Проведение испытаний и разработка технологической документации для приготовления опытных образцов катализатора синтеза винилацетата «Ацетат цинка в углеродной микросфере, страница 13

Показатели селективности и производительности опытных образцов катализатора АЦУМ приведены в таблице 8. Испытания активности были проведены при четырех разных температурах 170оС, 200оС, 220оС и 230оС. Время испытаний при каждой температуре составляла в стандартных экспериментах не менее одного часа. Из таблицы 8 видно, что производительность катализаторов в реакции синтеза винилацетата из уксусной кислоты и ацетилена сильно зависит от температуры. Так повышение температуры со 170оС до 200оС приводит к увеличению производительности примерно в 3 раза, а с 200оС до 220оС в 2 раза. Селективность при этом незначительно уменьшается с 99,5 до 98 %. Необходимый уровень производительности в 300 кг/м3 и селективности (>95%), удовлетворяющий требованиям технического задания был получен на всех испытанных образцах. На наименее активном образце (АЦУМ-41,) необходимая производительность была достигнута при 230оС, на образцах (АЦУМ-42, АЦУМ-54 и АЦУМ-30, АЦУМ-52) при 220оС. На наиболее активных образцах (АЦУМ-51, АЦУМ-52, АЦУМ-58 и АЦУМ-59) необходимый уровень производительность в 300 кг/м3 был получен уже при температуре меньше <220oC – АЦУМ-59 – 205-210оС; АЦУМ-58 и АЦУМ-52 – 210-215оС; АЦУМ-51 – 215-220оС, что на 15-20оС меньше, чем на наименее активном образце АЦУМ-41. Результаты получены методом  экстраполяции экспериментальных данных (Рис. 18).

Рисунок 18 –Влияние температуры проведения процесса на производительность катализаторов синтеза винилацетата

3.3.1. Влияние условий синтеза на каталитическую активность опытных образцов катализатора АЦУМ

Было изучено влияние условий пропитки (с циркуляций и без циркуляции), концентрации раствора ацетата цинка, ультразвуковой обработке и добавления 15% метанола в раствор ацетата цинка на каталитическую активность образцов катализатора АЦУМ. Показано, что увеличение относительного содержание Zn(Ac)2 с 14 масс. % (АЦУМ-41) до 20,6 масс. % (АЦУМ-54) приводит к увеличению производительность катализаторов во всем интервале температур (170-230оС) (таблица 8). В тоже время дальнейшее увеличение содержание Zn(Ac)2 до 23-25 масс. % (АЦУМ-42, АЦУМ-52), за счет нанесения его из более концентрированных водных растворов, увеличивает производительность только при высоких температурах проведения процесса 220оС и 230оС (Рис. 19), при температурах же 170оС и 200оС, производительность выше описанных образцов практически не зависела от содержания Zn(Ac)2 (Рис. 20). Полученные закономерности можно объяснить тем, что образцы с большим содержанием ацетата цинка получены из более концентрированных водных растворов Zn(Ac)2, в которых возможно образование ассоциатов, приводящих к менее равномерному нанесению и образованию частиц Zn(Ac)2 большего размера на поверхности носителя. В этом случае, несмотря на увеличение абсолютного количества введенного Zn(Ac)2, количество доступных для реакции молекул Zn(Ac)2, вследствие образования более крупных частиц и закупоривания пор, практически не изменятся. В тоже время при повышении температуры процесса до 220-230оС крупные частицы ацетата цинка начинают расплавляться (температура плавления Zn(Ac)2 – 236оС) и как бы растекаться в порах катализатора, таким образом более равномерно распределяясь внутри пор катализатора. Образец АЦУМ-45 выпадает из описанных закономерностей. Причины этого более детально не рассматривались.

Преимущественное влияние нанесения ацетата цинка не из водного, а из водно-спиртового раствора иллюстрируется на примере катализатора АЦУМ-51, который получен при адсорбции Zn(Ac)2 из 22,2 масс. % раствора с добавкой 13% CH3OH (22,2 масс. Zn(Ac)2/H2O + 13% CH3OH ) (таблица 8). Как видно из таблицы 8 этот образец показал высокую каталитическую активность во всем интервале исследуемых температур. При температуре 170оС его производительность ваше на 30-40%, чем у образцов (АЦУМ-54, АЦУМ-45,АЦУМ-42, АЦУМ-52) полученных в близких условиях, но без добавки метанола.