Получение метилформиата и ацетальдегида дегидрированием низших алифатических спиртов (1091747), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Было показано,чтов процессе дегидрирования метанола выход метилформиата составил 36,8%(Т=325оС) в присутствии медьсодержащего образца на основе сибунитаобработанного 20% азотной кислотой. Промотирование цинком повышаетстабильность, но значительно снижает селективность процесса. Использованиедо 1%Re в качестве добавки увеличивает селективность процесса и стабильностьработы катализатора, но значительно снижает конверсию метанола (8,6% при300oС).Также необходимо отметить практическую реализацию катализаторов наоснове сибунита.Проведены промышленные испытания катализатора нажиркомбинатах в процессе гидрирования растительных масел. На основепалладиевых катализаторов разработаны технологии получения ключевыхпромежуточных продуктов (2,6-ксилидина и 1-этил-2-аминометилпирролидина) впроизводстве субстанций лекарственных препаратов лидокаина и сульпирида.Разработана технология синтеза 2,6-ксилидина и технология синтеза 1-этил-2аминометилпирролидина.
Создана мощность (100 кг/год) для наработкипалладиевых катализаторов. Наработана опытная партия субстанции сульпиридадля проведения клинических испытаний, планируется выпуск установочной64партиипрепарата.Созданапилотнаяустановкапопроизводству2,6-диметиланилина производительностью 1 т/год.
На основе опытных партий 2,6диметиланилина наработаны партии субстанции [133].Углеродные нанотрубки и нановолокна. Было установлено, что прииспользованиикатализаторовнаосновеуглеродныхволоконпроцессгидрирования этилена протекал наиболее активно, и при этом каталитическаяактивность сохранялась на максимальном уровне в течение длительноговремени.Авторы [125] допускают также и электронное взаимодействиемежду носителем и частицами катализатора, приводящее к смещениюэлектронной плотности металла и, следовательно, к изменению характеравзаимодействия катализатора и субстратов.Отмечено, что сам волокнистый углерод также проявляет каталитическиесвойства. Установлена активность ВУ, полученного на основе монооксидауглерода и железорудного материала, в синтезе метанола из СО и Н2.КаталитическиесвойстваВУ,по-видимому,обусловленывысокойдисперсностью металлических частиц, их равномерным распределением вобъеме, хорошими адсорбционными свойствами [125].
В работе [134] былисинтезированы и изучены углеродные нановолокна (CNF). В этом исследованиииспользовали метало- волоконные фильтры (SMF) в качестве катализаторов иносителей для роста СNF. SMF представляли собой никель и никельсодержащиесплавы. Углеродные нановолокна выращивали на SMF фильтрах каталитическимпиролизом этана в присутствии водорода в интервале температур 620-680°С.CNF/SMF композиты, как было исследовано, обладают большой удельнойповерхностью,проводимостьюобусловленнойиоткрытойналичием3Dмезопор,высокоймакроструктурой.Этотермическойподтверждаетпреимущества их каталитического применения, особенно в катализе сильно экзо и эндотермических реакции в реакторах со структурированным каталитическимслоем.
Так в работе [135] было изучено селективное гидрирование ацетилена доэтилена. В этой работе в качестве носителя катализатора был использованCNF/SMF композит, а в качестве активного компонента – Pd. Было установлено,65чтокатализаторынаосновеCNF/SMFносителяпроявлялибольшуюселективность в том случае, когда поверхность углеродного нановолокна былаактивирована пероксидом водорода.
Поскольку данная обработка изменяеткислотность носителя, обусловленную образованием кислородсодержащихповерхностных групп, по мнению авторов, адсорбция ацетилена по сравнению сэтиленомповышается,и,следовательно,предпочтительногидрированиеацетилена. Это ведет к высокой селективности по этилену. Этот результатсравним с результатом для катализатора на основе ACF, который имеет большоеколичество кислотных групп на поверхности.
В работах [129,136] применялисьактивированные углеродные волокона (ACF) в качестве носителей катализаторов,где активными компонентами были Pd, Pt, оксиды переходных металлов. Вработе [129] был изучен процесс гидрирования 2-бутин-1,4-диола в 2-бутен-1,4диол на палладиевом катализаторе, где в качестве носителя катализатораприменяли ACF. При использовании катализатора Pd/ACF селективность по 2бутен-1,4-диолу составила 97% при конверсии исходного сырья 80%.
Также былоотмечено, что катализатор при многократном использовании сохранял своюактивность, и селективность в течение более 375 часов.Таким образом, анализ литературы показывает, что изучению углеродныхматериалов уделяется огромное внимание, особенно из-за разнообразия ихструктур и свойств. Особый интерес представляет исследование их свойств вгетерогенных каталитических процессах для дальнейшего использования их вкачестве носителей, а с учетом разнообразия форм углеродных носителейвозможность использования катализаторов на их основе в реакторах различныхконструкций.1.4 Реактора для структурированных катализаторовРеактора (от лат. rе- приставка, означающая обратное действие, и actor приводящий в действие, действующий), аппараты для осуществления химическихреакций. Конструкция реакторов и их режим работы определяются типомреакции, фазовым состоянием реагентов, характером протекания процесса вовремени(периодический,непрерывный,с66изменяющейся активностью катализатора) , режимом движения реакционнойсреды (периодический, полупроточный, с рециклом), тепловым режимом работы(адиабатический,изотермический,с теплообменом),типомтеплообмена,видом теплоносителя.Появлениемикроканальныхсистем(МК-системы)(рис.14)впромышленности стимулировали особое направление развития химическойинженерии, способствующее ускоренному внедрению современных технологий всамые различные отрасли производства.Рис.
14 Микроканальный реакторНачалом изучения МК-систем можно считать появление прототиповхимических микрореакторов, впервые продемонстрированных в 1987г. компаниейDuPont (США) [137]. Однако реального внедрения таких систем в практикухимической технологии до настоящего времени практически не было.До сих пор основой химических производств являются химические реакторабольших объемов, которые непрерывно совершенствуются и занимают ведущее67место в получении самой различной химической продукции.
Как показалиисследованияпоследнихлет,химическиеМК-реакторымогутиметьсущественное преимущество перед обычными, лишь в том случае, когда ихиспользуют для проведения энергоемких каталитических процессов илипроцессоввмногофазныхсистемах,например,дляполучениявысококачественных масел из продуктов нефтепереработки; для очистки воздухаи окружающей среды от вредных газообразных веществ, например СО и СО2;конверсии природного газа и биогаза в ценные химические продукты илитопливо; преобразования биомассы в жидкие топлива или водород; газификациибиомассыдляпроизводстваводородаилисинтез-газа;производстваэнергоносителя для топливных элементов и т.д.
[138].В России исследования микроканальных систем ведутся в основном внаправлении, связанном с получением водорода. В первую очередь это ИнститутКатализа им. Борескова СО РАН [139].В Европе изучением и разработкой микрореакторов занимаются ИнститутМикротехники г. Майнц(Германия) [140], Институт Инженерной ХимииФедеральной Политехнической Школы Лозанны (Швейцария) [141]. В США – 2института (MBI и ONAMI) на базе Оригонского Государственного Университета[142-144].В принципе, химические отрасли промышленности могут получатьсущественный выигрыш при использовании МК-систем и компактных реакторовв технологических циклах как основных, так и вспомогательных производств.Компактные и мобильные установки на их основе позволяют наладитьпроизводство необходимых, но используемых в малом количестве веществнепосредственно в местах их потребления.
Кроме того, наличие набора такихреакторов различной функциональной направленности позволяет достаточнобыстро изменять технологическую схему химических производств, создаваямалотоннажные установки на базе гибких, быстро перестраиваемых минизаводов.Например,дляувеличениямощностипроизводстваувеличить число параллельно действующих микрореакторов [145].достаточно68Анализ полученных исследований показывает, что выбор носителя длякатализаторов дегидрирования метилового и этилового спиртов существеннымобразом влияет на физико-химические свойства каталитических систем и долженпроводиться на основе комплексного изучения. В частности, необходимоисследовать сам носитель в изучаемом процессе и его взаимодействие с другимикомпонентами каталитической системы.На основании работ, рассмотренных в литературном обзоре можно сделатьвывод, что направление, связанное с разработкой новых высокоактивных иселективныхкаталитическихсистемдляконверсиинизкомолекулярныхалифатических спиртов полученных из биомассы представляет большой интересна сегодняшний день.
При этом изучение возможности применения в качественосителей новых углеродных материалов в значительной степени способствуетрешению данной задачи. А разработка технического решения для использованияуглеродных материалов позволит приблизиться к конкретным решениям напроизводстве.2. Экспериментальная часть2.1. Методика проведения экспериментов2.1.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
