Введение к работе
. туалыюсть проблемы. В последнее время резко возросло применение ивированных углей в качестве адсорбентов, ионообменников, ~ализаторов и носителей катализаторов, электродов в химических гочниках тока и для других целей. Активированные угли нашли свое лменение в самых различных областях промышленности и, в эбенности, в разделении и очистке газов, рекуперации летучих :творителей, очистке и осветлении растворов, для очистки сточных и иродных вод. Это обусловлено тем, что они обладают комплексом іньїх свойств, а именно: высокоразвитой полидисперсной пористой зуктурой, сложной, но сравнительно легко регулируемой химией верхности и, наконец, особыми электрофизическими свойствами.
Большие перспективы для научных и практических целей открывает зможность создания активированных углей с заданными свойствами из стительных материалов. Катализаторы, основанные на активированных пях, полученных из растительных материалов, обладают более высокой тивностью и стабильностью в процессах гетерогенного катализа, в новном из-за отсутствия посторонних примесных ионов металлов, азывающих отрицательное влияние на каталитический процесс. К жалению технология получения активированных углей (АУ) из зличного растительного сырья не исследовалась систематически и не їли установлены закономерности процессов карбонизации и активации, іределяющие возможность получения АУ с комплексом заданных свойств, связи с изложенным совершенствование методов получения АУ іедставлялось важной и актуальной задачей. Работы в этом направлении юводились в течение последних 15 лет во Вьетнаме.
Заслуживает серьезного внимания и технология получения нанесенных
і АУ солевых катализаторов методом пропитки. Традиционные методы
інесения солей в производстве катализаторов синтеза винилхлорида
IgCb/АУ) и винилацетата (Zn(OAc)j/Ay), используемые в СРВ и РФ, не
эзволяют получать стабильные и активные катализаторы, которые по
оим характеристикам приближались бы к лучшим зарубежным образцам,
связи с этим следует считать актуальной разработку новой
ювершенствованной технологии приготовления нанесенных
італизаторов на активированных углях, полученных из ископаемого и істительного сырья.
Цель работы. Разработка технологии направленного получения стивированных углей с заданным комплексом свойств из растительных атериалов, произрастающих в СРВ и РФ, технологии модифицирования эверхности АУ, полученных из ископаемого угля и используемых в ічестве носителей, и создание нового поколения солевых катализаторов пя синтезов винилхлорида и винилацетата из ацетилена. В диссертации решались следующие задачи: модифицирование поверхности минеральных АУ путем их обработки окислителями и сильными кислотами;
установление связи режимов приготовления АУ из растительного сырья с их характеристиками и каталитической активностью в синтезе винилхлорида;
оптимизация режимов и разработка промышленной техноло получения АУ из растительного сырья;
изучение закономерностей процессов сорбции HgCh и Zn(OAc)2 поверхности АУ различного происхождения, вклю модифицированные поверхности АУ;
изучение свойств полученных катализаторов, включая адсорбцию С и НС1 (на катализаторе HgCh/АУ), С2Н2 и СНзСООН (на катализат гп(ОАф/АУ);
изучение кинетики процесса синтеза винилацетата на новых Росшие: и лучших зарубежных катализаторах.
Научная новизна работы:
Впервые проведено детальное исследование процесса приготовления из комбинации разных видов растительных материалов (скорл; кокосовых орехов, сахарный тростник, бамбук, плоды других орехо др.) в качестве носителей для катализаторов.
Впервые активированный уголь с заданными свойствами получен г невысоких температурах в процессе карбонизации (350С-400С).
Впервые установлено, что окисление поверхности АУ сильны окислителями, увеличивая объем мезопор и количество кислоти функциональных групп на поверхности, повышает активность стабильность нанесенных солевых катализаторов.
Сформулированы требования к величине удельной поверхности АУ і объему мезопор, обеспечивающие наиболее высокие активность стабильность нанесенных солевых катализаторов синтеза BHHHnxnopt и винилацетата.
Установлено, что гидродинамические режимы перемешивания твердої жидкой фаз в процессе сорбции солей на АУ являются важнейши факторами, определяющими активность и стабильность катализаторої
Впервые установлено, что при нанесении ацетата цинка на окисленн АУ величина активности катализатора меняется антибатно величи поверхности в интервале 80-220 м2-г' при одинаковом содержан компонента.
Впервые получены уравнения изотерм адсорбции HgCh и Zn(OAc)2 АУ из водных растворов при различных температурах.
На новых катализаторах получены уравнения изотерм адсорбции Cjf НС1 и СНзСООН при различных температурах.
Показана возможность определения удельной поверхности носителя катализатора Zn(OAc)2/C по адсорбции паров СНзСООН.
Изучена кинетика синтеза винилацетата на катализаторах, полученні по новой технологии нанесения Zn(OAc)2 на АУ АГН-2 (К045), и катализаторе, который любезно предоставила фирма "Montecat Technologie", (Италия).
Предложены новые кинетические модели и схемы механизма реакц синтеза винилацетата.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработа новая технология производства АУ из растительного сырья, вперві получены и охарактеризованы активированные угли на основе скорлуг кокосовых орехов и других видов растительного сырья, произрастающегс
'В. Найдена зависимость их сорбционных свойств от количества бавленного сахарного тростника.
Выбраны типы активированных углей, подходящих в качестве сителя для ртутного катализатора синтеза винилхлорида, налажено их омышленное производство по заказам предприятий СРВ (Министерство мической и пищевой промышленности, химический завод г. Вьети). жготовлен высокоактивный и стабильный катализатор HgCh/C. Его гивность и стабильность испытаны в условиях промышленного оизводства. Предложена и внедрена технологическая схема процесса иготовления ртутьсодержащих катализаторов.
Экономический эффект от внедрения катализаторов синтеза нилхлорида в промышленность СРВ составил 200 тысяч долларов США од. Это дало возможность отказаться от импорта катализатора в СРВ.
Разработаны физико-химические основы новой технологии иготовления цинкацетатного катализатора синтеза винилацетата, зволяющей получить катализатор, превосходящий по активности и обильности один из лучших зарубежных катализаторов синтеза нилацетата (фирма "Montecatini"). Поданы заявки на патенты РФ и лучены положительные решения. Предложенный способ модификации верхности углеродных носителей может быть использован в технологии шучения различных катализаторов.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались обсуждались на II Всесоюзной конференции по теоретическим вопросам .сорбции, г. Москва, 1971 г.; на Iю1 международном симпозиуме эциалистических стран) по теоретическим вопросам адсорбции г. Ханой. 80 г.; на I Республиканской научной конференции по адсорбции и тализу, г. Хошимин, 1985 г. На научных конференциях Кишиневского )сударственного университета в течение 1986-1989 годов, на научной інференции стран содружества "Кинетика-5" г. Иваново 1992 г. и также ікладьівались на ежегодных научно-исследовательских конференциях гінойского государственного политехнического университета (1974-1984) и іститута химии национального центра научных исследований Вьетнама 983-1985).
Публикации. Материалы диссертации изложены в 30 работах, іубликованньїх в научных журналах, а также в тезисах конференций и вещаний.
Структура и объем диссертации: Работа состоит из введения и трех