Получение метилформиата и ацетальдегида дегидрированием низших алифатических спиртов (1091747), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Описание экспериментальной установкиЭкспериментыпоизучениюпроцессадегидрированияспиртоввприсутствии образцов катализаторов проводили при атмосферном давлении налабораторной установке проточного типа (рис. 15).Образец катализатора (6) загружали в кварцевый реактор (3), помещенный впечь с электрообогревом (5). Контроль температуры осуществляли с помощьютермопары хромель-копель (7) и измерителя ТРМ 1 (8).Температуру в печи поддерживали с помощью регулятора ТРМ 1 (11) иэлектронного реле РЭР-10М (12) с точностью 1С.Разогрев катализатора до необходимой температуры осуществляли в токеаргона, подаваемого из баллона через редуктор и вентиль тонкой регулировки.При достижении необходимой температуры, сырье из бюретки (1) подавалимикродозатором (2) в верхнюю часть реактора, где на кварцевой насадкепроисходилоегоиспарение.Жидкиепродуктыреакцииохлаждалииконденсировали в водяном холодильнике - конденсаторе (9) и собирали вприемнике (10). Пары жидких продуктов конденсировали в низкотемпературнойловушке (13), охлаждаемой смесью льда и хлорида натрия (-21С).

Объемполученного газа регистрировали с помощью газометра (14), соединенного снапорной склянкой (16). Сброс газа осуществляли под тягу. По окончаниикаждого эксперимента жидкие и газообразные продукты анализировали методамиГЖХ и ГАХ (15).70Рис 15. Схема лабораторной установки1 - бюретка; 2 - микродозатор; 3 - кварцевый реактор; 4 - кварцевая насадка; 5- электропечь;6 - катализатор; 7 - термопара; 8 - измеритель; 9 - холодильник-конденсатор; 10 – приемникжидких продуктов; 11 – регулятор; 12 – реле; 13 - низкотемпературная ловушка; 14газометр; 15– напорная склянка.712.1.2. Анализ продуктов2.1.2.1.

Анализ жидких продуктовМетодика предназначена для хроматографического определения состава иколичества жидких продуктов в реакционной смеси. Для этого использовалихроматограф Цвет 800 с детектором по теплопроводности. Газ-носитель - гелий (Р= 5 атм.).Анализ продуктов конверсии метилового спирта.Колонка хроматографа изготовлена из нержавеющей стали, длиной 1,5 м идиаметром 3 мм, заполнена Porapak T. Условия анализа: нагрев колонок впрограмме от 60 до 160°С со скоростью 10 °С/ мин, начиная с 15 минуты анализа- температура испарителя 150ºС, расход газа-носителя 30 мл/мин, ток мостакатарометра 100мА, температура катарометра 180ºС. Исследуемые пробы вводилипоочередно при помощи микрошприца МШ-10 через головку испарителя.

Объемпробы 1 мкл. Время удерживания компонентов: воздух - 15''; диметиловый эфир 6'; метилформиат - 14' 20''; формальдегид – 8'; метанол - 12' 36''; вода - 9'56''.Продолжительность анализа 24 минуты.Для количественного определения состава жидких продуктов реакциииспользовалиметодвнутреннегостандартасучетомпоправочныхкоэффициентов. Поправочный коэффициент определяли как тангенс угла наклонапрямой, построенной в координатах:SiS стg f  i g ст  ,где Si, Sст - площади пиков определяемого вещества и стандарта; gi, gст - ихвесовые соотношения. За стандарт принят изопропанол.Дляопределениясодержаниякомпонентовизмерялисоответствующих пиков. Площадь пика определяли по формуле:S  ha Mплощади72где h - высота пика, мм; а - ширина пика, измеренная на середине еговысоты, мм; М - масштаб записи пика.

Процентное содержание каждогокомпонента вычисляли по формуле (21):CS i k i100 % S i k i,где Si - площадь пика искомого компонента, мм;ki – поправочный коэффициент для данного компонента.Анализ продуктов конверсии этилового спирта.Колонка хроматографа изготовлена из нержавеющей стали, длиной 1,5 м идиаметром 3 мм, заполнена Porapak Q. Условия анализа: программируемоеизменение температуры колонки от 120 до 180˚С, со скоростью нагрева 10градусов в минуту после предварительной экспозиции колонки при 120˚С втечении 8 минут 15 секунд. Температура испарителя 150˚С, температуракатарометра 150˚С, ток моста катарометра 100 мА.

Расход газа-носителя 30мл/мин.Исследуемые пробы вводили поочерёдно при помощи микрошприца МШ10 через головку испарителя. Объём пробы 1 мкл. Время удерживаниякомпонентов: воздух – 43″ вода – 1′ 27″; ацетальдегид – 4′ 10″; этанол – 6′ 15″;ацетон - 10′7″; изопропанол – 11′ 17″; диэтиловый эфир – 13′ 56″; метилэтилкетон– 16′ 12″; этилацетат – 17′ 8″; бутанол-1 – 19′ 9″. Продолжительность анализа – 22минуты.Для количественного определения состава жидких продуктов реакциииспользовалиметодвнутреннегостандартасучетомпоправочныхкоэффициентов. Поправочный коэффициент определяли как тангенс угла наклонапрямой линии, построенной в координатах:SiS стg f  igст ,73где Si, Sст - площади пиков определяемого вещества и стандарта; gi, gст - ихвесовыесоотношения.В качестве стандартаиспользовалиизопропанол.Поправочные коэффициенты:Дляопределениясодержаниякомпонентовизмерялиплощадисоответствующих пиков.

Площадь пика определяли по формуле:S  ha Mгде h - высота пика, мм; а - ширина пика, измеренная на середине еговысоты, мм; М - масштаб записи пика.Процентное содержание каждого компонента вычисляли по формуле:CS i k i100 %Sk i i,где Si - площадь пика искомого компонента, мм;ki – поправочный коэффициент для данного компонента.2.1.2.2. Анализ газообразных продуктов.Анализ газообразных продуктов реакции, содержащих H2, CO, CO2 иуглеводородов, проводили на хроматографе ЛХМ-8МД с использованиемдетектора катарометра и трех насадочных колонок из нержавеющей сталидиаметром 3 мм: колонка А длиной 3 м, сорбент-уголь СКТ, газ–носитель - аргон;колонка Б длиной 1,7 м, заполнена молекулярными ситами 5А, газ–носитель гелий; колонка В длиной 2 м, сорбент Полисорб.

Давление гелия и аргона = 5 атм.Анализируемым газом последовательно продували петли кранов дозаторови далее пробу вводили в колонку А и Б. По завершении анализа на колонке Б, газподавали на колонку В.Условия анализа H2:Температура термостатирования колонки 130ºС, газ-носитель аргон, расходгаза-носителя 30 мл/мин, ток моста катарометра = 70мА, температура катарометра= 180ºСУсловия анализа O2, N2, CH4, CO, CO2:74Температура термостатирования колонки 75ºС, газ-носитель гелий, расходгаза-носителя 30 мл/мин, ток моста катарометра 100мА, температура катарометра160ºСКалибровочные коэффициенты определяли следующим образом:- колонка А – После напуска порции гелия на анализ в колонку А получалипик гелия площадью S (берется среднее значение по пяти пикам). Далее получалисреднее значение пика водорода S, коэффициент рассчитывали по формуле:KS калиб .S калиб .

,Н2Не-колонка Б: - После напуска порции аргона на анализ в колонку Б получалипик аргона (средний по пяти пикам). Далее на колонке получали пикииндивидуальных газов O2, N2, CH4 и CO, коэффициент рассчитывали по формуле:K калибSArISiкалиб..,-колонка В: таким же образом, как на колонке Б получали площади пиковAr и CO2 коэффициент рассчитывали по формуле:KS калиб.S калиб.ArIICO2,Значение калибровочных коэффициентов проверяли каждые два месяца.Ежедневно хроматограф калибровали по He и Ar.Для расчета состава газа (% об) были использованы формулы:CH 2 CCO CCH 4 S H 2 M H 2K H 2 S H 2 M H 2S CO  K CO M COS ArI M ArI100%100 %S CH 4  K CH 4 M CH 4S ArI M ArI100%75CCO 2 S CO 2  K CO 2  M CO 2S ArII M ArII100 %Расчёт состава продуктов, материального баланса опытов и выходныхпоказателей процесса осуществлялся с помощью программного комплекса в средеExсel.2.1.3.

Методика синтеза углеродных волоконСинтез углеродных волокон проводили на лабораторной установкепроточного типа, схема которой показана на рис. 16.Рис 16. Схема лабораторной установки для синтеза углеродных волокон. 1–газовый баллон; 2–регулятор расхода; 3–реометр; 4–U-образный манометр; 5–реактор; 6–печка; 7–термопара; 8–вторичный прибор; 9–вариатор; 10–вольтметр; 11 – газовый счетчик.Исходный газ из газового баллона (1) через регулятор расхода (2) подавалив реактор (5). Скорость подачи газа регулировали регулятором расхода (2) изамерялась реометром (3).

Измерение объема отходящего газа осуществляли спомощью барабанного газового счетчика марки ГСБ-400 (11). Давление в системефиксировали водяным U-образным манометром (4). Нагрев и регулированиетемпературы в реакторе осуществляли варьированием мощности нагрева печи76(6), в которую помещался реактор. Печь включали в сеть переменного тока черезвариатор (9), подаваемое напряжение фиксировали с помощью вольтметра (10).Температура в реакционной зоне измеряли хромель-алюмелевой термопарой (7)и регистрировалась вторичным прибором (8).Передначаломметаллсодержащегоэкспериментакатализатора,вреакторпроверялизагружалиреакционнуюнавескусистемунагерметичность и продували исходным газом в количестве, превышающем объемреактора в 3-5 раз.После продувки реактора поток газа перекрывали и на клеммы печиподавали ток с напряжением 140-150 В.

По достижении необходимойтемпературы, в реактор начинали подавать исходный газ с заданным расходом.Нами были синтезированы образцы углеродных волокон (нанотрубок) вприсутствии кобальт-, никель- и железосодержащего катализаторов.В качестве кобальтсодержащего катализатора использовали кобальт (II)углекислый основной водный (CoCO3 · mCo(CO)2 · nH2O) ГОСТ 540778. Вкачестве исходного газа, пропускаемого через реактор, использовали пропанбутановую фракцию. Температура синтеза составляла 700ºС.Никельсодержащий катализатор представлял промышленный катализаторГИАП-16 (массовая доля никеля в пересчете на NiO 26,5%, массовая доля кальцияв пересчете на CaO 10%, массовая доля алюминия в пересчете на Al2O3 не менее57%).

Исходный газ – пропан-бутановая фракция. Температура синтеза – 700ºС.В качестве железосодержащего катализатора был использован катализаторсинтеза аммиака марки СА-1В. Исходный газ – ретурные газы аммиачногопроизводства (состав газа: СО – 60%, СО2 – 28%, N2 – 4%, остальное – H2).Температура синтеза – 400ºС.2.1.4. Деметаллизация углеродных волокон.С целью удаления кобальта, никеля и железа образцы углеродныхнанотрубок подвергали деметаллизации соляной кислотой. Схема установкипредставлена на рис. 17.77Образцы помещали в термостойкую колбу, заливали 37%-растворомсоляной кислоты и, либо выдерживали 48 часов в этом растворе припериодическом перемешивании, либо кипятили содержимое колбы с обратнымхолодильником в течение 12 часов.

Характеристики

Список файлов диссертации