Разработка низкотемпературного катализатора парофазной дегидратации 1-фенилэтанола (метилфенилкарбинола)

• Автор: Шмелев, Илья Геннадьевич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Аналитический обзор литературы

1.1 Процессы дегидратации спиртов.

1.1.1 Термодинамика процесса.

1.1.2 Термическая дегидратация спиртов

1.2. Каталитическая дегидратация спиртов.

1.2.1. Парофазная дегидратация спиртов

1.2.2 Жидкофазная дегидратация спиртов

1.3 Кислотноосновные свойства поверхности оксида алюминия
1.3.1 Активные центры оксида алюминия
1.3.2. Льюисовские центры
1.3.3 Поверхностные ОН группы
1.3.4. Основные центры
1.4 Сила кислотных центров.
1.4.1 Реакции, протекающие на кислотных центрах различной силы
1.4.2 аиболее активные катализаторы и сила их кислотных центров.
1.4.3 Пути управления кислотной силой АОА.
1.4.4 Фазовый состав оксида алюминия
1.5 Пористая структура катализаторов
Выводы и постановка задачи
Глава 2. Влияние пористой структуры на каталитическую активность оксида алюминия
в реакции дегидратации МФК.
Глава 3. Влияние кислотноосновных свойств катализатора на активность в процессе дегидратации МФК.
3.1 Определение оптимального спектра кислотности
3.2 Влияние обработки солями металлов на активность катализатора в процессе дегидратации МФК.
3.3 Влияние обработки органическими и минеральными кислотами на кислотноосновные свойства катализатора и его активность в процессе дегидратации МФК.
3.4 Исследование кислотноосновных свойств и каталитической активности цеолитсодержащих катализаторов дегидратации Глава 4. Влияние обработки кислотами и солями металлов и цеолитами на
пористую струюуру оксида алюминия
Глава 5. Каталитические испытания модифицированных катализаторов дегидратации
5.1 Каталитическая активность образцов модифицированных солями цинка, растворами кислот, цеолитами
Выводы
Глава 6 Экспериментальная часть
6.1 Исходные вещества
6.2 Методы исследования
6.2.1 Определение массовой доли окиси натрия
6.2.2 Определение содержания оксида алюминия и оксида цинка
6.2.3 Определение степени кристалличности
6.2.4 ИК спектроскопические исследования
6.2.5 Определение удельной поверхности
6.2.6 Поромстрические измерения
6.3 Испытания катализаторов
6.3.1 Приготовление катализатора
6.3.2 Исследование каталитических свойств
6.4 Анализ углеводородов
Литература


ИКсиектроскопии, рентгенофазового анализа, адсорбционных и химических методов анализа. Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях различного уровня XV Международной конференции по химическим реакторам, Хельсинки, г, VI Российская конференция Механизмы каталитических реакций Москва , Региональный научнопрактический семинара РФФИ Пути коммерциализации фундаментальных исследований в области химии для отечественной промышленности Казань , III Всероссийская конференция молодых ученых Саратов . По теме диссертации опубликовано научных работ, из которых 5 статей в центральных академических журналах. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и изложена на 5 стр. Глава 1. Процессы дегидратации спиртов. Олефины находят широкое применение в различных областях промышленности, являясь ценным сырьем для получения различных полимеров, используясь в процессах алкилирования и получения ароматических соединений. В настоящее время основными способами получения олефинов являются процессы пиролиза и дегидрирования предельных углеводородов, а также дегидратация спиртов. Дегидратации спиртов это обычно одна из стадий многостадийных процессов синтеза различных органических соединений, начинающихся с окисления углеводородов. По сравнению с пиролизом, дегидратация менее энергоемкий процесс, протекающий со значительно большей конверсией и селективностью. Высокая селективность, сравнительная дешевизна и доступность катализаторов основные преимущества дегидратации по сравнению с процессом дегидрирования. Одним из способов получения стирола, основного мономера полимерной химии, является процесс газофазной дегидратации 1фенилэтанола, имеющего устоявшееся тривиальное название мстилфснилкарбинол МФК, которое будет использоваться далее по тексту, осуществленный на АО Нижнекамскнефтехим в начале х годов в составе совместного производства окиси пропилена и стирола, разработанный ВНИИ Олефин, спроектированный ГИПРО Каучук. Дегидратация спиртов может быть как термической, так и каталитической, последняя в свою очередь протекает в присутствии гетерогенных или гомогенных катализаторов, в жидкой или газовой фазе. Термодинамика процесса. Дегидратация спиртов является эндотермическим процессом, для его осуществления требуется постоянный подвод тепла. Эндотермический эффект составляет . Джмоль. Для компенсации тепловых затрат на превращение спирта в качестве теплоносителя в данном процессе используется водяной пар, который вводится в сырьевой поток в мольном соотношении 1. Падение температуры по слою катализатора составляет С. Рассмотрим дегидратацию МФК на АО Нижнекамскнефтехим в совместном получении окиси пропилена и стирола. Процесс каталитической дегидратации МФК, внедренный на предприятии аналогичен разработаному фирмой Ii I. А1 ГОСТ . Кроме водяного пара, используемого в существующей технологии, в качестве теплоносителя можно вводить водород или инертный газ, например, азот 47. Большой эндоэффект реакции затрудняет применение в качестве теплоносителя различных газов обладая низкой теплоемкостью они требуют больших значений объемной подачи. Кроме того, применение водяного пара в данном процессе позволяет уменьшить отложение продуктов олигомеризации стирола на поверхности катализатора 8, что позволяет увеличить межрегенерационный пробег и селективность процесса. На основании проведанных авторами 8, экспериментов был сделан вывод, что наиболее оптимальными условиями проведения реакции, при которых наблюдается максимальная конверсия спирта и наиболее высокая селективность температура 00 С и мольное соотношение НМФК 1. В то же время было показано, что при изменении соотношения Н МФК 0. При температу рах менее 0С стирол образуется через дифенилдиэтиловый эфир ДФДЭ маршрут 1,2, а при высоких свыше 0С напрямую маршрут 3. Высокое содержание в продуктах реакции эфиров отмечено рядом авторов, проводивших дегидратацию спиртов при низких температурах 00С на различных катализаторах 7, что подтверждает вышеуказанную схему протекания процесса.