Основы гетерогенного катализа и производства катализаторов: Курс лекций для студентов специальности "Химическая технология органических веществ и топлив", страница 12

Оборудование:   барботажныйреактор.

Механизм:

C2H4   +  СH3 СOOH  +  PdCl2  → CH3COOCHCH2  +  Pd   +  2HCl

Pd   +   2CuCl2   →   PdCl2    +   Cu2Cl2  

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

Технические решения  близки к Вакер - процессу.

PdCl2     0.0003   моль/л

CuCl2     0.08   моль/л

рН  =  0 – 2

54

Выход ацетальдегида -90 % считая на этилен и 95 % по уксусной кислоте.

Новейшие технологии – реактор с неподвижным слоем, катализатор - палладий с добавками на носителе.

Карбонилирование  метанола

Цель:                    уксусная кислота.

Сырье:                 метанол, окись углерода.

Катализатор:      RhCl(CO)[P(Ph)3]2  - бис-трифенилфосфин – кабонил хлорид родия  +  СН3I.

Условия:             давление 0.1 – 3.0  МПа, температура 150 - 1750С.

Оборудование:   барботажныйреактор.

Механизм:

[Rh+I2(CO)2]-   +  СH3 I → [I3Rh3+(CO)2CH3]-  

[I3Rh3+(CO)2CH3]-   →  I3(CO)Rh3+-COCH3 

I3(CO)Rh3+-COCH3  +  CO  →  [Rh+I2(CO)2]-     +   ICOCH3

 ICOCH3     + CH3OH   →  СH3 I    +    СH3 СOOH 

Технические решения:

1.  барботажный  реактор

2.  разделение продуктов

3.  возврат  катализатора

55

Каталитическое обезвреживание выхлопных газов

Цель:                   удаление окислов азота и продуктов неполного сгорания.

Сырье:                выхлопные газы, воздух.

Катализатор:     платина, палладий и родий на носителях.

Условия:            давление  0.1 – 0.2 МПа, температура 300 - 500 0С.

Оборудование:  каталитический  дожигатель.

Реакции:                                                          температура зажигания

4NO  +  CH4  →  2N2   + CO2  +  2H2O                      450 – 4800С

2NO2  +  CH4  →  N2   + CO2  +  2H2O                       450 – 4800С

2NO  +  CO  →  N2   + 2CO2                                       150 – 2000С

2NO2  +  4CO  →  N2   + 4CO2                                 150 – 2000С

2NO  +  2H2  →  N2   + 2H2O                                   150 – 2000С

2NO2  +  4H2  →  N2   + 4H2O                                 150 – 2000С

6NO  +  4NH3  →  5N2   + 6H2O                              180 – 3600С

6NO2  +  8NH3  →  7N2   + 12H2O                          180 – 3600С

Технические решения:

56

1  -  двигатель

2  -  воздушный насос

3  -  дожигатель

Катализатор наносят на поверхность носителя, обеспечивающего при достаточной механической прочности и минимальном сопротивлении потоку газов максимальную поверхность контакта.

Носитель – металл, керамика, сиалон.

       0 -  датчик парциального давления кислорода

1 -  двигатель

2 -  воздушный насос

57

3 -  блок восстановления окислов азота

4 -  блок окисления

Датчик парциального давления кислорода обеспечивает через компьютер топливно – воздушную смесь с небольшим избытком горючего.  Двигатели прямого впрыска и дизельные имеют соответствующий датчик на выхлопе. Избыток горючего обеспечивает в выхлопных газах небольшие количества СО  и  Н2 .

В блоке  3 восстанавливаются окислы азота.

В блоке 4 окисляются несгоревшие газы.

                                                     Лекция №  14

Получениекатализаторов. Осажденныеконтактныемассы. Теория осаждения.    Носители, их основные типы. Типы активированных углей. Получение активированного  угля.                                          

Силикагель, получение и формование.

.

                                                         Лекция №  15

Окись алюминия, получение и  разновидности. Молекулярные сита, методы получения.

Список того, что необходимо помнить.  Энтропийная и активационная природа катализа.  Кислоты  Бренстеда и Льюиса, функция Гаммета Н0.  Формула Ферми для статистики Ферми-Дирака. Правило Толмана. Изотермы Ленгмюра и Фрейндлиха. Диффузия внешняя и внутренняя. Диффузия молекулярная, кнудсеновская, фольмеровская. Число Тиле и критерий Вайса- Прэтера. Определения всех процессов: Каталитический крекинг. Риформинг. Гидрообработка, Окислительный аммонолиз пропилена. Получение окиси

58

этилена. Оксихлорироваие этилена.  Вакер-процесс. Получение винилацетата.   Карбонилирование  метанола. Синтез Фишера-Тропша.  Синтез метанола. Каталитическое обезвреживание выхлопных газов.