Анализ литературы по дегидратации этанола

Анализ литературы по дегидратации этанола.

1.Было показано, что в процессе дегидратации этанола, на поверхности γ-Al₂O₃ формируются три промежуточных соединения:

1. промежуточное соединение, которое является предшественником этилена
2. промежуточное соединение, являющееся ингибитором, для этого процесса, оно легко удаляется потоком инертного газа
3. промежуточное соединение, которое медленно накапливается на поверхности катализатора в процессе реакции. Оно может быть удалено, только при температуре выше 400^оС.

Была предложена следующая модель реакции, согласующаяся с экспериментальными данными, точная физическая природы центров еще не установлена, S1 – может быть связана с кислотными центрами, а S2 – с основными.

2.СЕПИОЛИТ; Диэтиловый эфир и этилен, оба являются первичными продуктами и формируются по следующей схеме:

Где А- спирт, Е – эфир, O- олефин, W – вода

Было показано, что:

1.Скорость реакции увеличивается, при увеличении давления этанола

Выводы:

 Сепиолит в котором часть ионов Mg²⁺ , находящихся в октаэдрическом окружении, замещено ионами Al³⁺, содержит средние и сильные Бренстэдовские центры, и является довольно активным в реакции дегидратации этанола. Соотношение продуктов и селективность в этой реакции такое же, как у алюмосиликатных и цеолитных катализаторов. Образование этилена и диэтилового эфира на Al-сепиолитах идет по схеме, показаной выше. Авторами было установлено, что вода, образующаяся в процессе дегидратации не влияет на скорость реакции. Образование этилена соответствует кинетической модели, в которой скорость лимитирующей, является стадия сорбции молекулы этанола на бренстодовском кислотном центре, в то время, как образование диэтилового эфира лучще всего объясняется моделью, в которой лимитирующей является стадия химического взаимодействия одной молекулы этанола, адсорбированной на бренстодовском кислотном центре и одной молекулы этанола из газовой фазы.

3.Переходные оксидные катализаторы; (Fe2O3, Mn2O3)

Введение

Этилен является важным сырьем для нефтехимической промышленности. Каталитическая дегидратация этанола в этилен была исследована, использую различные оксидные катализаторы, переходных металлов, такие как оксид титана, марганца, кобальта, хрома, серебряную соль фосфорновольфрамовой кислоты, Fe₂O₃/Al₂O₃, FeO_x/Al₂O₃, Fe₂O₃, CoO, и NiO/глина, iron ion-exchanged mordenite и and Na2O-doped Mn2O3/Al2O3. Также дегидратация этанола была изучена, используя оксид алюминия и/или оксид кремния.

Экспериментальная часть

Приготовление образцов

Оксид железа Fe₂O₃ был получен методом осаждения нитрата железа(III) с последующим прокаливанием при температуре 500^оС в токе очищенного воздуха в течение 5 часов.

Оксид марганца MnO₂ был получен методом осаждения нитрата марганцы с последующем прокаливанием при темпертуре 700^оС.

Смешанные катализаторы были получены при помощи физического смешения гидроксидов железа, марганца, алюминия и кремния в различных соотношениях с последующим прокаливанием при 700^оС.

 !!! Каталитическая активность образцов изучалась в реакторе с неподвижном слое при атмосферном давлении. Все эксперименты проводились в интервале температур 200-500^оС.

Каталитическая дегидратация этанола

Экспериментльные данные для каталитической активности различных катализаторов в реакции дегидратации этанола показаны в таблице и рисунках 5-7. Из полученных экспериментальных данных ясно, что, для всех катализаторов, полная конверсия этанола увеличивается с увеличением температуры проведения процесса от 200 до 500С. Этилен и диэтиловый эфир являются основными продуктами. Наблюдались примеси ацетальдегида и этана. Выход продутов дегидратации от 19,2 до 71,2% для Fe₂O₃. УОксид марганца MnO₂ он увеличивается только до 55,1% при температуре 500^оС. С другой стороны, оптимум температура для реакции дегидратации этанола сдвигается до 400^оС при использование катализатора с эквимолярным соотношением оксида марганца и железа. Кроме того доля продуктов дегидратации при этой температуре возрастает до 66.7%. При использовании следующего катализатора - 45-45-10 Fe₂O₃- MnO₂- Al₂O₃ ,доля продуктов дегидратации постепенно возрастает от 20,5 до 59,7% при возрастании температуры реакции от 200 до 450 ^оС.

После использовании пятого катализатора (45-45-10 Fe₂O₃- MnO₂-SiO₂) Экспериментальные дынные показали высокою каталитическую активность, которая  непрерывным увеличивалась с увеличением температуры в отличие от других катализаторов, где величина конверсии увеличивалась от 30,0 до 71,4%. При использовании кат6 (53-31-6-10 Fe₂O₃- MnO₂- Al₂O₃- SiO₂) доля продуктов дегидратации линейно возрастала при увеличении температуры от 200 до 450^оС и достигала максимума 68,7% при температуре 500^оС. Предварительные результаты были строго подтверждены данными по кислотности образцов. Из которых следует, что активность в реакции дегидратации возрастает с увеличением силы и количества кислотных центров.

Fe₂O₃.- селективность возрастает от 3,8-65,4% по этилену (200-500 ^оС)

MnO₂ – более низкая селективность