ручной операцией. Указанные недостатки существенно повышают эксплуатационные расходы производства сильвана и количество отходов производства 4, 5. Рис. Рис. Зависимость энергии диссоциации от энергии сцепления. Таблица 1. Условия Т К, Р0,0, мПа, скорость подачи жидкости фурфурола 1,4 5 м3с, Н2м3с. Продолжительность непрерывной работы катализатора, ч Состав органическс ФУ1 го слоя продуктов гидрирования рфурола, масс. Процент превра щения фурфу рола, масс. Практически все известные и тем более эксплуатирующиеся в промышленном масштабе схемы и установки процесса оксосинтсза в качестве основного выпускают спирты, соответствующие но числу углеродных атомов альдегидам, получаемым при гидроформилировании. Все известные технологические схемы процесса оксосинтсза включают в себя в качестве одной из основных стадий узел каталитического гидрирования масляных альдегидов в бутиловые спирты. Принципиально реакция гидрирования масляных альдегидов, полученных при гидроформилировании олефинов, может осуществляться гомогеннокаталитически в присутствии катализатора гидроформилирования с использованием той же газовой смеси синтезгаз или же с использованием других гомогенных катализаторов. Однако на практике процесс гидрирования осуществляют почти всегда отдельно, с использованием гетерогенных катализаторов. Объясняется это, прежде всего, тем, что гомогенное гидрирование альдегидов в присутствии карбонилов кобальта идет слишком медленно. Небольшие скорости реакции вызывают необходимость в большом времени контакта и сравнительно высоких температур, а эго обстоятельство способствует протеканию побочных реакций и, следовательно, недостаточно высокому выходу целевого продукта. В то же время гетерогеннокаталитическое гидрирование может быть осуществлено с практически количественным выходом бутиловых спиртов и высокой производительностью реакторов. При гидроформилировании пропилена наряду с масляными альдегидами образуется до побочных продуктов простые и сложные эфиры, ацетапи, альдоли, ди и тримеры альдегидов и т. В связи с этим поступающее на стадию гидрирования сырье представляет собой смесь масляных альдегидов и указанных выше побочных продуктов. Однако, поскольку основная реакция в этом весьма сложном процессе
2 2
при подборе катализаторов и параметров процесса, изучении кинетики и механизма исходят прежде всего из необходимости получить оптимальные условия именно для этой реакции и осуществить се с оптимальными результатами. Кубовый остаток бутиловых спиртов КОБС представляет собой смесь различных кислородосодержащих соединений. Механизм образования его еще не изучен до конца. Анализ продуктов реакции показывает, что в процессе оксосинтеза проходят различные классы химических превращений с образованием кислородосодержащих соединений. Сопряженная с двойной связью карбонильной группы С0 связь СС не вступает в реакцию гидроформилирования и, следовательно, не дает бифункциональных побочных соединений.