Основы гетерогенного катализа и производства катализаторов: Курс лекций для студентов специальности "Химическая технология органических веществ и топлив", страница 11

7.  Cu – Zn – Ag

Применение этих катализаторов возможно только при минимуме каталитических ядов, например серы  ≤ 1 млн -1

                                                       Лекция №12

Неполное каталитическое окисление углеводородов.  Обзор процессов. Окислительный  аммонолиз пропилена. 

Получение окиси этилена. Оксихлорироваие этилена. 

48

Обзор процессов

цель

сырье

катализатор

0борудование

Фталевый ангидрид

нафталин

V2O5

Псевдоожиженный слой.

Фталевый ангидрид

Орто-ксилол

V2O5

Псевдоожиженный слой.

Малеиновый ангидрид

бензол

V2O5 + МоО3

Неподвижный слой

формальдегид

метанол

Молибдаты  Ag

Неподвижный слой

Окись этилена

этилен

Ag на носителе

Неподвижный слой

Акриловая кислота

пропилен

молибдаты

Неподвижный слой

акрилонитрил

Пропилен, аммиак

Молибдаты

Sohio-41

Псевдоожиженный слой.

Окислительный  аммонолиз пропилена

Цель:  Акрилонитрил (НАК).

Сырье: Пропилен, аммиак, кислород.

Катализатор: Sohio-41

Условия:  давление 0.1 – 0.3 МПа, температура 400 – 5100С, времяконтакта 1 – 15 сек.

Оборудование: реактор с взвешенным слоем катализатора.

СН3СН=СН + NH+ 3/2O2   → H2C=CHCN   +   3H2O

49

Технические решения

1.  реактор с взвешенным слоем катализатора

2.  абсорбер

3.  колонна извлечения НАК

4.  колонна извлечения  ацетонитрила

5.  осветлительная  колонна

6.  колонна очистки продукта.

Вода увеличивает выход.

Катализатор SOHIO – 41:

Конверсия пропилена в НАК более 80 %

50

Процесс опасен, кислорода в смеси не более 10%, пропилен  вне интервала 2 – 10 %.

Получение окиси этилена

Цель:  Окись этилена.

Сырье: Этилен, кислород.

Катализатор: Серебро с добавками на носителе.

Условия:  давление 1 – 2 МПа, температура 277 0С.

Оборудование: Трубчатый реактор.

 

Чистота этилена не менее 97 – 98 %

Температура на выходе из трубок не более чем на 30 – 40 0С превышает температуру  на входе.

Катализатор: серебро + ВаО2 , ВаСО3  в количестве 1 – 15 % + щелочные добавки в количестве 0.005 – 0.05 %  + хлориды металлов в количестве до 50 % от серебра.

Носитель:  ά – окись алюминия (корунд)  или  SiO.

51

Оксихлорироваие этилена

Цель:  Дихлорэтан.

Сырье: Этилен, хлористый водород, кислород.

Катализатор: Хлорид меди на носителе.

Условия:  давление 0.17 – 0.25 МПа, температура 210 - 240 0С.

Оборудование:  Реактор с взвешенным слоем катализатора.

Механизм:

С2Н4     +    2СuCl   →    С2Н4Сl2        Сu2Cl2

Сu2Cl2    +   2НСl  +  1/2О2    →  2СuCl +   Н2О

Технические решения

52

1.  Реактор

2.  колонна горячей закалки

3.  колонна холодной закалки

4.  сепаратор

С2Н4   +2НСl  +  1/2О2    →   С2Н4Сl +  Н2О   получение дихлорэтана

С2Н4Сl2     →   С2Н3Сl  +   НСl        получение винилхлорида  пиролизом при 5000С

Выход дихлорэтана по этилену 96 %,  по НСl 98 %.

Катализатор:  10 % СuCl2на окиси алюминия илиSiO2

Лекция №  13

Вакер- процесс.  Получение винилацетата.   Карбонилирование  метанола.  Каталитическое обезвреживание выхлопных газов

Вакер- процесс

Цель:                    ацетальдегид.

Сырье:                 этилен, кислород.

Катализатор:      хлориды палладия  и меди в водном растворе.

Условия:             давление  0.3 МПа, температура 120 - 130 0С.

Оборудование:  барботажныйреактор.

53

Механизм:

C2H4   +   H2O   +   PdCl2   →  CH3CHO   +   Pd   +  2HCl

Pd   +   2CuCl2   →   PdCl2    +   Cu2Cl2  

Cu2Cl2     +    1/2 O +    2HCl  →  2CuCl2    +   H2O

Технические решения

1.  реактор.

2.  фазовый сепаратор.

3.  конденсатор.

4.  скруббер.

5.  перегонка продуктов.

53

PdCl2   -  0.02 – 0.2  моль/л

CuCl2  -  2   моль/л

рН  =  0 – 2

Выход ацетальдегида -85 % считая на этилен.

Получение винилацетата

Цель:                    винилацетат.

Сырье:                 этилен, кислород, уксусная кислота.

Катализатор:      хлориды палладия  и меди в водном растворе.

Условия:             давление  3 МПа, температура 100 - 130 0С.