Зауглероживание и регенерация медных и серебряных катализаторов процесса окисления этиленгликоля в глиоксаль

• Автор: Аркатова, Лариса Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 184 с. : ил.

Глава 3. Результаты и их обсуждение. Зауглероживание катализаторов
3.1. Влияние основных параметров процесса окисления этиленгликоля в глиоксаль на углеотложение
3.1.1. Температура
3.1.2. Соотношение кислород/этиленгликоль
3.1.3. Соотношение азот/этиленгликоль
3.1.4. Степень разбавления спирто-воздушной смеси водой
3.2. Математическое моделирование процесса углеотложения
3.2.1. Планирование эксперимента на медном катализаторе
3.2.2. Планирование эксперимента на Си-А§ катализаторе
3.2.3. Анализ полученных моделей
3.3. Кинетика углеотложения при парциальном окислении этиленгликоля
3.4. Микроструктура, состав, свойства продуктов уплотнения
Глава 4. Регенерация медных катализаторов окисления этиленгликоля
4.1. Кинетические параметры процесса регенерации
4.1.1. Зависимость скорости горения продуктов уплотнения
от условий потока
4.1.2. Зависимость скорости горения продуктов уплотнения
от зернения катализатора
4.1.3. Влияние температуры на скорость горения
продуктов уплотнения
4.1.4. Влияние количества отложившихся продуктов
уплотнения на кинетику их окисления
4.1.5. Влияние кислородсодержащих газов (Ог, СОг) и
водяного пара на кинетику окисления продуктов уплотнения
4.2. Структурные изменения медного катализатора
в процессе регенерации
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
К крупнотоннажным окислительным процессам, продукты которых находят широкое практическое применение, относятся реакции каталитического окисления алифатических спиртов. На химических заводах России и за рубежом методом парофазного окисления спиртов получают формальдегид, ацетальдегид, ацетон, метилэтилкетон, глиоксаль и др. В России глиоксаль не производится.
Глиоксаль - один из наиболее близких по свойствам заменитель формальдегида, однако, последний, в отличие от простейшего диальдегида, обладает сильными канцерогенными свойствами. Свойство глиоксаля образовывать макромолекулы сетчатой структуры используют текстильная, бумажная, фотографическая, табачная отрасли промышленности [1-3]. Важные перспективы применения глиоксаля открываются в фармацевтической промышленности. Широкий спектр производных глиоксаля представлен сульфаниламидными, противотуберкулезными, бактерицидными препаратами [2].
Известен метод получения глиоксаля парофазным каталитическим окислением этиленгликоля [4-12], где в качестве катализаторов предложены массивные металлические и нанесенные медь и серебро. Другой тип катализаторов окисления одноатомных спиртов - оксидные молибденванадиевые, хотя и проявляют существенную активность в данном процессе (конверсия этиленгликоля достигает 70-90%), но ведут процесс крайне неселективно, выход глиоксаля не превышает 3%, в то время как выход формальдегида достигает 46%, а различных кислот - до 77% [13-15].
При осуществлении процесса парциального окисления этиленгликоля наблюдается значительное углеотложение на поверхности металлических катализаторов. Известно, что зауглероживание катализаторов вызывает изменение их основных характеристик, активность и селективность при этом уменьшаются. На практике это приводит к необходимости регенерации контактных масс [16], что значительно усложняет технологические схемы и аппаратурное оформление, вызывая необходимость в установке специальных регенераторов, резко увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты. Процесс углеотложения при окислении этиленгликоля на металлических катализаторах практически не изучен.

Скорость подачи раствора этиленгликоля - 0,3 мл/мин. При использовании в качестве сырья 60% (мае.) раствора этиленгликоля (р = 1,07 г/см3) это составляет 0,0030 моль/мин, при концентрации этиленгликоля 50 % мае. (р = 1,06 г/см3) -0,0025 моль/мин, при концентрации этиленгликоля 40 %(мас.) (р = 1,05 г/см3) -0,0020 моль/мин чистого этиленгликоля. Расчет скорости подачи воздуха проводится для нормальных условий:
V н.у. = N эг * 22400* 5 *аг, где
V н у. скорость подачи воздуха при нормальных условиях,
N эг - скорость подачи этиленгликоля, моль/ мин,
аз - мольное соотношение кислород/ этиленгликоль.
Для пересчета на условия опыта применялась формула:
V„.y. * 760*(273+ТК)
у 0=
273 * Р
1 атм.
V о - объем воздуха в условиях опыта,
Тк - комнатная температура ,°С,
Р атм. - атмосферное давление, мм рт. ст.
Порядок эксперимента.
Каждый свежий образец катализатора помещается в кварцевую чашечку, которая подвешивается на кварцевую нить, соединенную с кварцевой спиралью и помещенную в кварцевый реактор. Затем подается инертный газ, включается подогрев испарителей и реакторной печи. Катализатор нагревается в токе азота до необходимой температуры и выдерживается в этих условиях до постоянства веса. Затем включается подача воздуха. Растяжение спирали измеряется через равные промежутки времени (для кинетических опытов - через пять минут).
Количество образовавшихся ПУ определяется по формуле: с = ((h0-h)/R*g) * 100 (2.2.1),
где с- количество образовавшихся ПУ, %; (h0-h ) - изменение длины спирали от исходного до текущего положения, мм; R - чувствительность спирали, мм/мг; g -навеска катализатора, мг.