Введение к работе
Актуальность работы
Кислородсодержащие соединения стали неотъемлемыми компонентами автомобильных бензинов с конца 20-го века. Наиболее эффективными кислородсодержащими добавками в «реформулированные» бензины являются простые эфиры, содержащие 5-6 атомов углерода: метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), метил-трет-амиловый эфир (МТАЭ) и диизопропиловый эфир (ДИПЭ). Это обусловлено рядом причин: высокое октановое число (дорожное 04 102 - НО), хорошая растворимость в бензине и низкая в воде (1-4 масс.%), умеренные значения температуры кипения и упругости паров, а также улучшение формулы выхлопных газов автомобилей.
Таблица 1- Свойства простых эфиров С5-С6
По эксплуатационным свойствам ДИПЭ близок к остальным эфирам, которые получаются путем этерификации изоолефинов метанолом (этанолом для ЭТБЭ). Однако ДИПЭ выгодно отличается от других эфиров гораздо большей доступностью олефинового сырья: ресурсы пропилена в несколько раз превышают ресурсы изобутилена и изоамиленов. Кроме олефинов каталитического крекинга, можно использовать пропилен из процессов пиролиза, отходы производства ацетона и изопропанола. Следовательно, ДИПЭ можно получать практически на любом нефтеперерабатывающем заводе, независимо от внешних источников низших спиртов, вместо которых используется вода. Таким образом, ДИПЭ представляет собой перспективный заменитель МТБЭ, выгодно отличающийся от последнего отсутствием токсичности, пониженной летучестью и меньшей стоимостью производства.
Существенное отличие сырья для производства ДИПЭ обусловливает более жесткие условия синтеза, поскольку пропилен обладает меньшей реакционной способностью, чем изоолефины. Обычно синтез ДИПЭ в присутствии цеолитных катализаторов проводят при 250-260С под давлением до 14 МПа (процесс фирмы Mobil).
По-видимому, более перспективным является двухстадийный способ, в котором на 1й стадии - гидратации пропилена образуется изопропанол, конденсирующийся на 2й стадии с образованием ДИПЭ.
Целью настоящей работы является разработка научных основ процесса каталитической конденсации изопропанола в диизопропиловый эфир.
Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:
-
Получены нанесенные катализаторы на основе гетерополисоединений (ГПС) структуры Кеггина и испытаны каталитические превращения изопропанола на ГПС.
-
Исследованы основные закономерности каталитической конденсации и дегидратации изопропанола в ДИПЭ и пропилен.
-
Проведен кинетический анализ превращений изопропанола в ДИПЭ и пропилен на ГПС и рассмотрен возможный механизм синтеза ДИПЭ.
Научная новизна работы
Предложен механизм превращений изопропанола на ГПС, включающий параллельные стадии превращения изопропанола в ДИПЭ и пропилен, а также стадию дегидратации ДИПЭ. Разработана кинетическая модель синтеза ДИПЭ.
Практическое значение работы
Разработана принципиальная технологическая схема получения диизопропилового эфира из пропилена и/или изопропанола с рециркуляцией пропилена на стадию синтеза спирта и с использованием азеотропной смеси изопропанол-вода (12,6%) в качестве сырья для синтеза ДИПЭ. Найдены
каталитические композиции, обеспечивающие стабильное превращение смеси изопропанол-вода с образованием ДИПЭ.
Апробация работы и публикации
Результаты диссертационной работы докладывались на XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва 2008).
Основное содержание работы изложено в 2 публикациях: 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получен 1 патент РФ.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы из 86 наименований. Работа изложена на 119 с. и включает 27 таблиц и 44 рисунка.
