Алкилирование бензола этиленом, трансалкилирование бензола диэтилбензолами и диспропорционирование этилбензола на цеолитных катализаторах, перспективных для промышленных процессов

• Автор: Герзелиев, Ильяс Магомедович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Каталитический синтез этилбензола алкилированием бензола этиленом

1.1.1. Общие сведения о реакции алкилирования бензола этиленом и химические превращения реагентов в ее условиях
1.1.2. Алкилирование бензола этиленом в присутствии гомогенных кислотных катализаторов.
1.1.3. Алкилирование бензола этиленом с использованием твердых некристаллических кислотных катализаторов на основе минеральных и полимерных материалов

1.1.4. Алкилирование бензола этиленом на цеолитсодержащих катализаторах

1.1.4.1. Алкилирование бензола этиленом с использованием катализаторов на основе среднепористых цеолитов.
1.1.4.2. Алкилирование бензола этиленом с использованием катализаторов на основе крупнопористых цеолитов.
1.1.4.3. Алкилирование бензола этиленом с использованием цеолитов с комбинированной микромезопористой структурой

1.1.4.4. Цеолитные катализаторы без связующих веществ

1.1.4.5. Кислотные центры цеолитов и механизм реакции алкилирования бензола этиленом на цеолитсодержащих катализаторах.
1.2. Каталитический синтез этилбензола трансапкилированием бензола диэтилбензолами
1.2.1. Трансалкилирование переалкилирование бензола диэтилбензолами и диспропорционирование этилбензола
1.3. Современные промышленные процессы синтеза этилбензола.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Характеристика используемого сырья
2.2. Методики приготовления катализаторов
2.2.1. Катализаторы алкилирования бензола этиленом.
2.2.2. Катализаторы трансалкилирования бензола диэтилбензолами
2.2.3. Катализаторы диспропорционирования этилбензола на основе
цеолита типа пентасил
2.3. Методики физикохимического исследования
2.3.1. Химический анализ.
2.3.2. ИКспектроскопия
2.3.3. Хроматомассспектрометрия
2.3.4. Термопрограммированная десорбция аммиака
2.4. Каталитический эксперимент.
2.4.1. Проточная каталитическая лабораторная установка
2.4.2. Описание пилотной установки и методика проведения экспериментов
2.4.3. Проверка методики каталитического эксперимента на
воспроизводимость.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Алкилирование бензола этиленом на цеолитных катализаторах
3.2. Трансалкилирование бензола диэтилбензолами
3.3. Диспропорционирование этилбензола.
3.4. Некоторые аспекты механизма реакции алкилирования бензола этиленом.
3.5. Технологические аспекты процессов алкилирования бензола этиленом, трансалкилирования бензола диэтилбензолами и диспропорционирования этилбензола и цеолитных катализаторов для них
3.5.1. Алкилирование бензола этиленом на цеолитных катализаторах.
3.5.2. Трансалкилирование бензола диэтилбензолами
3.5.3. Регенерация катализаторов.
3.5.4. Диспропорционирование этилбензола.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Отработка процессов с получением опытных партий веществ и материалов г. ФриделяКрафтса. Традиционно принято, что в присутствии катализаторов кислотной природы она протекает по ионному механизму через промежуточное образование карбокатиона и последующее электрофильное замещение водорода в бензольном кольце на этильный радикал рис. НгССН,
Рис. Реакцию проводят либо как газофазную при температурах С, либо как жидкофазную при температурах 0С. Реакция является обратимой. Равновесный выход этилбензола возрастает с увеличением мольного избытка бензола и с повышением давления. Реакции алкилирования являются последовательными и происходят с большим выделением тепла , . Содержание алкилбензолов в продукте алкилирования бензола определяется термодинамическим равновесием и зависит от молярного соотношения бензолэтилен в сырье . Чтобы снизить выход полиалкилбензолов, алкилирование бензола, как правило, ведут при соотношениях в сырье СбНС2Н4 3. Помимо образования полиалкилбензолов, на кислотных каталитических центрах может происходить целый ряд других побочных превращений реагентов это реакции диспропорционирования этилбензола, олигомеризации этилена, деструкции алкильных групп и смолообразования 3, . При повышении температуры может идти деструкция алкильных групп и образование ксилолов. Таким образом, состав реакционного продукта при алкилировании бензола этиленом довольно сложен и чаще определяется кинетическими факторами, чем термодинамическим равновесием, поэтому существенно зависит от избирательности катализатора. С ых годов весьма широкое применение в качестве катализатора для алкилирования бензола этиленом приобрел хлорид алюминия. Технологии получения этилбензола в присутствии А1С1з были разработаны рядом фирм процессы , ii, i i, . Этилбензол производили жидкофазным методом в мягких условиях при температурах С, под давлением 0,,7 МПа, при низких мольных отношениях бензола к этилену от 2 до 3,5. Наиболее широко был распространен процесс к г. С применением хлорида алюминия до х гг. Сегодня на долю таких технологий приходится менее всего мирового производства этого продукта нефтехимии фирмы , i i, x. Постепенный отказ производителей от процессов с применением II3 связан с высокой коррозионной активностью этого катализатора, его чувствительностью к малейшим примесям в олефинах, а также со сложностями отделения продуктов реакции от гомогенного катализатора такой процесс сопровождается образованием большого количества агрессивных стоков 6, , , что создает ряд технологических и экологических проблем. В связи с этим, в настоящее время существует тенденция по замене этих традиционных катализаторов алкилирования бензола на твердые гетерогенные кислотные катализаторы . Первые твердые кислотные катализаторы, представляющие собой аморфные алюмосиликатные гели, были использованы в х годах в парофазном процессе производства этилбензола . Технологию разработала фирма . Алкилирование бензола осуществляли при 0С под высоким давлением 6,3 МПа при мольном соотношении реагентов бензолэтилен, равном 4. Но изза довольно низкой производительности процесс не выдержал конкуренции с технологиями на основе гомогенного катализатора II3. В ые годы американская фирма предложила использовать вместо гомогенных катализаторов нанесенные кислотные катализаторы 3I для жидкофазного процесса и Н3Р на кизельгуре для газофазного процесса , . Этилбензол, высокой степени чистоты, получали с выходами . Но изза частичного уноса активного компонента эти катализаторы довольно быстро дезактивировались, и возникали проблемы с коррозией. Работы по созданию нанесенных кислотных гетерогенных контактов и катализаторов на основе аморфных алюмосиликатов для алкилирования бензола возобновились в ые гг. Так, в г. А в году мексиканские и французские химики опубликовали совместную статью, в которой сообщили о синтезе нового катализатора на основе фторированного оксида алюминия . А водным раствором фторида аммония с последующей специальной термообработкой. Этот катализатор характеризовался высоким содержанием бренстедовских кислотных центров на поверхности.