Разработка технологии получения эпихлоргидрина

• Автор: Овчарова, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПИХЛОРГИДРИНА
1Л Хлоргидринный метод производства эпихлоргидрина
1.1.1 Хлоргидринный способ получения эпихлоргидрина
га глицерина
1.1.2 Хлоргидринный способ получения
эпихлоргидрина из аллилхлорида
1.2 Окислительные способы получения эпихлоргидрина
1.2.1 Прямое эпоксидирование хлористого аллила
в жидкой фазе
1.2.2 Сопряженное окисление аллилхлорида и ацеталъдегида
1.2.3 Получение эпихлоргидрина из амилацетата
1.3 Процесс получения эпихлоргидрина из этана
1.4 Получение эпихлоргидрина с использованием перекисных соединений
1.4.1 Эпоксидирование аллилхлорида органическими
гидроперекисями
1.4.2 Эпоксидирование аллилхлорида надкислотами
1.4.3 Получение эпихлоргидрина с использованием
пероксида водорода
1.5 Постановка задачи
2 РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ТИТАНСОДЕРЖАЩЕГО ЦЕОЛИТА
2.1 Влияние условий получения титансодержащего цеолита на его каталитическую активность в процессе
эпоксидирования аллилхлорида
2.2 Исследование процесса формования титансодержащего
цеолита
2.3 Разработка принципиальной технологической схемы получения гранулированного титансодержащего цеолита
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ЭПИХЛОРГИДРИНА
3.1 Влияние природы растворителя на процесс эпоксидирования аллилхлорида
3.2 Влияние технологических параметров на процесс синтеза эпихлоргидрина
3.2.1 Влияние концентрации растворителя
3.2.2 Влияние начального отношения
аллилхлорид-пероксид водорода
3.2.3 Влияние температуры
4 ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ЭПИХЛОРГИДРИНА
4.1 Построение кинетической модели процесса
4.2 Определение кинетических параметров модели
4.3 Моделирование процесса синтеза эпихлоргидрина
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ СТАДИИ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ЭПИХЛОРГИДРИНА
5.1 Изучение и моделирование фазовых равновесий
в системе продуктов синтеза эпихлоргидрина
5.2 Лабораторная апробация схемы выделения эпихлргидрина
6 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПИХЛОРГИДРИНА
6.1 Описание принципиальной технологической схемы синтеза
и выделения эпихлоргидрина
6.2 Оптимизация параметров и выбор режимов работы
оборудования технологической схемы получения эпихлоргидрина
7 ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА, МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
И АНАЛИЗА
7.1 Исходные вещества
7.2 Методики синтеза
7.2.1 Методика синтеза порошкообразного титансодержащего
цеолита
7.2.2 Методика приготовления гранулированного катализатора
7.2.3 Методика синтеза эпихлоргидрина на установке
периодического действия
7.2.4 Методика синтеза эпихлоргидрина на установке
непрерывного действия
7.3 Описание методик анализов
7.3.1 Методика газохроматографического анализа
7.3.2 Методика определения содержания пероксида водорода
7.3.3 Методика проведения ректификационных исследований
7.3.4 Методика определения содержания воды с использованием
реактива Фишера
7.3.5 Методика ИК-спектроскопии
7.3.6 Методика порошковой рентгенографии
7.3.7 Методика определения прочности гранул
7.3.8 Методика определения удельной поверхности, объема пор
и распределения пор по размерам
ВЫВОДЫ
Список литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Эпихлоргидрин является важным продуктом основного органического синтеза. Обладая высокой реакционной способностью, обусловленной наличием в молекуле подвижного атома хлора и эпоксидной группы, эпихлоргидрин находит широкое применение. Он легко вступает во взаимодействие с соединениями различных классов, что позволяет получать на его основе ряд продуктов, используемых во многих отраслях промышленности (эпоксидные смолы, лаки, клеи, синтетические волокна, ионообменные смолы, каучуки и др.) [1-4]. Однако, несмотря на многообразие продуктов, для производства которых используется эпихлоргидрин, основным направлением его потребления является производство эпоксидных смол (80 % всего производимого эпихлоргидрина) [5].
Мировое производство эпихлоргидрина оценивается более 1,8 млн. тонн в год [6]. В России эпихлоргидрин производился на двух предприятия: ЗАО «Каустик» (г. Стерлитамак) и ООО «Усольехимпром» (г. Усолье-Сибирское), суммарный объем выпуска которых не превышал 66,5 тыс. тонн в год. Основными производителями эпихлоргидрина на мировом рынке выступают компании Solvay, Dow, Hexion, FPC, Huaili [7].
Доминирующее большинство компаний, производящих эпихлоргидрин, базируются на хлоргидринном методе его получения. Традиционный «хлоргидрин-ный» способ, широко применяемый в промышленности, имеет ряд существенных недостатков, к числу которых можно отнести невысокий коэффициент использования хлора, образование больших количеств загрязненных сточных вод (40-60 м3/т продукта), очистка которых трудоемка и требует больших затрат [8]. Жесткие требования экологического и экономического характера диктуют настоятельную необходимость создания новых технологий получения эпихлоргидрина, которые могли бы заменить устаревшие процессы. Наибольший интерес в этой связи представляют каталитические способы получения эпихлоргидрина, основанные на использовании экологически чистого окислителя - пероксида водорода.
Одним из перспективных направлений синтеза эпихлоргидрина является жидкофазное эпоксидирование аллилхлорида водным раствором пероксида водорода в присутствии титансодержащего цеолита. Создание эффективного способа эпоксидирования позволит устранить недостатки присущие традиционному хлор-
1.5 Постановка задачи
Анализируя имеющуюся в литературе информацию по способам получения эпихлоргидрина с точки зрения перспектив их дальнейшего промышленного использования, необходимо отметить несколько важных моментов.
До настоящего времени основным промышленным способом производства эпихлоргидрина является хлоргидринный метод. Однако, данный способ имеет существенные недостатки, к числу которых можно отнести низкий коэффициент использования хлора, применение на стадиях гипохлорирования и дегидрохлорирования крайне разбавленных водных растворов реагентов, что приводит к уменьшению производительности аппаратуры и образованию больших количеств загрязненных сточных вод содержащих СаС12 и хлорорганические примеси, очистка от которых трудоемка и требует больших затрат.
Более интересным способом получения эпихлоргидрина, по сравнению с хлоргидринным методом, является эпоксидирование аллилхлорида гидроперекисями органических соединений. Наибольший интерес представляет предложенный фирмой «Халкон» (США) способ, основанный на применении в качестве эпокси-дирующих агентов различных гидроперекисей (гидроперекиси этилбензола, изо-пропилбензола и трет-бутила). Достоинством Халкон-метода является малочисленность стадий, его относительная простота и отсутствие больших количеств хлорсодержащих побочных продуктов. Однако, процесс характеризуется сравнительно невысокой избирательностью по гидроперекиси, неполной ее конверсией и сложностью организации рецикла гидроперекиси, необходимостью работы с большим избытком хлористого аллила и, как следствие, увеличением затрат на выделение целевого продукта. Все это ограничивает широкое промышленное применение данного метода.
Особого внимания заслуживают разработки ученых компаний Solvay и Dow, которые независимо друг от друга предложили способ получения эпихлоргидрина на основе глицерина, являющегося основным сопутствующим продуктом при производстве биодизеля из растительных и животных жиров. Этот метод имеет существенные преимущества по сравнению с вышерассмотренными способами получения эпихлоргидрина, среди которых следует отметить следующие достоинства: метод не требует применения растворителя, позволяет снизить расход хлора (на