Получение кислородсодержащих производных метана из метанола и синтез-газа на нанесённых катализаторах

• Автор: Сенников, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Литературный обзор

1.1. Катализаторы переработки метанола до метилформиата

1.2. Катализаторы переработки метанола до формальдегида

1.3. Механизм поверхностных превращений метанола на гетерогенных катализаторах

2. Методика эксперимента

2.1. Определение каталитических свойств модельных образцов

в реакции разложения метанола

2.2. Методика определения удельной поверхности меди

2.3. Определение концентрации формальдегида

2.4. Изучение механизма поверхностных превращений методами ИКспектроскопии
3. Приготовление катализаторов
4. Исследование каталитических свойств модельных образцов
4.1. Разложение метанола на медьсодержащих катализаторах Си0А Си0 КА
4.2. Разложение метанола на молибденсодержащих катализаторах
4.3. Формирование катализатора в реакционной среде нестационарный режим
4.4. Влияние состава синтезгаза на селективность реакции конверсии метанола
4.5. Механизм поверхностных превращений при конверсии метанола
4.6. Выбор катализаторов и условий проведения процесса получения метилформиата и формальдегида
5. Описание технологической схемы приготовления катализаторов
6. Построение технологической схемы получения продуктов конверсии метанола
Основные результаты и выводы
Список литературы


Наибольшую активность показал катализатор с соотношением кремния к алюминию -. В литературе описана также дегидратация метанола в диметиловый эфир в присутствии модифицированного кислотными добавкам каолина при атмосферном давлении и 3-3 °К. При температурах 3-3 °К степень конверсии МеОН превышает % []. Активными катализаторами получения диметилового эфира дегидратацией метанола являются фосфаты циркония А2г2(Р)з, В0^г2(РО4)з, варьирование химического состава каркасных соединений позволяет регулировать выход целевого продукта []. Следует отдельно отметить процесс разложения метанола на Н3РМ2О*хН2О, Н3Р? Н и НбРМо6Убо*хН под действием импульсов излучения ИК лазера на С (температура 3 К; давление 1 атм; газовая смссь 5% метанола и N2; волновое число лазерного излучения см'1; 0 импульсов излучения с периодом следования 5с). Адсорбция метанола происходит как в молекулярном, так и в разложенном состоянии. С2Н4, С3Н6, С3Н8, С4Н8 и диметило-вый эфир. Эти же продукты образуются при термическом поверхностном разложении метанола, но при лазерном разложении реакция протекает при 3 °К []. В промышленности метилформиат, который является хорошим растворителем для смазок, жирных кислот, коллодия и целлулоида, получают двумя способами - этерефикацией муравьиной кислоты метанолом и карбонили-рованием метанола. Наиболее распространён в промышленности способ синтеза метилформиата путем карбонилирования метанола []. В качестве катализаторов карбонилирования метанола (3-3 °К, 4 МПа, мольное отношение 2Н2:1СО) могут быть использованы мстоксиды натрия и калия. Установлено, что активность катализаторов снижается с течением времени из-за протекания прямой реакции катализатора с образующимся метилформиатом. В результате возникают сравнительно малоактивные формиаты щелочных металлов и диметиловый эфир. Скорость дезактивации снижается при уменьшении температуры []. В процессе используется доступное сырьё - метанол, и кроме метилформиата образуется водород, который может быть использован в дальнейшем как в химических синтезах, так и в качестве чистого топлива. Для дегидрирования метанола в метилформиат предложены различные катализаторы: на основе металлов платиновой группы [] и на основе меди [, , ]. Дегидрирование метанола в мембранном реакторе с Си- или Си-Рб-катализатором при температуре 0 - 0С приводи к образованию метилформиата. Изучен процесс дегидрирования СН3ОН в присутствии Си-содержащих катализаторов на основе алюмокаль-циевых цементов различного типа [], позволяющих получить метилформи-ат с селективностью до %. Гомогенное гидрирование сверхкритического СО2 в присутствии триэтиламина, катализируемое ИиС(РМе3)4 при -0 °С и давлении 0 - 0 атм. В работе [] были исследованы медьсодержащие катализаторы нанесённого типа в процессе разложения метанола до метилформиата. В были опробованы различные носители (у-А0з, а- А, цеолит Х, силикагель, карборунд, кварц, пемза, стекло и др. Носители, проявляющие кислотные свойства (у-А, цеолит Х) катализируют процесс разложения метанола до диметилового эфира; среднекислотные носители (а- Л, силикагель) дают в продуктах, в основном, монооксид углерода и метилформиат; инертные носители (карборунд, кварц, пемза, стекло) проявляют каталитические свойства относительно образования метилформиата. Наиболее активным в этом направлении оказалась пемза. Далее исследовались медьсодержащие катализаторы на данном носителе, в которых варьировался химический состав путём добавления различных металлов, так чтобы мольное соотношение М/Си=1. В результате этого была найдена зависимость производительности катализатора от кислотно-основных свойств добавляемого металла. Добавление небольших количеств основных оксидов увеличивает каталитическую активность относительно образования метилформиата, однако, в каждом случае существует оптимальная концентрация компонентов, которая зависит от его основных свойств. Добавление сильнокислотных оксидов подавляет активность катализатора. Наилучшие результаты производительности по ме-тилформиату были обнаружены при добавлении амфотерных или слабоосновных оксидов.