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=СН₂   + NH₃  + 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  SiO₂  .

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     +    2СuCl₂     →    С₂Н₄Сl₂      +    Сu₂Cl₂

Сu₂Cl₂    +   2НСl  +  1/2О₂    →  2СuCl₂   +   Н₂О

Технические решения

52

1.  Реактор

2.  колонна горячей закалки

3.  колонна холодной закалки

4.  сепаратор

С₂Н₄   +2НСl  +  1/2О₂    →   С₂Н₄Сl₂   +  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 O₂   +    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.