Введение к работе
Актуальность темы. Продукти селективного гидрирования и де-карбоішлирования фурфурола - фуруриловий спирт и фуран применяют-ся для получения специфических смол, которые широко применяются в изготовлении химически стойких конструкций, в качество связукщих в литейном производстве, графитов с низкоїі проніщаемостью для ядерных реакторов, синтетического каучука с особо ценными свойствами, дефолиантов, гербецидов, лекарственных препаратов и многих других важных для промышленности продуктов. Однако объем производства этих продуктов неудовлетзоряет возросшим потребностям народного хозяйства. Это объясняется там, что промышленные катализаторы ГШХ-105 и КД0-І не обладают достаточной производительностью, сложны в приготовлении, процессы на них осуществляются при жестких услови-тх, быстро осмоляотся и не подвергаются регенерации. Следовательно, разработка новых высокоэффективных катализаторов для интенсифика-цш процессов гидрирования и декарбонплировання фурфурола в фурфу-эиловый спирт (ФС) и фуран является весьма актуальной проблемой, стоящей перед микробиологической промышленности.
Однім яз наиболее перспективных путей интенсификации процесса гидрирования фурфурола в ФС может быть использование сплавных катализаторов, благодаря их высокой активности, селективности, ста-іильности, низкой стоимости и простотой приготовления. При иссле-ювании сплавных катализаторов актуальным вопросом является уста-[овление взаимосвязи между активностью я фазовым составе:.! коятак-ов.
В области аидкофазной гидрогенизации фурфурола следует отметить аботы М.С.Ержановой и Т.Б.Бейсекова с сотр. Ими впервые установ-ены основные кинетические закономерности и механизмы гидрирования урфурола при повьшенЕэм давлении водорода. Разработано новое по-оление многокомпонентных сплавных катализаторов производственного начепия.
Г&жные исследования по декарбоннлированию фурфурола в фуран вн-олноны А.Я.Кармильчиком, С.А.Гиллером, В.Н.Соколовой и др. Ими редложены оптимальные катализаторы и механизмы декарбонялироваппя урфурола в фуран. Однако вопросы разработки новых высокоэффек-ивпых ісатализаторов, способов регенерации отработанных катализато-ов и путей увеличения срока службы практически не нашли своих
решений.
Цель работа. Она посвящена разработке новых пранщшов подбора оптимальных сплавных катализаторов селективного гидрирования фурфурола в ЇС путем обобщения Експериментального материала с помощью координационного подхода и комплексного исследования фазового состава, адсорбционных и каталитических свойств промо-тированных переходными металлами кобальтовых катализаторов, установлению механизма п кинетики образования <К в условиях повышенных давлений и температур; испытанию активности новых нанесенных палладиевых катализаторов, а также регенерированных, рэ-гонерярованно-модифицированных партий отработанного промышленного контакта КЦФ-І в реакции декарбонилирования фурфурола в фу ран.
Научная новизна. На основании обобщения экспериментального материала, литературных данных, координационного подхода и адсорбционных исследований сформулированы ноше подходы к разработке сплавных катализаторов селективного гидрирования фурфурола, заключающиеся в- следующем:
а) для гидрирования фурфурола в ЇС в качестве катализатора иогшо
применять d- умеренно орбитальный ыоталл-кобальт (ЗоС 4S ),
формирующий атоіїарно-адсорбированнус форму водорода и склон
ный к п - координировании С=0 группой;
б) в качестве модифицирующих добавок необходимо использовать
d. --^ металлы акцепторы, способствующие ослаблению прочности К - Н '- связи и л - координированию С=0 группы с поверхностью (d. металлы - Ті, Съ, 1-е. , Шо,Л' , Та, W , Ее),формирующие новые dL- центры активации молекулы фурфурола (3 о!/5*10 - Ре) или водорода (с/5-10 Rh, Eh, Pot , ?i ,Jz ). Впервые разработаны новые "палладий на Сибуните" катализатора для селективного декарбонилирования фурфурола в фуран; предложены способы регенерация отработанного катализатора ВДФ-І и повторного использования его в процессе декарбонилирования. Пред лопоны такке механизмы гидрирования и декарбопилнрсзаняя фурфурс ла при относительно жестких условиях.
На оацпту выносятся следующие положении: I. Новые принципы подбора катализатора и модифицирующих добавок дій селективного гидрирования фурфурола в фурфурпловый спирт
па ochodg координационного подхода теории катализа. 2. Разработка новых типов катализаторов гидрирования п декарбо-пилировалил фурфурола п способов регенерация отработанного катализатора КДФ-І я повторного его использования.
Практическое значение работа. Оптпмальпый"палладий па Спбу-пите" катализатор д регенерированная партия отработанного КДФ-І прошли укрупненные лабораторные испытания на Кропоткинском химическом заводе. Применение нового катализатора Ро / Сибунит позволяет сэкономить ежегодно по 50 тыс.руб., а использование регенерированных образцов КДФ-І в виде смесой со свеяей его партии снижает расход последнего на 40-50$.
Публикация и апробация. Основные результаты работы излоеєіш в трех статьях , опубликованных в научных журналах я в двух научно-методических пособиях. Получено три положительные решения па изобретения.
Результаты работы доложены на Третьем региональном совещании республик Средней Азии и Казахстана по химическим реактивам (IS90 г., г.Ташкент), а такав на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Казахского хлипко-технологического института (1986-1990 гг., г.Чимкент).
Объем работы. Диссертационная работа состоит пз введения; четырех глав, выводов, списка литературы, вклшапдего 315 наименований, и приложения. Работа язлокена на 181 страницах кашлио-пленого текста, содержит 23 таблицы, 15 рисунков я 6 схем.
В первой тлаве приводятся литературные и собственные даяние о диаграммах состояния двойных и некоторых тройных кобальтовых систем, а такие фазовый химический и гранулометрический составы, сорбционная способность по водороду сплавных кобальтовых (7) катализаторов.
Вторая глава посвящена обсуждению активности скелетных кобальтовых {70ИЮ катализаторов в реакция селективного гидрирования фурфурола в 5С. Промотиругацее влияние модяфяцпруящгх добавок, кинетика и механизм гидрирования фурфурола объясняется с помощью координационного подхода.
В третьей главе описываются данные по декарбоншшрованию фурфурола в фурая на различных катализаторах, в том числе а на "палладий на Сибуните" контактах* предложен механизм образования фурана.
В четвэртой главе изложены способи регенерации и повторного использования отрабояанного промышленного катализатора
ВДФ-І.
На основании получо;шых результатов сделаны выводы.