Введение к работе
Актуальность темы. В актуальной задаче увеличения производства химических продуктов, дальнейшего расширения их ассортимента, повышения качества продукции важная роль принадлежит исследованиям, направленным на коренное усовершенствование действующих производств . Это в полной мере относится к процессам нефтехимического синтеза на основе гидрирования карбонильной группы в гидроксильную с последующим гидрированием в метальную группу.
1. Гидрированием фурфурола получают фурфуриловый спирт и а-метил
фуран в присутствии гетерогенного медного катализатора. Производство
а-метилфурана освоено на Белгородском витаминном комбинате (БВК) и
ОАО "Салаватнефтеоргсинтез" путем парофазного гидрирования
фурфурола в сильван в кожухотрубчатом и полочном реакторах в
присутствии сплавного медного и оксидного меднохромбариевого
катализаторов. В ходе освоения технологии процесса установлено, что ис
пользуемые катализаторы проявляют низкую стабильность и недостаточ
ную продолжительность работы катализатора и всего блока в целом. За-
коксованный сплавной катализатор на БВК трудно выгружается из кожу-
хотрубчатого реактора ( простои реактора при выгрузках катализатора до
ходят до 4-6 суток). Выгруженный катализатор не подвергается регенера
ции, что приводит к значительным потерям, повышает себестоимость а-
метилфурана, а катализатор вывозится в отвал, что пагубно влияет на ок
ружающую среду. Реакция підрировання фурфурола в а-метилфуран идет
с высоким тепловым эффектом, что способствует снижению активности
катализатора на первых полках промышленного полочного реактора из-за
перегрева.
Поэтому первый раздел настоящей работы посвящен решению следующих задач:
- исследование кинетики и механизма реакции гидрирования фурфурола
в а-метилфуран на медном катализаторе с целью выявления
оптимальных условий проведения процесса,
- исследование поведения кататизаторов в процессе для установления
причин дезактивации катализатора в промышленных условиях и
создание математической модели работы реакторного блока с учетом
снижения активности катализатора в ходе процесса.
2. Гидрирование масляного альдегида в бутиловый спирт, в частности, на
ОАО "Салаватнефтеоргсинтез", осуществляется на никелевом
катализаторе (сплавной алюмоникелевый и оксидный никельхромовый).
Как и при гидрировании фурфурола в а-метилфуран данный процесс
протекает с высоким тепловым эффектом, что приводит к температурным
«вспышкам» в зоне катализатора. Это способствует созданию высокой
технологической опасности, снижается стабильность и активность
катализатора. Кроме того, в процессе производства а-мстилфурана и бутиловых спиртов образуется большое количество побочных продуктов, которые не находят квалифицированного применения и сбрасываются на сжигание или применяются в качестве добавки в топочный мазут (например, кубовый остаток производства бутиловых спиртов). Совершенствование техіюлогии гидрирования фурфурола и масляных альдегидов приведет к снижению себестоимости товарных продуктов, повысит качество и увеличит объем дьшускаемой продукции. Потребность страны в указанных продуктах непрерывно растет. В то же время действующие промышленные установку работают с низкими технологическими показателями, характеризуются получением большого количества и ассортимента отходов, которые не находят квалифицированного применения. Поэтому во втором разделе работы приведены результаты исследования путей повышения стабильности и активности промышленных катализаторов синтеза бутиловых спиртов, а также технологии утилизации кубовых остатков производства бутиловых спиртов. Исследования проводились в соответствии с научно-техническими программами ГК РФ по науке и высшему образованию «Поисковые и прикладные проблемы переработки нефти, газа и угля», утвержденной ГК РФ по науке и высшему образованию №124 от 06.11.92 г., «Комплексное решение проблем разведки, транспортировки, глубокой переработки нефти и газа», утвержденной приказом ГК РФ по науке и высшему образованию №468 от 20.03.96 г.
Цель работы. Совершенствование технологии синтеза сильвана и бутиловых спиртов путем:
исследования кинетики и механизма реакции гидрирования фурфурола и масляных альдегидов;
подбора эффективных катализаторов и разработки технологии их промышленного применения;
математического описания процессов с целью оптимизации конструкции и условий работы реакторов;
разработки технологии получения фталатных пластификаторов из кубового остатка производства бутиловых спиртов.
Научная новизна. На основании исследований сорбции Нг, НгО, фурфурола, а-метилфурана на некоторых катализаторах гидрирования (ГИПХ-105, НТК-4, СиО и др.) рассчитана энергия промежуточного каталитического комплекса при гидрировании фурфурола и масляных альдегидов. Предложен метод расчета оптимального времени контакта в промышленных полочных реакторах гидрирования, основанный на корреляции количества выделяемой эиерпш в слое катализатора с геометрическими и энер-
5"
гетическими параметрами переходного металла катализатора (Ni, Си) и гидрируемой карбонильной группы.
Практическая ценность и ее реализация в промышленности. Практическая ценность работы заключается в разработке усовершенствованной технологии синтеза фурфурилового спирта и а-метнлфурана, создании технологии получения пластификаторов с использованием фталевого ангидрида и спиртов, выделенных из кубового остатка производства бутиловых спиртов, реализованной в ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» и ЗАО «Каустик». Результаты исследований были использованы также в процессе подготовки студентов по специальности 2501 и 2504 в Стерлитамак-ском и Спаватском филиалах УГНТУ при преподавании дисциплин общей химической технологии, кинетики и катализа.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на межвузовской научно-практической конференции «Улучшение экологических характеристик действующих производств Стерлитамакско-го региона» (Стерлитамак, 1988), на12 -й научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых и специалистов Башкирии «Наука -производству» (Уфа, 1990), на XX межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и преподавателей «Наука-производству», на международной научно-технической конференции «Перспективы разработки и реализации региональных программ перехода к устойчивому развитию для промышленных регионов России» (Стерлитамак, 1999).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 статьях и докладах.
Объем работы. Диссертация изложена на 160 страницах, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений, работа содержит 16 таблиц, 52 рисунка, список использованной отечественной и зарубежной литературы из 156 наименований.
