CC BY
20ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCE) УДК 661.741.143
Жалилов А.Х.
начальник цеха № 25, АО "Навоийазот" (г. Навои, Республика Узбекистан)
Шарипов С.Ш.
докторант кафедры "Химическая технология" НГГИ (г. Навои, Республика Узбекистан)
ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ВИДОВ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ СИНТЕЗА АЦЕТОНА
Аннотация: в статье даётся информация о состояние и способах получения ацетона: Несмотря на имеющиеся возможности, сырьё и оборудования для производства продуктов более ста наименований, необходимых для нужд народного хозяйства Республики, привозятся из других стран за валюту. К ним, прежде всего, относятся катализаторы, ацетон, ингибиторы коррозии и солеотложения, присадки к моторным топливам, маслам и др. В тоже время в Республике имеются все необходимые условия и сырьё для производства катализаторов, ацетона, присадок к моторным маслам и топливам, пестицидов для сельского хозяйства, лекарственных препаратов и др. Потребность Республики к ацетону составляет около 10 тыс. тонн в год.
Ключевые слова: катализатор, ацетон, альдегид, бентонит каолин.
Введение. Независимая Республика Узбекистан располагает огромными запасами природного газа, газоконденсата, нефти, каменного угля и минерального сырья. В тоже время в Республике имеются все необходимые условия и сырьё для производства катализаторов, ацетона, присадок к моторным маслам и топливам, пестицидов для сельского хозяйства, лекарственных препаратов и др.
В настоящее время в развитых странах, ацетон в основном получают прямой гидратацией ацетилена в паровой фазе в присутствии кадмий кальций фосфатного катализатора (ККФ) по реакции М.Г. Кучерова [1-4]. ККФ катализатору присушен ряд недостатков: ограниченный срок службы до регенерации (72 часов), средний выход ацетальдегида, чувствительность к местным перегревам, высокая себестоимость (12 тыс. долларов США за тонну) и т.д. В фоне выше изложенного весьма актуальным является разработка технологии катализаторов из местных компонентов, позволяющих синтезировать ацетон в необходимом количестве.
Объект и методика исследования. Объектом исследования являются: Ацетилен использовали пиролизный; Гидрат оксида алюминия; Оксид цинка; Оксид кадмия; Бентонит; Каолин.
Методами исследования являлись хроматографический метод анализа, определение механической прочности на экстензометре типа ИПГ-1.
Полученные результаты и их обсуждение. Опыты проводили на лабораторной проточной установке, схема которой приведена на 1.
1. Краны 4 шт.
2. Ловушка
3. Реометр.
4. Дозатор-капельная воронка.
5. Реактор.
6. Трансформатор.
7. Термопара.
8. Прибор показывающий температуру.
9. Электрообогреватель.
10. Воздушный холодильник.
11. Водяной холодильник.
12. Поглотители 4 шт - последовательно.
Рис.1. Лабораторная установка гидратации ацетилена.
Через кран 1, ловушку 2 и реометр 3 побивались в реактор 5 смесь реакционного газа с азотом. Через дозатор - капельную воронку подавали воду. Верхнюю часть реактора 5 помещали крошки бытого фарфора, которые выполняли функцию испарителя. Нагрев реактора осуществляли с помощью электрообогревателя. Температуры регулировали трансформатором 6, измеряли с помощью термопары 7 и фиксировали потенциометром 8. образовавшаяся парогазовая смесь охлаждалась сначала в воздушном холодильнике 10, затем в водяном холодильнике 11 и собиралась на поглотителях (4 шт.) 12.
Через 120 часов подачу ацетилена в систему прекращают. Систему продувают азотом и проводят регенерацию катализатора. Регенерацию проводят при температуре 425-4500С в течение 12 часов. После вытеснения ацетилена из системы, подают азото-воздушную1 смесь. Регенерацию считают законченной, когда в отходящих газах содержание диоксида углерода не превышает 0,4 %.
Механическая прочность катализаторов, которая существенно влияет на гидродинамическую обстановку в контактном аппарате во время эксплуатации, определяет образование пыли при транспортировке свежего катализатора и
потери при просеивании катализатора после эксплуатации. Механическая прочность определяется на специальном прессе при комнатной температуре и статических условиях. Механическая прочность катализатора должна быть достаточно велика, ввиду возможности его распыления и уноса при больших скоростях потока.
Нами также определены прочность на раздавливание приготовленных катализаторов. Установлены, что изменением концентрации и природы носителя и активного компонента прочность на раздавливание колеблется в интервале 0,71-21,6 кг/гранул. Максимальную прочность на раздавливание проявляют катализаторы содержащие бентонит-80% и преимущественное количество оксида кадмия (СёО). Результаты которых представлены в таблице 1.
Таким образом, насыпная плотность, суммарный объем пор и прочность раздавливания разработанных катализаторов зависит от концентрации и природы носителя и активного компонента катализатора.
Силу и концентрацию кислотно-основных свойств определяли визуальным индикаторным методом. Для этого ряд навесок исследуемого носителя непосредственно перед измерением прокаливали при 5000С. После охлаждения в закрытом состоянии до комнатной температуры, вводили шприцем по 0,5 мл 0,005% раствора различных индикаторов в бензоле. Через 5 минут наблюдали за ионизацией индикаторов по изменению окраски. Появление окраски, специфичной его кислотной форме свидетельствует о наличии кислотных центров, сила которых соответствует рКа перехода данного индикатора.
Таблица 1
Некоторые свойства разработанных селективных катализаторов для синтеза
ацетона гидратацией ацетилена
Состав катализатора Прочность на Суммарный Насыпная
№ 2п0, г СёО, г Бентонит, г Каолин, г раздавливании, кг/гранул объем пор, см3/г плотность, г/дм3
1. 79,98 - 21,6 0,20 736,8
2. 80,0 - 20,8 0,18 702,9
3. 79,97 - 9,6 0,24 658,6
4. 79,98 - 17,2 0,26 732,6
5. 5-15 5-15 20,0 - 20,0 0,18 701,7
6. 79,97 - 16,3 0,22 650,2
7. - 80,0 1,06 0,349 832,3
8. - 80,0 0,88 0,407 732,3
9. - 80,0 0,71 0,315 724,6
Таблица 2
Влияние температуры на выход целевых продуктов и конверсию ацетилена
(С2Н2:Н2О=1:5)
№ Температура, 0С Селективность,% Конверция ацетилена,%
По ацетону По ацетальдегиду
1. 350 65,0 35,0 80,0
2. 380 70,0 30,0 92,0
3. 400 75,0 25,0 94,0
4. 420 82,0 18,0 95,0
Как видно из данных таблицы 2 с повышением температуры от 350 до 4200С наблюдается повышения селективность образования ацетона. Это свидетельствует о протекании параллельно последовательных процессов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Темкин О.Н., Шестаков Г.К., Трегер Х.А. Ацетилен. Химия. Механизмы реакций. Технология. -М.: Химия, 1991. -416 с.
Л.С.Пахомова, Г.Ф.Кодаченко Б.И А.С.371194. Способ получения ацетона. М-1973. -№12.
Асадуллаев М., Туробжонов С.М., Исмаилова Л.А., Юсупов Д. Разработка технологии производства ацетона на базе местного сырья. / Проблемы разработки химической технологии импортозамещаемой продукции в Узбекистане: Тезисы докл. Респ.научн.техн.конф. 1995. -С.7. Ka-Kit Yee, Yan-Lung Wong, Meiqin Zha, Ramesh Y. Adhikari, Mark T. Tuominen, Jun He and Zhengtao Xu. Room-temperature acetylene hydration by a Hg(II)-laced metal-organic framework. Chem. Commun., 12 May 2015.
