Каталитическая технология глиоксаля

• Автор: Хохлов, Сергей Леонтьевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Введение

Литературный обзор .

Глава 1. Акатализаторы синтеза глиоксаля

Раздел 1.1. Разработка катализаторов на основе электролитического серебра

1.1.1. Получение кристаллического серебра.

1.1.1.1. Электролиз раствора .

1.1.1.2. Электролиз расплава .

1.1.2. Приготовление катализаторов

Раздел 1.2. Структура тилв

1.2.1. Физические характеристики катализаторов

1.2.2. Морфология и состав поверхности серебра

Глава 2. Синтез глиоксаля окислением этиленгликоля на серебре .
Раздел 2.1. Обоснование способа концентрирования глиоксаля
2.1.1. Исходные данные.
2.1.2. Выбор метода разделения
2.1.3. Расчет конденсаторов .
2.1.3.1. Расчт конденсатора I
2.1.3.1.1. Расчт II ступени
2.1.3.1.2. Расчт I ступени
2.1.3.2. Расчт конденсатора II
Раздел 2.2. Получение глиоксаля .
2.2.1. Лабораторнотехнологическая методика синтеза глиоксаля
из этиленгликоля на серебре
2.2.1.1. Общие положения .
2.2.1.2. Сущность методики .
2.2.1.3. Оборудование и материалы
2.2.1.4. Описание ведения процесса
2.2.1.4.1. Подготовка реакторного узла
2.2.1.4.2. Подготовка парогазовой смеси .
2.2.1.4.3. Синтез глиоксаля .
2.2.1.4.4. Выделение целевого продукта.
2.2.1.5. Регенерация катализатора
2.2.1.6. Контроль качества готового продукта .
Глава 3. Аналитический контроль продуктов синтеза .
3.1. Лабораторная методика определения глиоксаля и этиленгликоля в
водных растворах
3.1.1. Общие положения
3.1.2. Сущность методики
3.1.3. Оборудование и материалы .
3.1.4. Калибровка прибора .
3.1.5. Условия проведения анализа .
3.1.6. Подготовка и хроматографирование анализируемых растворов .
3.1.7. Обработка хроматограмм .
3.2. Определение карбонильных и карбоксильных групп .
Глава 4. Обработка и обсуждение результатов .
4.1. Материальный баланс
4.2. Расчт текущих параметров процесса .
4.3. Результаты экспериментов .
Заключение.
Выводы
Библиографический список
Приложения
1. Принципиазьная схема электролитической установки получения мтилв
2. Блокузел получения и выделения ного глиоксаля
3. Технологическая схема получения глиоксаля.
4. Экономическое обоснование создания и освоения
производства глиоксаля
Условные обозначения и сокращения
гл. глиоксаль
гл. ный водный раствор глиоксаля
гмг. гомогенный
гтрг. гетерогенный
окч общее кислотное число
э.г. этиленгликоль
фр,фр2, фр жидкие фракции продуктов синтеза 1,2 и 3 соответственно
БЭТ метод БрунауэраЭмметаТэллера ГЖХ газожидкостная хроматография НТД нормативнотехническая документация ПДК предельно допустимая концентрация ПИД пламенноионизационный детектор ПСУ пилотностендовая установка РФЭ рентгенофотоэлектронный ТПД термопрограммируемая десорбция ТПР термопрограммируемая реакция концентрация серебра
кристаллы серебра, элсктроосажднныс из раствора нитрата серебра кристаллы серебра, полученные электролизом расплава нитрата серебра , каталитический, катализаторы
Еа энергия активации Ее энергия электрона Есв энергия связи сила тока токовая нагрузка
I предельная токовая нагрузка
К общая конверсия степень превращения этиленгликоля металл
платинокобальтовая шкала цветности по методу Ханзена
и. селективность избирательность процесса по глиоксалю
приведнная селективность по глиоксалю в процессе его выделения доля глиоксаля в целевой фракции по отношению к его общему полученному количеству
площадь удельной поверхности
Кг. удельная нагрузка этиленгликоля на катализатор
Т температура
р давление
Т время контакта
Примечание употребление в тексте диссертации введнных условных обозначений и сокращений распространяется для всех грамматических форм.
Введение
Глиоксаль один из важнейших продуктов основного органического синтеза. Годовой объм его производства в мире составляет более 1,5 млн. тонн и среди альдегидов уступает только производству формальдегида. Как простейший диальдегид, глиоксаль отличный сшивающий агент I его широко применяют в изготовлении высококачественных кож, мехов 2, тканей, бумаг, олигомеров, в качестве малотоксичного заменителя формальдегида, а также в лакокрасочной, оборонной и других отраслях производства 3. Возможно использование глиоксаля как абсорбента для НгБ в нефтяной и газовой промышленности 4. Кроме того, он проявляет заметную антимикробную активность в частности, в отношении возбудителя туберкулза. Львиную долю глиоксаля на мировой рынок уже давно поставляют экологически малоопасные производства, ключевую стадию которых составляет парофазное каталитическое окисление этиленгликоля. В России глиоксаль в настоящее время не производится. Значительная доля трудностей в организации этого стратегически важного производства связана как с отсутствием приемлемых отечественных способов получения эффективного катализатора, так и с принципиальными недоработками каталитических технологий парофазного синтеза глиоксаля Томск, Омск, Москва, Нижний Тагил.
Актуальность


По этому способу непосредственно поточно получают целевой продукт с содержанием глиоксаля от до масс Однако выделение готового товарного продукта высокой чистоты сопряжено с использованием дорогостоящих способов дополнительной очистки 7. Так, стоимость товарного продукта и глиоксаля реактивного качества различается на порядок . Недостаток этого способа состоит также в ограниченном времени активной жизни катализатора около суток непрерывной работы. Существенными преимуществами способа являются низкая степень износа оборудования и безотходность производства некондиционные растворы глиоксаля вполне пригодны, например, в качестве малотоксичного заменителя формальдегида основного компонента многих дезинфицирующих составов. Цель исследования состоит в разработке новой каталитической технологии глиоксаля, обеспечивающей непрерывное получение готового товарного продукта нормативного качества с высоким выходом на новых серебряных катализаторах с пролонгированным временем эффективной работы. Обосновать и разработать условия каталитического процесса и выделения целевых продуктов синтеза. Объектом исследования является процесс окисления этиленгликоля до глиоксаля кислородсодержащим газом на ктлизтx. Научная новизна. Впервые выявлены закономерности взаимодействия парогазовой смеси реагентов на поверхности Акатализатора, морфология которой определяется оригинальным регулированием транспортных и активационных ограничений при электрокристаллизации серебра, что приводит к образованию хорошо ограннных равноосных полиэдрических частиц неклассической структуры с развитой удельной поверхностью порядка 0,1 м2г. Использование новых мтилв в качестве катализаторов синтеза глиоксаля путм селективного гтрг. СО и СОг. Впервые разработан комплекс технологических мероприятий, который обеспечивает непрерывное получение глиоксаля заданной концентрации в широком диапазоне и пролонгирует эффективность работы катализаторов. Практическая значимость. Разработана и успешно апробирована в условиях лабораторной ПСУ новая каталитическая технология глиоксаля окислением этиленгликоля кислородом воздуха на оригинальном электролитическом серебре, которая в качестве существенной унитарной стадии общей технологической схемы включает прямое поточнокаскадное бескубовое разделение газового оксидата на жидкие фракции по температурам конденсации продуктов химического взаимодействия, и одновременно предварительную очистку отработанных газов. Это позволяет непрерывно выделять водный раствор глиоксаля повышенной концентрации без дополнительных энерго и трудозатрат. Предложен способ оперативной обработки основных параметров каталитического процесса непосредственно в ходе его ведения на основе текущих соотношений реагентов и данных аналитического контроля, что позволяет автоматизировать технологию. Новая каталитическая технология глиоксаля обеспечивает получение товарного продукта в соответствии с принятыми в мировой практике требованиями, включает необходимые технологические операции по подготовке сырья, материалов и оборудования, контролю производства и качества продуктов, а также позволяет полностью исключить из общего технологического цикла стадии укрепления растворов, что прямо сокращает себестоимость готового продукта. Общая селективность избирательность процесса по глиоксалю составляет при почти полной конверсии степени превращения этиленгликоля. Приведенная селективность по глиоксалю после фракционирования доля глиоксаля в целевой фракции по отношению к его общему синтезируемому количеству превышает . Практическая реализация. Выполнено Экономическое обоснование производства товарного глиоксаля мощностью 0 тонн в год. Публикации и апробация работы. Основные положения работы представлены в 3 статьях, опубликованных в центральной и региональной печати, 5 тезисах докладов на научных конференциях гг. Выполнение работы поддержано в г. МАСгрантом РФФИ 5. Структура и объм диссертации. Работа включает введение, литературный обзор, 4 главы основной части, заключение, выводы, библиографический список цитируемой литературы и 4 приложения. Материал диссертации изложен на 6 страницах, содержит таблицы, рисунков и 2 ссылок на литературные источники.