Основи технології оксидегідрохлорування хлорорганічних сполук в умовах аерозольного нанокаталізу - Автореферат

В дисертації розглядається метод переробки хлорорганічних сполук із застосуванням принципово нової вітчизняної технології аерозольного нанокаталізу (ANC - aerosol nanocatalysis). При цьому швидкість реакції зростає в розрахунку на одиницю маси каталізатора на декілька порядків у порівнянні з традиційним каталізом на носіях, а необхідна кількість каталізатора зменшується з 1?5 тонн до 1?10 г на 1 м 3 реакційного обєму. При експлуатації дослідної установки АК-250 виникли проблеми з оптимізації концентрації каталізатора і керування складом продуктів реакції. В роботі вивчено нові, властиві лише технології аерозольного нанокаталізу з віброзрідженим шаром (ANCVB) параметри керування активністю каталітичної системи: частота коливань, обємна доля частинок диспергуючого матеріалу (ДМ) в реакторі, повязана з їх амплітудою коливань. Оптимальний обєм ДМ в реакторі залежить від частоти коливань і є індивідуальним для кожної реакції оксидегідрохлорування: при амплітуді коливань частинок диспергуючого матеріалу 20-26 мм оптимальна обємна доля ДМ в реакторі складає 33-37,5 %.Схема лабораторної установки для проведення процесу оксидегідрохлорування за технологією аерозольного нанокаталізу: 1-ділильна воронка; 2 - шприцевий дозатор; 3 - реактор; 4 - електрична піч; 5 - електромагнітний вібропристрій; 6 - блок управління частотою вібрації і температурою; 7-карман для термопари; 8-компресор; 9-ротаметр; 10-мета-лоповстяний фільтр; 11 - контрольний скляний фільтр; 12 - водяний холодильник; 13 - приймач конденсату; 14 - барботери; 15 - барботер для відбору проби на HCL і Cl2, який підключається періодично; 16 - точка відбору газових проб. У реактор завантажується каталітична система, що складається з підготовленого диспергуючого матеріалу (скляні кульки діаметром 1,0-1,2 мм) і наважки каталізатору, яка забезпечує необхідну концентрацію аерозолю в реакційному обємі. Реактор здійснює керовані зворотно-поступальні коливання у вертикальній площині. Виходячи з того, що технологія ANCVB має специфічні керуючі параметри (концентрація каталізатора (Скат), частота (f) і амплітуда коливань реактора (A), діаметр частинок диспергуючого матеріалу (ddm), його обємна доля (?) в реакторі), розглянуто питання виду рівняння швидкості реакції та її константи. У початковий період (f = 0-6 Гц для ДХЕ; 0-2,5 Гц для ХБ; 0-2,2 Гц для ТХМ) відбувається природне зменшення швидкості реакції із зростанням частоти, оскільки змінюється газодинамічний режим роботи реактора: перехід від моделі ідеального витискання до моделі ідеального змішування.Отримані теоретичні та експериментальні результати дозволяють створити новий метод утилізації хлорорганічних відходів оксидегідрохлоруванням аерозольним нанокаталізом у віброзрідженому шарі каталітичної системи з поверненням хлористого водню в технологічний цикл. Технологія може бути альтернативою спалюванню хлороганічних відходів, яке широко вживається в світовій промисловій практиці. Визначено оптимальні параметри процесу оксидегідрохлорування за технологією ANCVB і фактори керування його ефективністю: - вперше встановлено новий параметр керування швидкістю реакції - обємна доля диспергуючого матеріалу в реакторі ANCVB, яка визначає амплітуду коливань каталітичної системи. встановлено, що частота коливань каталітичної системи аналогічно впливає на швидкість оксидегідрохлорування хлорорганічних сполук і селективність процесу за хлористим воднем і молекулярним хлором, а оптимальні значення становлять для: 1,2-дихлоретану - 9 Гц, хлорбензолу - 6 Гц, трихлорметану - 4 Гц, і реакція описується ідентичними кінетичними залежностями. Концентрація каталізатора, необхідна для ефективного перебігу процесу ОДГХ хлорорганічних сполук і реальних відходів за технологією ANCVB, складає 0,6-5,0 г/м 3 реакційного обєму, що в 103-104 разів нижче, ніж в існуючих процесах з використанням пористих каталізаторів;Дисертантом проведені термодинамічні розрахунки реакцій оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану та розрахунки рівноважних складів продуктів двох реакцій, що перебігають одночасно, в залежності від подачі водяної пари та коефіцієнту надлишку повітря. Участь дисертанта полягає у виконанні експериментальних досліджень процесу оксидегідрохлорування хлорбензолу у віброреакторі аерозольного нанокаталізу. Участь дисертанта полягає у вивченні впливу частоти коливань каталітичної системи на швидкість оксидегідрохлорування речовин різної будови. Особиста участь дисертанта в роботі над патентом полягає у розробці методики проведення процесу оксидегідрохлорування хлорорганічних сполук в реакторі аерозольного нанокаталіза з віброзрідженим шаром каталітичної системи, підготовці необхідних експериментальних даних. Дисертантом досліджено вплив специфічних керуючих параметрів технології ANCVB на швидкість процесу оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ