Технології газофазної конденсації карбонільних сполук з оцтовим, пропіоновим та масляним альдегідом, ефективність її каталізаторів з формальдегідом в метилвінілкетон. Залежність між фізико-хімічними та каталітичними властивостями вивчених каталізаторів.
При низкой оригинальности работы "Газофазна конденсація карбонільних сполук з формальдегідом на гетерогенних каталізаторах", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Альдольною конденсацією альдегідів та кетонів у рідкій фазі одержують акролеїн, метакролеїн, метилвінілкетон (МВК), кротоновий альдегід, пентаеритрит, іонони та ряд інших важливих продуктів, а також напівпродукти для синтезу 2-етилгексанолу, н-бутанолу, ізобутилметилкетону. Одним з таких методів може стати газофазна конденсація карбонільних сполук з формальдегідом (ФА) на твердих каталізаторах лужного характеру, яка дозволяє одержувати цільові продукти значно економічніше і екологічно безпечніше, ніж рідиннофазна конденсація. Для досягнення мети необхідно було вирішити такі задачі досліджень: розробити ефективні каталізатори процесу газофазної конденсації ацетону (АЦ) з формальдегідом в метилвінілкетон; Створено ефективні каталізатори для процесу газофазної конденсації ацетону з формальдегідом в метилвінілкетон на основі сумішей гідрофосфату натрію з карбонатами лужних металів. Запропоновані кінетичні рівняння для швидкостей реакцій перетворення ацетону і формальдегіду та швидкостей утворення метилвінілкетону і побічного продукту - оцтової кислоти на кращому каталізаторі, на основі яких розроблено кінетичну модель реакції газофазної конденсації ацетону з формальдегідом.При дослідженні каталітичних систем Na2HPO4-Li2CO3 було встановлено, що максимальна селективність утворення МВК (94,1 % при 533 К та часі контакту 7,5 с) досягається на каталізаторі К4 із найбільшим вмістом Na2HPO4 - 80 % мас. Дослідження каталітичних систем Na2HPO4-K2CO3 показало, що при збільшенні вмісту K2CO3 понад 40 % мас. селективність утворення МВК знижується: від 94,6 % на каталізаторі К11 зі співвідношенням Na2HPO4:K2CO3 = 3:2 до 88,9 % на каталізаторі К9 зі співвідношенням Na2HPO4:K2CO3 = 1:4 при 553 К та часі контакту 7,5 с (рис. Максимальна конверсія АЦ та вихід МВК досягаються на каталізаторі К11 зі співвідношенням Na2HPO4:K2CO3 = 3:2 і в оптимальних умовах (553 К та 7,5 с) конверсія АЦ становить 28,7 %, вихід МВК за АЦ - 27,2 %. При цій оптимальній температурі на каталізаторі К13 із максимальним вмістом Cs2CO3 (80 % мас.) конверсія АЦ становить 46,4 %, вихід МВК за АЦ - 46,0 % при селективності 99,0 %. На всіх каталізаторах зі збільшенням часу контакту конверсія реагентів зростає, а селективність утворення МВК зменшується, тому вихід МВК має максимум при певному часі контакту.У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в створенні основ технології газофазної конденсації карбонільних сполук з формальдегідом в ненасичені альдегіди та кетони на твердих каталізаторах, що дозволяє одержувати метилвінілкетон, акролеїн та метакролеїн з високими виходами та селективностями. Розроблено новий активний та селективний каталізатор для газофазної альдольної конденсації ацетону з формальдегідом в метилвінілкетон на основі суміші гідрофосфату натрію з карбонатом цезію. Встановлено, що розроблений каталізатор є ефективним у процесах газофазної конденсації формальдегіду з оцтовим, пропіоновим та масляним альдегідами, що дає можливість отримувати акролеїн з виходом 78,6 %, метакролеїн з виходом 79,3 % та 2-етилакролеїн з виходом 91,7 %. Показано, що кислотні та основні властивості каталітичних систем на основі сумішей гідрофосфату натрію з карбонатами лужних металів мають важливе значення в процесі.Дисертантом здійснено синтез твердих каталізаторів на основі Na2HPO4 та досліджено їх в процесі конденсації ацетону з формальдегідом. Автором синтезовано Na2HPO4-Li2CO3 каталізатори та використано їх для одержання метилвінілкетону. Дисертантом синтезовано Na2HPO4-Cs2CO3 каталізатори та досліджено вплив їх складу на технологічні параметри газофазної конденсації ацетону з формальдегідом. Автором здійснено порівняльний аналіз ефективності твердих каталізаторів конденсації ацетону з формальдегідом та пошук оптимальної каталітичної системи для синтезу метилвінілкетону. Дисертантом запропоновано можливість використання твердих двокомпонентних каталізаторів для конденсації ацетону з формальдегідом в газовій фазі.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ
Вывод
1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в створенні основ технології газофазної конденсації карбонільних сполук з формальдегідом в ненасичені альдегіди та кетони на твердих каталізаторах, що дозволяє одержувати метилвінілкетон, акролеїн та метакролеїн з високими виходами та селективностями.
2. Розроблено новий активний та селективний каталізатор для газофазної альдольної конденсації ацетону з формальдегідом в метилвінілкетон на основі суміші гідрофосфату натрію з карбонатом цезію. Встановлено оптимальне співвідношення компонентів (Na2HPO4:Cs2CO3 = 2:3).
3. Встановлено, що розроблений каталізатор є ефективним у процесах газофазної конденсації формальдегіду з оцтовим, пропіоновим та масляним альдегідами, що дає можливість отримувати акролеїн з виходом 78,6 %, метакролеїн з виходом 79,3 % та 2-етилакролеїн з виходом 91,7 %.
4. Показано, що кислотні та основні властивості каталітичних систем на основі сумішей гідрофосфату натрію з карбонатами лужних металів мають важливе значення в процесі. Встановлено, що альдольна конденсація ацетону з формальдегідом відбувається на лужних активних центрах каталізатора, а утворення оцтової кислоти - на кислотних активних центрах. Оптимальний Na2HPO4-Cs2CO3 каталізатор має найбільшу основність і найменшу кислотність поверхні в порівнянні з іншими дослідженими каталізаторами.
5. Визначені кінетичні закономірності процесу на кращому з досліджених каталізаторів. У відповідності з запропонованими кінетичними рівняннями розраховані кінетичні параметри, які задовільно описують процес. Запропоновано кінетичну модель, на основі якої виконано оптимізацію процесу.
6. Запропонована принципова технологічна схема одержання метилвінілкетону газофазною конденсацією ацетону з формальдегідом. Визначено оптимальні технологічні параметри процесу, при яких конверсія ацетону становить 63,5 %, конверсія формальдегіду - 52,0 %, селективність за метилвінілкетоном - 98,8 %, вихід метилвінілкетону за ацетоном - 62,8 %. В існуючих промислових рідиннофазних виробництвах вихід метилвінілкетону складає 10-18 % при селективності 65-69 %, отже, впровадження розробленого газофазного методу одержання метилвінілкетону дозволяє значно покращити техніко-економічні показники процесу та знизити енергетичні витрати на очистку продукту та рециркуляцію непрореагованої сировини. Одержані результати досліджень перевірені на дослідній установці ВАТ “Дрогобицький завод побутової хімії” та рекомендовані до впровадження на ТЗОВ „Карпатнафтохім”.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы