Получение диизопропилового эфира путем каталитической конденсации изопропанола на гетерополисоединениях

• Автор: Лавриненко, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Способы получения изопропилового спирта.

1.1.1 Процесс с использованием гетерогенизированной фосфорной кислоты.

1.1.2 Процесс с использованием ионообменных смол

1.1.3 Перспективные катализаторы гидратации пропилена.

1.1.3.1 Катализаторы на основе оксидов металлов и их солей

1.1.3.2 Катализаторы гидратации на основе цеолитов

1.3.3.4 Катализаторы гидратации на основе гетерополикислот

1.2 Катализаторы дегидратации изопропилового спирта с целыо получения

диизопропилового эфира
1.3. Гетеропол и кислоты
1.3.1 Структура и строение гетерополикислот.
1.3.1.1 Первичная структура.
1.3.1.3. Вторичная структура
1.3.1.4. Третичная структура
1.3.2. Термическая стабильность ГПК.
1.3.3 ЯМР спектроскопия.
1.3.3.1 Твердофазная НЯМР спектроскопия.
1.3.3.2 РЯМРспектроскопия.
1.3.4 Нанесенные гетерополикислоты
1.3.5 ИКспектроскопия с Фурьепреобразованием ИКФП.
1.3.6 Кислотные и каталитические свойства гетерополикислот
1.3.7 Катализаторы на основе гетерополисоедипений.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Характеристика исходных реагентов и продуктов.
2.2 Катализаторы и методика их приготовления
2.3 Аппаратурное оформление для изучения активности катализаторов
2.4 Методика проведения каталитических опытов.
2.5 Методика активации катализаторов.
2.6 Методики исследования состава продуктов и их идентификации. Газожидкостной хроматографический анализ.
2.7 Методика ИК спектроскопии
3. РАСЧЕТ ТЕРМОДШ1АМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ ИЗОПРОПИЛОВОГО СПИРТА
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
4.1 Влияние основных факторов на каталитические превращения изопропилового спирта
4.1.1 Влияние состава ГПК
4.1.2 Влияние концентрации ГПК на поверхности носителя на активность катализаторов..
4.1.3 Влияние температуры реакции на выход ДИПЭ.
4.1.4 Влияние концентрации воды на превращение изопронанола
4.1.5 Влияние концентрации пропилена.
4.1.6 Влияние парциального давления изопропанола и времени контакта на каталитические превращения ИПС.
4.2 Исследование превращения изопропилового спирта.на НзРУо8Ю
методом ИКФурье спектроскопии.
4.2.1 Спектры индивидуальных 8Ю2, з4 и нанесенного . катализатора НУо8Ю2
4.2.2 Взаимодействие изопропилового спирта с нанесенным катализатором Н3РУ4 8Ю2.
4.3 Механизм и кинетическая модель превращения изопропанола на катализаторах содержащих ГПС
4.4 Принципиальная технологическая схема получения диизопропилового эфира из пропилена иили изопропанола с рециркуляцией пропилена на стадию синтеза спирта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Принципиальное решение этих вопросов было достигнуто путем создания производства т. МТБЭ, метилтретамиловый эфир МТАЭ, этилтретбутиловый эфир, диизопропиловый эфир, низшие спирты метанол, этанол и др. В результате замещения части токсичных ароматических углеводородов и летучих компонентов на оксигенаты можно снизить концентрацию вредных выбросов, а также обеспечить заметное увеличение октанового числа , полноты сгорания топлив уменьшение содержания СО и СНх в выхлопных газах и снижение их испаряемости при хранен и и и транспортировке по сравнению с традиционным топливом. Так, при содержании в бензине связанного кислорода 2,7 масс. СО в отходящих газах снижается до , а СНХ до . Поэтому в настоящее время в развитых странах регламентировано содержание связанного кислорода в бензине на уровне 2,7 масс. Однако повышенная упругость паров спиртов и их сродство к воде делают этанол и метанол менее привлекательным по сравнению с простыми эфирами. Новые источники кислородсодержащих добавок будут играть в будущем значительную роль, поскольку нефтеперерабатывающие заводы не могут произвести достаточное количество третичных олефинов на установках каталитического флюидкрекинга для их этерификации, чтобы удовлетворить экологические требования к бензинам. Спирты, такие как этанол и изопропиловый спирт ИПС, имеют повышенное объемное содержание кислорода по сравнению с простыми эфирами, но их высокая упругость паров и высокая растворимость в воде затрудняют их транспортирование по трубопроводам, что снижает их привлекательность для компаундирования бензинов. Наиболее эффективными кислородсодержащими добавками вреформулированные бензины являются простые эфиры, содержащие 56 атомов углерода метилтретбутиловый эфир МТБЭ, этилтретбутиловый эфир ЭГБЭ, мстилтретамиловый эфир МТАЭ шдиизопропиловый эфир ДИПЭ. Это обусловлено рядом причин высокое октановое число дорожное 2 0, хорошая растворимость в бензине и низкая растворимость в воде 14 масс. Свойства простых эфиров С5Сс представлены в таблице 1. Содержание кислорода, масс. Мировые заводы по производству МТБЭ, основанные на объединении технологий изомеризации нбутана, дегидрирования изобутана и этерификации, могут в некоторой степени удовлетворить этот спрос, однако для них требуются большие капиталовложения. Весьма перспективной добавкой к автомобильным бензинам является диизопропиловый эфир ДИПЭ 4. ДИПЭ представляет собой высокооктановую дорожное октановое число 5 кислородсодержащую добавку с низкой упругостью паров по Рейду 0, атм. МТБЭ и метилтретамиловый эфир МТАЭ. Диизопропиловый эфир выгодно отличается от других эфиров гораздо большей доступностью олефинового сырья ресурсы пропилена в несколько раз превышают ресурсы изобутилена и изоамиленов. Кроме олефинов каталитического крекинга, можно использовать пропилен из процессов пиролиза, отходы производства ацетона и изопропанола. Следовательно, ДИПЭ можно получать практически на любом нефтеперерабатывающем заводе, независимо от внешних источников низших спиртов, вместо которых используется вода. Таким образом, ДИПЭ представляет собой перспективный заменитель МТБЭ, выгодно отличающийся от последнего отсутствием токсичности, пониженной летучестью и меньшей стоимостью производства. Существенное отличие сырья для производства ДИПЭ обусловливает более жесткие условия синтеза, поскольку пропилен обладает меньшей реакционной способностью, чем изоолефины. Обычно синтез ДИПЭ в присутствии цеолитных катализаторов проводят при 00С под давлением до МПа процесс фирмы i 5. Повидимому, более перспективным является двухстадийный способ, в котором на 1й стадии гидратации пропилена образуется изопропанол, конденсирующийся на 2й стадии с образованием ДИПЭ. Целью данной работы является разработка научных основ процесса каталитической конденсации изопропанола в диизопропиловый эфир. В соответствии с задачей исследования в литературном обзоре будут рассмотрены катализаторы для получения изоиропанола и ДИПЭ, а также представлены физические и каталитические свойства гетерополикислот и катализаторов на их основе.