Технология процесса жидкофазного гидрирования альфа-метилстирольной фракции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.04, кандидат технических наук Ксенофонтов, Дмитрий Вячеславович

  • Ксенофонтов, Дмитрий Вячеславович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2002, Казань
  • Специальность ВАК РФ05.17.04
  • Количество страниц 92
Ксенофонтов, Дмитрий Вячеславович. Технология процесса жидкофазного гидрирования альфа-метилстирольной фракции: дис. кандидат технических наук: 05.17.04 - Технология органических веществ. Казань. 2002. 92 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ксенофонтов, Дмитрий Вячеславович

страница

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Основные закономерности каталитического гидрирования альфа-метилстирола

1.2 Термодинамика, механизм и кинетические закономерности процесса восстановления альфа-метилстирола

1.3 Обоснование выбора катализатора для реактора с неподвижным слоем

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика применяемого сырья и катализаторов

2.2 Методики эксперимента

2.2.1 Описание лабораторных установок жидкофазного гидрирования. Реактор смешения периодического действия и проточный реактор со стационарным слоем катализатора

2.2.2 Определение плотности и вязкости жидкой фазы при повышенных температурах

2.2.3 Методика определения растворимости водорода в жидкой фазе при рабочих температурах и давлениях

2.2.4 Методики анализа сырья и гидрогенизата

ГЛАВА 3. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЖИДКОФАЗНОГО ГИДРИРОВАНИЯ АЛЬФА-МЕТИЛСТИРОЛА В ПРИСУТСТВИИ СКЕЛЕТНОГО

МЕДНОГО КАТАЛИЗАТОРА

3.1 Периодический реактор смешения

3.2 Реактор вытеснения со стационарным слоем катализатора

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ЖИДКОФАЗНОГО ГИДРИРОВАНИЯ АЛЬФА

МЕТИЛСТИРОЛА НА КАТАЛИЗАТОРЕ НТК-11 В РЕАКТОРЕ СО СТАЦИОНАРНЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА

4.1 Расчет адиабатического реактора

4.2 Технологическое оформление процесса

ВЫВОДЫ

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Технология органических веществ», 05.17.04 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология процесса жидкофазного гидрирования альфа-метилстирольной фракции»

Актуальность работы. В процессе совместного получения фенола и ацетона кумольным методом на стадии сернокислотного разложения технического гидропероксида одним из побочных продуктов является альфа-метил-стирол, выход которого достигает 80 кг на тонну фенола [1].

Альфа-метилстирол может быть выделен в виде товарного продукта или в виде углеводородной фракции совместно с изопропилбензолом. На зарубежных установках по производству фенола углеводородную фракцию гидрируют и полученный изопропилбензол возвращают в процесс на стадию окисления изопропилбензола.

Цель работы: Селективное гидрирование альфа-метилстирола в изопропилбензол в жидкой фазе на стационарном катализаторе, включающее подбор промышленного катализатора, изучение кинетики реакции и разработку технологической схемы непрерывного процесса на базе реактора с неподвижным слоем катализатора.

Научная новизна.

Исследована растворимость водорода в альфа-метилстироле и изопро-пилбензоле. По экспериментальным значениям константы Генри определены величины энтальпий растворения водорода.

Исследованы кинетические закономерности жидкофазного гидрирования альфа-метилстирола на гранулированном скелетном медном катализаторе в периодическом реакторе смешения и проточном реакторе вытеснения со стационарным слоем.

Установлено наличие кореляции между температурными зависимостями скоростей гидрирования альфа-метилстирола и дейтероводородного обмена на скелетной меди.

Практическая ценность.

Произведен расчет адиабатического реактора и предложена технологическая схема процесса жидкофазного гидрирования альфа-метилстирола в изопропилбензол на базе адиабатического реактора с неподвижным слоем катализатора. 6

В результате выполненных исследований составлен разовый технологический регламент на процесс жидкофазного гидрирования альфа-метилстирола в реакторе со стационарном слоем катализатора. Регламент утверждён техническим директором и передан на ОАО «Казаньоргсинтез»

Апробация работы. Материалы работы докладывались на ежегодных внутри вузовских научно-технических конференциях в Казанском государственном технологическом университете (г. Казань, 1996 -г 2000 гг.) и на 4 -й конференции по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия-96». Нижнекамск, 1996.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано статей - 2; получено патентов на изобретение - 2.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 91 странице, состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы (95 наименований), содержит 29 рисунков, 24 таблицы, 1 приложение.

Похожие диссертационные работы по специальности «Технология органических веществ», 05.17.04 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Технология органических веществ», Ксенофонтов, Дмитрий Вячеславович

ВЫВОДЫ

1. Исследование реакции жидкофазного гидрирования альфаметилстирола на гранулированном скелетном медном катализаторе НТК-11 показало, что данный катализатор обладает высокой активностью и селективностью по превращению альфа-метилстирола в изопро-пилбензол. Использование катализатора НТК-11 в приведённом процессе защищено патентом РФ.

2. Изучение кинетических закономерностей гидрирования альфаметилстирола на скелетном медном катализаторе в реакторах смешения и вытеснения позволило установить, что при гидрировании в реакторе смешения наблюдаемый порядок по водороду близок к первому при нулевом порядке по реагенту. В реакторе вытеснения в области концентраций альфа-метилстирола выше 30 % мае. «наблюдаемый порядок» по водороду и альфа-метилстиролу близок к 0,5. При уменьшении концентрации альфа-метилстирола ниже 15 % мае. «порядок» по нему возрастает до первого, в то время как порядок по водороду уменьшается до нулевого.

3. Установлено наличие корреляции между температурными зависимостями скоростей гидрирования альфа-метилстирола и дейтероводород-ного обмена на скелетной меди.

4. На основании эмпирических уравнений скорости и тепловых расчётов определены условия проведения процесса гидрирования альфа-метилстирольной фракции в проточном реакторе с неподвижным слоем скелетного медного катализатора.

5. Разработан технологический регламент на процесс гидрирования аль-фа-метилстирольной фракции в изопропилбензол в реакторе с неподвижным слоем катализатора.

80

Экономический эффект рассчитывался исходя из стоимости фенола 12566,64 руб/тн, ацетона 8648,7 руб/тн, альфа-метилстирола 6000 руб/тн, по ценам на 2001 год, составляет 143,75 руб. на тонну фенола без учёта затрат на катализатор, 105,66 руб. исходя из стоимости катализатора 300000 руб/тн.

81

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ксенофонтов, Дмитрий Вячеславович, 2002 год

1. Серебряков Б.Р., Масагутов P.M., Правдин В.Г. и др. Новые процессы органического синтеза. М.: Химия, 1989. 400 с.

2. Лебедев H.H. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. 4-е изд. М.: Химия, 1988. 588 с.

3. Баринов Н.С., Мушенко Д.В., Лебедева Э.Г. и др. Гидрирование ацетофенона на никелевом, платиновом и палладиевом катализаторах//Докл. АН СССР. 1967. Т. 172. Вып.5. -С.1109-1112.

4. Пат. 0151928 (ГДР), РЖХим. 1983, 6Н 143 П

5. Пат. 218090. Verfahren zur Herstellung von Cumen und Ethulbenzen (ГДР)

6. Пат. 218091. Verfahren zur Hydrierung von a-Methylstyren (ГДР)

7. Каталитические процессы и катализаторы: : Межвуз. сб. научн. тр./Редкол. И.П. Мухлёнов (отв. ред.) и др. ЛТИ им. Ленсовета Л. : 1987. -С.110-113.

8. КаменскийА.А., Васильев В.Ф, Емелина С.И. Способ селективного гидрирования альфа-метилстирола. Заявка на патент РФ №95106913/04 от 28.04.95

9. Jonson D.L., Saito Н., Polejes J.D. and Hougen O.A. Effects of bubbling and stirring on mass transfer coefficients in liquids // A.I.Ch.E. Jour-nal.1957. Vol.3. № 3. PP. 411-417.

10. Satterfield Ch.N., Pelossof A.A. and Shervood Т.К. Mass transfer limitations in a trickle-bed reactor//A.I.Ch.E. Journal. 1969. Vol.15. № 2. PP. 226-234.

11. Стефогло Е.Ф. Изучение реакции жидкофазного гидрирования а-метилстирола на суспендированном палладиевом катализаторе в реакторе с мешалкой //Хим. пром. 1982. Вып.2. С. 75-76.

12. Стефогло Е.Ф. Определение растворимости водорода в жидкости при протекании гетерогенно-каталитической реакции гидрирования в реакторе с мешалкой // Хим. пром. 1982. Вып.5. С. 269-270.

13. Стефогло Е.Ф. Оценка массопереноса и режимов протекания реакции гидрирования на суспендированном катализаторе в реакторе с мешалкой //Хим. пром. 1983. Вып.6. С. 365-368.

14. Стефогло Е.Ф. Газожидкостные реакторы с суспендированным катализатором. Экспериментальное изучение, моделирование и интенсификация. Дисс. на соиск. уч. степ, доктора технических наук. Кемерово, 1992.

15. Versteeg G.F., Visser J.B.M., van Dierendonck L.L., Kuipers J.A.M. Absorption accompanied with chemical reaction in trickle-bed reactors // Chem. Eng. Science. 1997. Vol.52. PP. 4057-4067.

16. Lange R., Gutsche R., Hanika J. Forced periodic operation of a trickle-bed reactor//Chem. Eng. Science. 1999. Vol.55. PP. 2569-2573.

17. Жоров Ю.М. Термодинамика химических процессов. Нефтехимический синтез, переработка нефти, угля и природного газа. М.: Химия, 1985. 464 с.

18. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. изд.З-е. пер. сангл./Под ред. Е.И.Соколова. Л.: Химия. 1982. 591 с.

19. Лебедев Н.Н., Манаков М.Н., Швец В.Ф. Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза / Под ред. Н.Н.Лебедева. 2-е изд. М.: Химия. 1984. 376 с.

20. Справочник химика Т.1/ Гл.ред. Б.П.Никольский . Л.: Химия. 1962.

21. CRC Handbook of Chemistry and Physics 1993-1994 74 th. edition. CRC Press.

22. Langes Handbook of chemistry twelfth edition. 1979. McGraw-Hill book company: New York.

23. Stephenson R.M., Malanowski. Handbook of the thermodynamics of organic compounds. 1987. Elsevier. 552 p.

24. Одзаки А. Изотопные исследования гетерогенного катализа. 1979. М.: Атомиздат. 232 с.

25. Дмитриев Р.В., Субботин А.Н., Гудков Б.С. и др. Изотопный обмен между водородом и дейтерием на меди и медьсодержащих катализаторах// Изв. АН СССР Сер. хим. 1988. Вып.12. С.2700.

26. Субботин А.Н., Гудков Б.С., Якерсон В.И., Киперман С.Л. Исследование механизма гидрирования изомасляного альдегида на медьсодержащих катализаторах // Кинетика и катализ. 1992. Т.ЗЗ. Вып.2.- С.332.

27. Гудков Б.С., Субботин А.Н., Якерсон В.И. О возможности диссоциативной адсорбции водорода на металлической меди различного происхождения // Кинетика и катализ. 1993. Т.34. Вып.5. С.909.

28. Миронов Г.С., Фарберов М.И., Чехов Е.Е. Селективное восстановление алкиларилкетонов в соответствующие карбинолы // Промышленность синтетического каучука и нефтехимических процессов. 1965. Вып.2. С.23-31.

29. Мушенко Д.В., Лебедева Э.Г., Баринов Н.С. и др. Получение ме-тилфенилкарбинола из аццетофенона на медно-хромовых катализаторах//ЖПХ. 1968. Т.41. Вып.12.-С.2730.

30. Серебряков Б.Р., Смирнова H.A., Габузов В.Г. Кинетические закономерности гидрирования ацетофенона в процессе совместного получения окиси пропилена со стиролом // Азерб. хим. журн. 1977. Вып.6. С. 135.

31. Фрейдлин Л.Х., Султанов A.C., Абидова М.Ф. Исследование избирательности действия катализаторов Сообщение 2. Восстановление окиси мезитила на медном и цинк-медном катализаторах // Изв.АН СССР ОХН. 1958. С.640-642.

32. Каралин Э.А. Жидкофазное гидрирование ацетофеноновой фракции в реакторе с неподвижным слоем катализатора. Дисс. на соиск. уч. степ, кандидата технических наук. Казань, 1999.

33. Ержанова М.С., Бейсеков Т., Маматов Ю.М. и др. Гидрирование фурфурола на скелетных меднотанталовых катализаторах под давлением водорода//Хим. пром. 1978. Вып.6. С.420.

34. Фасман А.Б., Лифанова В.А., Ермолаев В.Н. и др. Исследование медных катализаторов гидратации акрилонитрила // ЖПХ. 1984. Вып.9. С.2049-2052.

35. Ермолаев В.Н. Строение, фазовый состав и генезис высокодисперсных Ni-, Си- и Pt- катализаторов. Автореферат дисс. на соиск. уч. степ, кандидата химических наук. Алма-Ата. 1985.

36. Турченинов А.Л., Шпиро Е.С., Некрасов Н.В. и др. Влияние реакционной среды на состояние меди в медьсодержащих катализаторах конверсии СО с водяным паром // Доклады АН СССР. 1987. Т.296. Вып.1. С. 165.

37. Бейсеков Т.Б., Мамбетказиева Г.Т., Журхабаева Н.К. и др. Гидрирование фурфурола на сплавных медных катализаторах с добавками ферросплавов//Хим. пром. 1995. Вып. 9. С.497.

38. Синтезы органических препаратов. Сборник 2 // Пер. с англ. под ред. Б.А.Казанского. 1949. М.: Издательство иностранной литературы. С.301.

39. Габузов В.Г., Серебряков Б.Р., Гришкан И.А. и др. Кинетические закономерности гидрирования ацетофенона на медно-хром-бариевом катализаторе// Азерб. хим. журн. 1976. Вып.З. С.7-12.

40. Апхазов Т.Г., Марголис Л.Я. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. М.: Химия. 1985. 192с.

41. Юрченко Э.Н., Зубрицкая Н.Г., Козлова О.В. и др. Роль промоторов в процессах получения медно-хромитных катализаторов и регулирования их свойств//ЖПХ. 1996. Т.69. Вып. 11,- С. 1801 -1807.

42. Хасин A.B., Сименцова И.И., Юрьева Т.М. Среднетемпературное восстановление хромита меди водородом и десорбция водорода с поверхности восстановленного хромита // Кинетика и катализ. 2000. Т.41. Вып.2. С.310-314.

43. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. М.: Химия. 1974. 408 с.

44. Якерсон В.И., Дых Ж.Л., Субботин А.Н. и др. Катализаторы, получаемые на базе активированных алюминиевых сплавов III. Формирование алюмооксидных катализаторов // Кинетика и катализ. 1995. Т.36. Вып.6. С.918-922.

45. Якерсон В.И., Дых Ж.Л., Субботин А.Н. и др. Катализаторы, получаемые на базе активированных алюминиевых сплавов V. Формирование алюмооксидных катализаторов, содержащих медь, никель, кобальт или цинк// Кинетика и катализ. 1998. Т.39. Вып.1. С. 108-113.

46. Исагулянц Г.В., Борунова Н.В., Фрейдлин Л.Х. и др. Исследование гидрирования ацетофенона кинетическим изотопным методом // Изв. АН СССР. Сер.хим. 1972. Вып.7. С.1554.

47. Сокольский Д.В., Духовная Т.М., Джардамалиева К.К. Гидрирование ацетофенона на рутений-палладиевых катализаторах на носителях// Изв. АН Казахской ССР. 1978. Вып.5. С. 17-20.

48. Закумбаев Г.Д., Бекетаева Л.А., Айтмагамбетова С.З., Куанышев А.Ш. Влияние носителя на механизм гидрирования ацетофенона на родиевых катализаторах // Изв. АН Казахской ССР Сер.химическая. 1984. Вып.5. С.29-32.

49. Пат. 4996374. Hydrogénation of acetophenone (США)

50. Advances in Catalysis and related subjects. 1966. Vol.16. Academic press. New York and London, (русский перевод: Катализ. Стереохимия и механизм органических реакций. М.: Мир. 1968.)

51. Киперман С.Л., Гайдай Н.А. Исследование кинетики и механизма гетерогенных каталитических реакций в стационарных и нестационарных режимах// Кинетика и катализ. 1999. Т.40. Вып.5. С.705.

52. Сокольская A.M. Родий катализатор гидрогенизации. Алма-Ата: Наука Казахской ССР. 1974. 304с.

53. Кузнецов В.И. Развитие учения о катализе. М.: Наука. 1964. 423с.

54. Субботин А.Н., Некрасов Н.В., Якерсон В.И. и др. Гидрирование н-масляного альдегида на медьсодержащих катализаторах // Кинетика и катализ. 1988. Т.29. Вып.4. С.840.

55. Пат. 4160746. Catalyst for hydrogénation of acetophenone (США)

56. Пат. 6046369. Process for producing alpha-phenylethyl alcohol (США)

57. Стефогло Е.Ф. Изучение кинетики жидкофазного гидрирования метилстирола на твердом катализаторе // Хим. технология (Киев). 1983. Вып.З. С. 19-23.

58. Liaw B.J., Chen Y.Z. catalysis of ultrafine CuB catalyst for hydrogénation of olefinic and carbonyl groups // Applied Catalysis A: General. 2000. Vol. 196. PP. 199-207.

59. Пат. 6207865. Method for the hydrogénation of carbonyl compounds. (США)65. «Pvzem. chem.», 1982, 61, № 8, РЖХим. 1983, 4П 170

60. Смирнова H.A., Едигарова Э.И., Салямов и др. Активность и стабильность промышленных медьсодержащих катализаторов при жид-кофазном гидрировании ацетофенона // Азерб. хим. журн. 1988. Вып.4. С. 46.

61. Стайлз Э.Б. носители и нанесенные катализаторы. Теория и практика. М.: Химия, 1991, 240с.

62. Баг А.А., Егупов Т.П. Моющие вещества из высокомолекулярных первичных спиртов // Усп. хим. 1945. Т.14. Вып.1. С. 56-64.

63. Лельчук С.П., Баландин А.А., Васкевич Д.Н. «Скелетные» катализаторы и их применение в органической химии // Усп. хим. 1945. Т.14. Вып.З. С.185-212.

64. Faucounau L. Sur une novelle methode de preparation des métaux catalyseurs. Preparation du cuivre actif et quelques unes de ses reactions de deshydrogenation et d hydrogénation // Bull. chim. France. 1937. Vol.4. PP. 58-63.

65. Урвачев В.П., Кочетков В.В., Горина H.Б. Ювелирное художественное литье по выплавляемым моделям сплавов меди. Челябинск: Металлургия Челябинское отделение, 1991. 168 с.

66. Калина М.М., Фасман А.Б., Ермолаев В.Н. О механизме формирования скелетной меди // Кинетика и катализ. 1980. Т.21. Вып.З. -С.813.

67. Рейхсфельд В.О., Рубан В.Л., Саратов И.Е. Лабораторный практикум по технологии основного органического синтеза. М.-Л.: Химия, 1966. 320 с.

68. Рабинович В.А., Хавин З.Я Краткий химический справочник. СПб.: Химия, 1994. 432 с.

69. Свойства органических соединений. Справочник / Под. ред. А.А.Потехина. Л.: Химия, 1984. 520 с.

70. Шахова С.Ф., Зубченко Ю.П., Каплан Л.К. Растворимость азота и водорода в органических растворителях // Хим. пром. 1973. Вып.2. С.108.

71. Charles N. Satterfield. Mass Transfer in Heterogeneous Catalysis. M.l.T. Press, Cambridge, Massachusetts and London, England. 1970.

72. Саттерфильд Ч. Массопередача в гетерогенном катализе. M.: Химия, 1976. 240 с.

73. Лескин В.В., Ларионов В.А., Тудоровская Г.Л., Сафонова H.A. Растворимость водорода в органических растворителях // Хим. пром. 1983. Вып.7. С.407-408.

74. Вишневский Н.Е., Глуханов Н.П., Ковалев И.С. Машины и аппараты с герметичным электроприводом. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1977. 256 с.

75. Денисов Е.Т. Кинетика гомогенных химических реакций. М.: Высш. шк., 1988. 391 с.

76. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ. Казань: Изд-во Казанского Университета, 1993. 437 с.

77. Рамм.В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. 655 с.

78. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов. Л.: Химия, 1987. 576 с.

79. Кириллов В.А., Стегасов А.Н. Анализ процессов, протекающих в реакторах с неподвижным слоем катализатора при прямотоке газа и жидкости //Хим. пром. 1994. Вып.З. С.37.

80. Справочник химика Т.З/ Гл. ред. Б.П.Никольский. Л.: Химия. 1964.

81. Штейнберг A.C. Репортаж из мира сплавов. М.: Наука. Гл.ред.физ.-мат.лит., 1989. 256 с.

82. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Издание 2 е. М.: Наука, 1972. 720 с.

83. Адиабатическое изменение температуры при жидкофазном гидрировании ацетофенона / Каралин Э.А., Батыршин H.H., Мирошкин Н.П., Ксенофонтов Д.В., Харлампиди Х.Э. : Казан, гос. технолог, ун-т. Казань, 1998. Деп. в ВИНИТИ, номер гос. регистрации 2387 - В 98.

84. Сокольская A.M., Омаркулов Т., Уалиханова А. и др. Гидрогенизация непредельных соединений, содержащих различные типы химических связей, под давлением водорода // АН КазССР Труды Инстиэкз. №.тор интез,:1. Н. Кудряшов 2001 г.

85. Разовый технологический регламентна опытно-промышленный узел полученияизопропилбензола из альфаметилстирольной фракции.

86. Согласовано структурное подразделение КГТУ НПЦ "ПАНХИМТЕХ "1 профессой^^^^ч. Харлампиди Х.Э.2000г.

87. Срок действия регламента до ¿7. оь.гссь г.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.