Дегидрирование метилбутенов в изопрен с использованием оксидных железокалиевых катализаторов

• Автор: Бокин, Алексей Иванович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 105 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.В

1.1. Способы получения изопрена

1.2. Кинетические закономерности и равновесие реакций, протекающих при дегидрировании углеводородов С.

1.3. Оксидные железокалиевые катализаторы

дегидрирования

1.4. Технологическое оформление процессов

дегидрирования

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

ЖЕЛЕЗОКАЛИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ

2.1. Физикохимические и эксплуатационные свойства железокалиевых катализаторов.
2.2. Изучение процесса дезактивации железокалиевых катализаторов
ГЛАВА 3. ДЕГИДРИРОВАНИЕ МЕТИЛБУТЕНОВ В РЕАКТОРАХ
С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА
3.1. Исследование кинетических закономерностей процесса
дегидрирования на катализаторе КИ
3.2. Математическая обработка экспериментальных данных
и разработка кинетической модели
3.3. Анализ процесса дегидрирования мстилбутснов
на математической модели
3.4. Определение оптимальных режимов процесса
получения изопрена
ГЛАВА 4. ГМЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
4.1. Методика исследования каталитических свойств
катализаторов в процессе дегидрирования метилбутенов.
4.2. Методики приготовления и анализа
оксидных железокалиевых катализаторов
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Процесс дегидрирования метилбутенов в присутствии оксидных железокалиевых катализаторов обладает целым рядом преимуществ по сравнению с дегидрированием на ранее использовавшихся фосфатных катализаторах ИМ, ИМ и др. Вопервых, фосфатные катализаторы требовали окислительной регенерации через каждые мин дегидрирования метилбутенов. Железосодержащие катализаторы работают без не от 0 до ч. Отсутствие часто проводимой стадии регенерации позволило упростить управление процессом. Непрерывная работа блоков дегидрирования метилбутенов стабилизировала режим работы печей, увеличился их межремонтный пробег. Перевод систем дегидрирования на оксидные железокалиевые катализаторы позволил снизить содержание полимеризующихся микропримесей и ликвидировать стадию отмывки контактного газа дизельным топливом. Продолжительность эксплуатации катализатора марки КИ в дегидрировании метилбутенов на блоках дегидрирования метилбутенов ЗЛО Каучук достигает 0 ч. Несмотря на перечисленные выше достоинства процесса с применением жслезокалиевых катализаторов, он остается дорогим и энергомким. Чтобы он стал экономически выгодным, необходимо увеличить конверсию метилбутенов Хи до . Поэтому совершенствование железокалиевых катализаторов и процесса дегидрирования метилбутенов на них является важной и актуальной задачей. Проведенные исследования процесса дегидрирования метилбутенов на оксидных жслезокапиевых катализаторах позволили разработать катализатор КД и наработать его опытнопромышленную партию. Предложенный катализатор обеспечивает при 0С, скорости подачи жидкого сырья 1ч1 и мольном разбавлении сырья водяным паром 1 степень превращения метилбутснов на уровне мас. Показано, что присутствие в смеси метилбутенов додецилмеркаптана более 0, мас. Э приводит к необратимой дезактивации катализатора К И уже через несколько десятков часов эксплуатации. Установлено, что присутствие в смеси метилбутенов дихлорэтана более 0,1 мас. С1 вызывает необратимую дезактивацию катализатора КИ через часа дегидрирования метилбутенов, так как дихлорэтан ускоряет процесс удаления калия из катализатора и усиливает кислотные свойства поверхности последнего. Впервые проведено детальное исследование кинетических закономерностей дегидрирования метилбутенов на промышленном катализаторе КИ. Выделены групповые компоненты, на основе которых разработана кинетическая модель процесса. Предложена четырехстадийная схема дегидрирования, которая включает в себя обратимые стадии дегидрирования изопентана в метилбутены и метилбутенов в изопрен, необратимую стадию, связанную со скелетными превращениями и образованием кокса, а также необратимую стадию удаления кокса при взаимодействии с водяным паром. Найдены численные значения кинетических параметров дегидрирования метилбутенов, позволяющие описать опытные данные в пределах погрешности количественного анализа. Разработана принципиально новая математическая модель процесса дегидрирования метилбутенов в изопрен в адиабатическом проточном реакторе с неподвижным слоем катализатора, учитывающая изменение числа молей реакционной газовой смеси и процессы дезактивации и одновременно протекающей регенерации катализатора. На основе математической модели проведен вычислительный эксперимент и найдены зависимости выхода изопрена при вариации режимных параметров скорости подачи метилбутенов, мольного разбавления сырья водяным паром, температуры на входе в реактор. Проведена оптимизация процесса в адиабатическом реакторе и найдены режимные параметры, обеспечивающие необходимую производительность процесса по изопрену. ГЛАВА 1. Синтез изопрена из ацетона и ацетилена был впервые осуществлен академиком А. Е. Фаворским 2. Процесс состоит из трех стадий. СН3ССНСН2 СН2ССНСН2 Н
Метод был реализован в опытнопромышленном масштабе в Ленинграде. В году производство изопрена из ацетилена и ацетона было осуществлено в Италии фирма Анич. К преимуществам метода относится высокое качество получаемого изопрена, к недостаткам многостадийность, а также известные технологические трудности, характерные для всех синтезов на основе ацетилена.