Получение метилформиата и ацетальдегида дегидрированием низших алифатических спиртов (1091747), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Однако внастоящеевремяпромышленностьвыпускаетограниченныйассортиментпористых углеродных материалов, используемых в качестве носителей. Восновномэтоактивныеугликаменноугольногоилирастительногопроисхождения, но их применение ограниченно микропористой структурой,которая не является оптимальной для многих каталитических процессов. Кроме6того, использование активных углей в промышленных каталитических системах вряде случаев затруднено высоким содержанием в них минеральных примесей исеры, а также низкими прочностными характеристиками.
В связи с этим длясовременных каталитических технологий требуются углеродные материалы сновым сочетанием свойств и гораздо более крупными и регулируемыми порами,чем у существующих традиционных углеродных материалов [4]. Одним из такихматериалов является углерод-углеродный композиционный материал сибунит,разработанный в Новосибирском институте катализа им. Борескова СО РАН.Сибунит сочетает в себе достоинства графита (химическую стабильность ивысокую электропроводность) со свойствами активных углей (высокой удельнойповерхностью и сорбционной ёмкостью), что делает его привлекательным прииспользовании в качестве носителя [5].Другим перспективным углеродным носителем является углеродноеволокно, обладающее высокими адсорбционными свойствами.
Также как и вслучае сибунита, объем пор и параметры пористой структуры можно менять взависимости от метода приготовления углеродного материала [5]. При этомуглеродные волокна могут иметь разнообразную форму: нити, жгуты, ленты,войлок и др., - возможна даже их переработка в ткани [4].Не менее важным направлением развития химической промышленностиявляется разработка синтезов органических веществ, базирующихся на сырье ненефтяного происхождения.
Актуальность данного направления связана с тем, чтозапасы нефти, являющейся основной сырьевой базой синтезов большинстваорганических веществ, по мнению многих аналитиков [6], истощаются. Такимисоединениями, которые можно использовать в качестве альтернативного сырьямогут стать низкомолекулярные алифатические спирты: метанол и этанол.Метанол является сырьем для синтеза многих химических соединений,таких как формальдегид, уксусная кислота, этиленгликоль, и ряда других.Производство формальдегида в крупных масштабах обусловлено использованиемего для получения ценных веществ, прежде всего формальдегидных смол,находящихширокоеприменениевпромышленностиполимеров:7фенолформальдегидных, мочевиноформальдегидных и др.
Получаемый такимобразом формальдегид содержит большое количество воды, что в ряде процессовтребует дополнительной стадии ее отделения [7]. Получать метанол израстительного сырья можно несколькими способами. Наиболее известные методыполучения метанола из возобновляемого сырья: сухая перегонка из отходовдеревообрабатывающейпромышленностиибиоконверсиейморскогофитопланктона. Поэтому актуальным в настоящее время является разработкаальтернативных способов получения ценных органических продуктов, одним изкоторых может стать прямое дегидрирование метанола.Производить этиловый спирт из растительного сырья в промышленныхмасштабах по экологически чистым технологиям из органических отходов ибиомассы путём их конверсии ферментами микробного происхождения позволяетразвивающаяся быстрыми темпами биотехнология.
При этом растительнаябиомасса, роль которой в промышленном органическом синтезе постоянноувеличивается, является возобновляемым источником органического сырья.Возможность использования для биологической переработки отходов и побочныхпродуктов позволяет создавать практически безотходные производства. И вбудущем при острой нехватке нефтяного сырья переработка «биоэтанола» вэтилен, легкие олефины С3-С4, сырье для нефтехимического синтеза, а также валкилароматическиеиненасыщенныеуглеводородыизостроения–высокооктановые компоненты моторного топлива и водород станет реальнойальтернативой переработке нефти [8,9].Немаловажно то, что наряду с ценными органическими веществами,которые могут быть получены в процессе конверсии спиртов, одним из продуктовявляется водород.Цель работы: Создание новых эффективных катализаторов для процессовдегидрированиянизшихалифатическихспиртовсполучениемкислородсодержащих соединений и водорода, с использованием в качественосителя волокнистых углеродных материалов, определение оптимальных8условий процессов, подбор конструкции реактора и определение возможности ееиспользования на установках малой мощности.В ходе выполнения работы решались следующие задачи:1.
Изучение закономерностей превращения метанола и этанола вприсутствии углеродных материалов различной структуры.2. Исследование влияния температуры на активность и селективностьпроцесса дегидрирования метилового и этилового спиртов в присутствиимедьсодержащих катализаторов на основе различных углеродных материалов.3. Физико-химические исследования медьсодержащих катализаторов наоснове углеродных носителей.4. Подбор конструкции реактора для использования катализаторов наоснове углеродных материалов и определения возможности ее использования наустановках малой мощности.Научная новизна. Впервые изучено влияние типа углеродного носителякатализатора на его эффективность в процессе дегидрирования метилового иэтилового спиртов. Исследовано влияние температуры на активность иселективность медьсодержащих каталитических систем на основе углеродныхматериалов глобулярной и волокнистой структуры.
Установлена зависимостьтехнологических показателей процесса от типа углеродного носителя.Практическая ценность. Разработаны эффективные медьсодержащиекатализаторы на основе активированного углеродного волокна. Предложенаконструкция ректора дегидрирования спиртов с использованием в качествекатализатора медьсодержащих углеродных волокон.Работа выполнена на кафедре Технологии нефтехимического синтеза иискусственногогосударственногожидкоготопливауниверситетаимени М.В. Ломоносова.им.А.Н.тонкихБашкироваМосковскогохимическихтехнологий9Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:1. Bokarev D.A., Egorova E.V. Conversion of ethanol over copper-bearing catalysts.XVIII International Conference on Chemical Reactors CHEMREACTOR-18, Malta,2008, p.212-213.2. БокаревД.А.,ПономареваЕ.А.,ЕгороваЕ.В.Изучениепроцессадегидрирования этанола в присутствии медьсодержащих катализаторов.
3-яМолодежная научно техническая конференция «Наукоемкие химическиетехнологии - 2009» 13-14 ноября 2009 г.3. Боровик К.А., Бокарев Д.А., Егорова Е.В. Закономерности превращенияметанола в присутствии медьсодержащих катализаторов. 3-я Молодежнаянаучно техническая конференция «Наукоемкие химические технологии - 2009»13-14 ноября 2009 г.4. Егорова Е.В., Бокарев Д.А. «Закономерности превращения метанола вприсутствии катализаторов на основе на основе углеродных носителей»Вестник МИТХТ, 2010, т. 5, № 4 С.
28-39.5. Бокарев Д.А., Егорова Е.В. «Перспективы использования новых видовуглеродных материалов в качестве носителей катализаторов конверсии низшихалифатических спиртов». 13 международная научно-техническая «Наукоемкиехимические технологии - 2010» Суздаль, 28 июня – 2 июля 2010г., стр 133.6. Бокарев Д.А., Егорова Е.В. «Влияние углеродных носителей медьсодержащихкатализаторов на процесс дегидрирования этанола», Молодежная научнотехническаяконференция«Современныепроблемыкатализаинефтепереработки» посвященная 100-летию Н.С.Печуро, Москва, 20-21октября 2010 г.7.
Е.А.Пономарева,Е.В.Егорова,Д.А.Бокарев,Л.Л.Киви-Минскер“Наноструктурированные углеродные системы для гетерогенного катализа”,Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых потематическомунаправлениюдеятельностинациональнойнанотехнологической сети «Наноинженерия», Казань, 24-26 октября 2011г.108. Пономарева Е.А., Егорова Е.В., Айрапетян Г.А., Бокарев Д.А. Кинетическиезакономерностипроцессадегидрированияэтанолавприсутствиимедьсодержащих структурированных катализаторов // тез. докл. конференции«Наукоемкие химические технологии 2012» 21 – 23 мая 2012 года. Тула –Ясная Поляна. 2012г.9.
D.A.Bokarev,E.V.Egorova,Е.А.Ponomareva, А.V.Dol, А.V.Ivanov“Microreactor design for the process of ethanol dehydrogenation” XX Internationalconference of chemical reactors “Chemreactor-20”, 3-7 December 2012,Luxemburg, pp 97-98.10. E.Ponomareva, E. Egorova, A.
Parastaev, E. Peresypkina, D. Bokarev, “Cuppersupported carbon catalysts for ethanol dehydrogenation”, EuropaCat-XI, Lyon,France, 1-6 September 2013, p 210.11. Пономарева Е.А., Егорова Е.В., Бокарев Д.А., Парастаев А.С. «Дегидрированиеэтанола в ацетальдегид в присутствии медь нанесенных углеродныхкатализаторов» Вестник МИТХТ, 2013, т. 8, № 6, 20-26 с.12. БокаревД.А.ПономареваЕ.А.«ДегидрированиеС2Н5ОНнаструктурированном катализаторе «Cu/углеродное волокно» - дизайн новоготипа реакторов» // тез.
докл. VI Молодежной конференции ИОХ РАН,посвященная 80-летию института, 16-17 апреля 201413. D.A. Bokarev, Е.А. Ponomareva, E.V. Egorova, «Dehydrogenation of low aliphaticalcohols on cupper supported structured catalyst», MCMC-2014, Moscow, 13-19September 2014, p 125.14. Пономарева Е.А., Егорова Е.В., Парастаев А.С., Бокарев Д.А., Чеблакова Е.Г.,Малинина Ю.А.
«Влияние предварительного окисления углеродного носителяна активность нанесенного медьсодержащего катализатора дегидрированияэтанола», Вестник МИТХТ, 2014, т. 9, № 5, с 37-43.111. Литературный обзор1.1. Метанол1.1.1. Производство метанолаМетанол – один из наиболее важных продуктов органической химии.Стремительно растет его потребление, постоянно совершенствуются технологииполучения, наращиваются производственные мощности. Главным образомметанол используется в качестве полупродукта в ряде промышленных синтезов.Основным потребителем является производство формальдегида. Кроме того,метанол применяется в качестве высокооктановой добавки к топливу [10], из негополучают диметилформамид (ДМФА).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
