Введение к работе
Авггуальность проблемы. Реакция метанола с хлористым водородом имеет промышленное значение как один из способов получения хлористого метила. Хлористый метил ' является эффективным растворителем, ценным сырьем для получения хлорметанов и кремнеорганических соединений. Мировое потребление хлористого метила оценивается сотнями тысяч тонн в год.
Промышленное производство хлористого метила базируется на двух способах: хлорировании метана и гидрохлорировании метанола. Прлучение хлорметила по первому способу сопровождается образованием побочных продуктов более глубокого хлорирования, которые не всегда имеют сбыт. Второй способ лишен этого недостатка и дает возможность получать хлорметил с селективностью свыше 98%. Побочным продуктом является диметиловый эфир СДМЭ).
Получение хлористого мегила гидрохлорированием метанола хлористым водородом в промышленном масштабе осуществляется как в жидкой, так и в газсвой фазе. Каталитической активностью в отношении реакции метанола с хлористым водородом обладают хлориды цинка, висмута, кадмия, меди, никеля, бария, кальция, магния. При осуществлении процесса в жидкой фазе используют концентрированные растворы указанных солей, главным образом - хлориды цинка, в газофазном процессе - катализаторы, нанесенные на активный уголь или оксид алюминия. У нас в стране в качестве промышленного катализатора используется ZnCtj, нанесенный на y-A^Oj. Основным недостатком всех известных гетерогенных катализаторов этой реакции является их склонность к дезактивации. Однако к настоящему времени не известны эффективные способы
-I-
регенерации промышленного катализатора. На практике замена катализатора производится примерно через каждые 4000 часов работы. Отработанный катализатор подвергают обезвреживанию и направляют в отвал. Перетру жа трубчатого реактора представляет собой трудоемкую операцию и выводит из строя производственные мощности. Это делает проблематичным создание на основе такого катализатора реакторов большой единичной мощности.
Перечисленные трудности могут быть устранены при использовании катализатора, который можно регенерировать 6es остановки процесса. В згой связи представляется весьма перспективным разработанный нами способ с использованием в качестве катализатора микросферического у-оксида алюминия, который является достаточно активным и селективным и может регенерироваться в процессе работы. Однако сведения о кинетике реакции метанола с хлористым водородом на Y-AI2O3 крайне ограничены и противоречивы, а сведения о механизме основной и побочной реакций, а также закономерностях дезактивации у-А'^О} отсутствуют вовсе.
Цель работы. Целью настоящей работы является изучение кинетики и механизма взаимодействия метанола с хлористым водородом на у-Л^Оч и закономерностей дезактивации катализатора.
Научная новизна работы. Установлены кинетические закономерности реакции гидрохлорирования метанола. Исследованы кинетические закономерности дезактивации у-А1зОз- Впервые разработана полная кинетическая модель, учитывающая протекание основной и побочной реакции. Получено математическое выражение для скороми дезактивации катализатора. Впервые сформулирован и экспериментально обоснован механизм реакции газофазного гидрохлорирования метанола на У-АІ2О3. Показано, что реакция протекает с участием прочно адсорбированных частиц, образование которых происходит по ассоциативно - заместительному механизму.
Практическая ценность. Разработана кинетическая модель, которая была использована для математического моделирования и расчета реакторного
агрегата получения хлористою меіила мощностью 50 - 75 т.т/год для ВПО "Каустик".
Апгюбация работы. Результаты работы докладывались на:
1. Международной конференции "Математические методы в химии - 9", Тверь,
1995 г.
2. Ежегодной конференции НИФХИ им. Л.Я.Карпова, Москва. 1995 г.
Публикации. По материалам диссертации имеется 3 печатные работы и патент
РФ.
Структура и объем работы.