Синтез ацетальдегида каталитическим дегидрированием этилового спирта

• Автор: Нугманов, Евгений Рашидович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 209 с. : ил.

Введение.

1. Литературный обзор

1.1. Производство этилового спирта.

1.1.1. Масштабы и мировые тенденции производства этанола.

1.1.2. Перспективы производства биоэтанола.

1.2. Применение ацетальдегида

1.2.1. Промышленные процессы переработки ацетальдегида.

1.2.1.1. Получение уксусной кислоты

1.2.1.2. Получение уксусного ангидрида.

1.2.1.3. Получение этилацетата.

1.2.1.4. Получение бутанола1

р 1.2.1.5. Получение глиоксаля
1.2.1.6. Получение пентаэритрита.
1.2.1.7. Получение 3метилпиридина.
1.2.1.8. Получение 4фенилпиридина.
1.2.2. Перспективные направления переработки ацетальдегида.
1.2.2.1. Получение уацетопропилацетата. .
1.2.2.2. Получение винилацетата
1.2.2.3. Получение Ыэтилдиизопропиламина
1.2.2.4. Получение тримера монохлорацетальдегида.
1.2.2.5. Получение трихлорацетилхлорида
1.2.2.6. Получение лактатов
1.3. Методы получения ацетальдегида
1.3.1. Промышленные способы производства ацетальдегида.
1.3.1.1. Прямое каталитическое окисление этилена.
1.3.1.2. Гидратация ацетилена
1.3.1.3. Окисление этанола.
1.3.2. Альтернативные методы получения ацетальдегида.
1.3.2.1. Гидроформилирование метанола и метилацетата
1.3.2.2. Гидрирование уксусного ангидрида и уксусной кислоты.
1.3.2.3. Конверсия этилхлорформиата
1.3.2.4. Гидролиз винилацетата.
1.3.2.5. Взаимодействие ацетилена и гликоля
1.3.2.6. Паровое окисление диэтилового эфира
1.3.2.7. Разложение диэтилкарбоната
1.3.2.8. Окислительное дегидрирование этанола
1.4. Синтез ацетальдегида дегидрированием этилового спирта
1.4.1. Термодинамика процесса дегидрирования этанола.
1.4.2. Кинетика процесса дегидрирования этанола
1.4.3. Сведения о механизме превращений этанола и ацетальдегида
1.4.4. Катализаторы процесса дегидрирования этилового спирта.
1.4.4.1. Активный компонент и промотирующие добавки
1.4.4.2. Влияние носителя на свойства катализатора
1.4.5. Технологическое оформление процесса дегидрирования этанола.
1.5. Углеродуглеродный композиционный материал сибунит.
1.5.1. Получение сибунита.
1.5.2. Свойства сибунита
1.5.3. Области применения сибунита
2. Экспериментальная часть
2.1. Методика проведения эксперимента.
2.1.1. Описание лабораторной установки
2.1.2. Анализ жидких продуктов
2.1.3. Анализ газообразных продуктов
2.2. Приготовление катализаторов
2.2.1. Используемые носители
2.2.2. Методика приготовления катализаторов.
2.3. Методы исследования катализаторов
2.3.1. Определение удельной поверхности.
2.3.2. Определение состояния активного компонента катализатора методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.
3. Обсуждение результатов.
3.1. Изучение влияния природы носителя на процесс превращения этилового спирта.
3.1.1. Превращение этилового спирта в присутствии носителей различной природы.
3.1.2. Превращение этилового спирта в присутствии медьсодержащих катализаторов на основе носителей различной природы.
3.2. Определение оптимальной объмной скорости подачи сырья и выявление области протекания процесса.
3.3. Изучение влияния содержания активного компонента в катализаторе на основе сибунита на показатели процесса дегидрирования этанола
3.4. Изучние влияния предварительной обработки медьсодержащих каталитических систем на основе сибунита на показатели процесса дегидрирования этанола.
3.4.1. Изучение влияния условий прокаливания катализаторов на показатели процесса дегидрирования этанола
3.4.2. Изучение влияния условий восстановления катализаторов на показатели процесса дегидрирования этанола
3.5. Изучение стабильности медьсодержащих каталитических систем на основе сибунита в процессе дегидрирования этанола.
3.6. Изучение влияния промотирующих добавок на свойства медьсодержащих катализаторов на основе сибунита в процессе дегидрирования этанола в ацетальдегид
4. Рекомендации по технологическому оформлению процесса синтеза ацетальдегида дегидрированием этанола
Выводы
Список литературы


Общий объм этанола, производимого в России, оценивается примерно в 2,5 млрд. Однако из них составляют спиртные напитки, производящиеся из самого разнообразного сырья зерна, фруктов, сыворотки, вина и патоки , хотя для производства топливного биоэтанола в России имеется достаточно серьзная сырьевая, технологическая и промышленная база. В России сосредоточенно примерно мировых запасов древесины. При этом, помимо используемой в строительстве, деревообрабатывающей и целлюлознобумажной отраслях, имеются значительные ресурсы малоиспользуемой низкосортной древесины лиственных пород и некондиционной древесины, к которой относится переспелая, а также пораженная фитовредителями и пожарами древесина. Кроме того, при лесозаготовке и переработке древесины образуются так называемые вторичные древесные материалы ветки, опилки, стружки и др. Все эти ресурсы древесной биомассы создают надежную сырьевую базу для альтернативного производства биоспирта. Таким образом, производство этанола, резко возросло в х годах за счт ферментативного биоэтанола под влиянием Бразильской программы Ргоа1соо1 и Американской СазоЬо1 и бурно росло до середины х рис 3. Однако дальнейший рост выпуска биоэтанола сильно зависит от развития топливноспиртового рынка. Наибольшее повышение производства этилового спирта ожидается в США изза введения закона о возобновляемых видах топлива. Устойчивые тенденции роста сохранятся и в Бразилии, главным образом благодаря увеличению экспорта спирта. По прогнозам промышленников годовой спрос на этанол в
течение следующих лет достигнет ,6 млрд литров . Топливный П Промышленный в Питьевой Рис. Растительная биомасса является постоянно возобновляемым источником органического сырья, ежегодный прирост которого намного перекрывает годовые потребности человечества в топливе и химических продуктах. Из компонентов растительной биомассы можно получать не только весь ассортимент продуктов современного нефтехимического синтеза, но и уникальные природные соединения, такие как биологически активные вещества. По данным сайта , Компания , . Отходы и побочные продукты также могут служить сырьм для биологической переработки, что позволяет создать полностью безотходную технологию 6. Производство этилового спирта микробиологическим способом ведтся по давно устоявшейся технологии, основанной на дрожжевом сбраживании свободными клетками гидролизатов, фементолизатов крахмала и мелассы. В качестве сырья может быть использован широкий набор углеродсодержащих материалов, в зависимости от вида которых, процессы получения этанола отличаются стадиями обработки субстрата и культурами продуцентов этилового спирта. Общая схема получения этилового спирта на различных субстратах представлена на рис. Рис. Схема микробиологической переработки углеводсодержащих субстратов 6. Важнейшим направлением развития спиртовой отрасли является повышение эффективности производства, увеличение выхода и качества целевой продукции и снижение е себестоимости . При производстве этилового спирта из зерновых культур в качестве исходного сырья чаще всего используют пшеницу, рожь и ячмень. Однако в последние годы углеводородный состав зернового сырья значительно изменился за счт увеличения в нм некрахмалистых полисахаридов целлюлозы, гемицеллюлозы и гуммивеществ. Переработка этих веществ зерна может позволить получить дополнительного выхода готового продукта . На этом фоне актуальным и перспективным направлением в совершенствовании технологии производства спирта становится рациональное использование всех высокомолекулярных полимеров зернового сырья. Их эффективное использование, а вместе с тем и повышение выхода спирта возможно с помощью применения новых комплексных ферментных препаратов . На активность ферментативных процессов огромное влияние оказывают различные факторы , температура, концентрация среды, наличие в ней активаторов и ингибиторов, продолжительность проведения биохимических процессов и для обеспечения нормального протекания ферментативного гидролиза необходимо создание оптимальных условий действия ферментов.