Разработка высокоэффективной технологии получения метилэтилкетона

• Автор: Федосов, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

I. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЭК.

1.1 Получение МЭК на основе нбутена

1.1.1 Дегидрирование вторбутилового спирта.

1.1.1.1 Сернокислотный метод получения ВТОрбутИЛОВОГО снир

1.1.1.2 Гетерогеннокаталитический метод получения вторбутилового д

1.1.1.3 Получение МЭК окислением или дегидрированием втор

бутилового спирта.

1.1.2 Окисление нбутенов в присутствии хлоридов палладия и меди

Уакегпроцесс

1.1.3 Получение МЭК прямым окислением нбутенов на бесхлорид
ном катализаторе
1.2 Совместное получение уксусной кислоты и МЭК окислением
нбутана
.3 Другие способы получения МЭК.
.4 Постановка задачи
2 ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ л
ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАЛИТА ТИТАНА
2.1 Изучение влияния исходного соотношения реагентов.
2.1.1 Изучение влияния соотношения ТБОТТЭОС.
2.1.2 Изучение влияния соотношения ТПАГТЭОС.
2.2 Изучение влияния условий гидротермальной обработки
2.2.1 Изучение влияния перемешивания на стадии ГТО.
2.2.2 Изучение влияния температуры на стадии ГТО.
2.2.3 Изучение влияния времени проведения стадии ГТО.
2.3 Изучение стадий постгидротермальной обработки.
2.3.1 Изучение стадии промывки катализатора.
2.3.2 Изучение стадии прокаливания катализатора.
2.4 Оптимальные условия синтеза силикалита титана.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ НБУТАНА
НА ГЕТЕРОГЕННОМ КАТАЛИЗАТОРЕ.
3.1 Исследование влияния природы растворителя.
3.2 Исследование влияния соотношения реагентов
3.3 Исследование влияния среды.
3.4 Исследование влияния концентрации катализатора
3.5 Исследование влияния температуры
3.6 Оптимальные условия синтеза МЭК.
4 ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИНТЕЗА МЕТИЛЭТИЛКЕТОНА
ПРИ КАТАЛИЗЕ СИЛИКАЛИТОМ ТИТАНА.
4.1 Механизм окисления нбутана водными растворами пероксида
водорода на сил икал ите титана ТБ1
4.2 Исследование кинетики и разработка математической модели
синтеза метилэтилкетона при катализе силикалитом титана.
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СТАДИИ ВЫДЕЛЕНИЯ И
ОЧИСТКИ МОК.
5.1 Основные методы очистки и выделения МЭК
5.2 Изучение фазовых равновесий жидкостьжидкость в системе
продуктов синтеза метилэтилкетона.
6. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕХ1ЮЛОГИЧИЕ
СКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА МЕТИЛЭТИЛКЕТОНА.
6.1 Описание принципиальной технологической схемы получения
метилэтилкетона
6.2 Оптимизация параметров и выбор режимов работы оборудова
ния технологической схемы получения м етил этил кетона
6.3 Сравнительный техникоэкономический анализ разрабатывае
мой технологии
7. ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА, МЕТОДИКИ ЭКС1ЕРИМЕНТА И дд
АНАЛИЗА.
7.1 Исходные вещества.
7.2 Описание методики экспериментов по изучению кинетики дд
окисления нбутана пероксидом водорода
7.3 Описание методики проведения опытов в проточном реакторе
7.4 Методика определения пероксида водорода
7.5 Методика газохроматографического анализа.
7.6 Описание методики изучения равновесия жидкостьжидкость
в системе метилэтилкетонводаэкстрагснт
7.7 Методика исследования структуры и морфологии сил и калита
7.8 Методика определения содержания титана в силикалите ти га
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Так, при использовании наиболее активного и селективного катализатора в оптимальных условиях (0°С, объемная скорость ч*1, молярное отношение Ог/спирт равно 0. МЭК составляет . ВВС при конверсии %. Известен способ получения МЭК посредством высокотемпературного некаталитического окисления буганола-2 перекисью водорода []. Процесс проводят при 0-0°С и объемном соотношении 6утанола-2 и -% перекиси водорода, равном 1:(1. Максимальный выход процесса составляет . По данным авторов, селективность процесса в зависимости от температуры и соотношения реагентов составляет . Однако, приведенные результаты вызывают большие сомнения, гак как при проведении процесса при 0-0с’С наблюдается воспламенение реакционной массы в реакторе, и основными продуктами превращения бутанола-2 являются диоксид углерода и вода (выход МЭК при этом не превышает %). Для организации промышленного процесса получения МЭК с высокими значениями селективности и выхода, малым количеством отходов, высоким качеством товарного продукта и простотой аппаратурного оформления был предложен способ окисления бутанола-2 перекисью водорода при 0-0°С, мольном соотношении бутанола-2 и- % перекиси водорода (1. При более высоком избытке бутанола-2 ((3. МЭК значительно снижается. Аналогичное явление наблюдается при повышении времени контактирования и увеличении концентрации атомарного кислорода, что, по-видимому, может объясняться также протеканием процессов дальнейшего окисления МЭК. Наилучшие показатели были достигнуты при 0°С и времени контактирования 3. Выход МЭК составляет - %. Предлагается проводить процесс дегидрирования ВБС в МЭК в жидкой фазе на катализаторе - никеле Ренея или хромите меди при 0-0°С. Процесс осуществляется в инертном растворителе - высококипящем парафине и обладает рядом недостатков (малый съем продукта с единицы катализатора - около 1. Однако конструктивное оформление процесса, разработанного Французским институтом нефти, позволило за счет совмещения реактора дегидрирования с ректификационной колонной обеспечить непрерывное удаление водорода и МЭК из колонны и возвращение ВБС в реактор []. Известен способ получения МЭК дегидрированием вторичного бутилового спирта на цинк-медных катализаторах при 0СС. Выход ме-тилэтилкетона достигает -% при селективности -% []. К недостаткам этого способа следует отнести низкую стабильность катализаторов. Описан также способ получения МЭК окислительным дегидрированием ВБС на скелетном цинк-медном катализаторе при 5-0°С в присутствии воздуха при мольном соотношении ВБС: равном 1:(0. Выход МЭК достигает % []. К недостаткам указанного способа относят: невысокий выход целевого продукта, наличие в нем примесей метил винил кстона и низкую удельную производительность катализатора. В [] была предложена технология получения метил этил кетона путем окислительного дегидрирования ВБС кислородсодержащим газом в две стадии при повышенной температуре. На первой стадии проводят окислительное дегидрирование вторичного бутилового спирт в присутствии серебряного катализатора при 0-0°С, объемной скорости подачи вторичного бутилового спирта 6- ч'1 и мольном отношении кислород : ВБС равном 0. С, объемной скорости 6- ч*1 в присутствии цинк-медиого окисного катализатора. Конверсия ВБС составляет . МЭК на превращенный спирт . Довольно хорошо изучен процесс получения МЭК прямым окислением н-бутенов в присутствии катализатора - водного раствора хлоридов палладия и меди (Уакег-процесс) [-]. Существуют две разновидности этого процесса: одностадийный, в котором кислород и н-бутен вводятся в контакт с раствором солей Р(1СЬ и СиСЬ одновременно в одном аппарате [], и двухстадийный, в котором контакт кислорода и олефина с раствором катализатора осуществляется попеременно (в разных аппаратах). Сырье (н-бутены) и катализатор подают в реактор колонного типа, в котором за один проход достигается практически полная конверсия н-бутенов. Процесс осуществляют при 0°С. Выход МЭК составляет %; в качестве побочных продуктов получается масляный альдегид (4%), продукты хлорирования (4-6%), диоксид углерода (0.