Введение к работе
Актуальность темы.
Процесс оксихлорировапня этилена (ОХЭ) является ключевой стадиен производства винилхлорнда. В промышленности он осуществляется в реакторах с неподвижным и «кнпяшим» слоем катализатора. Эффективность того или иного варианта процесса ОХЭ определяется, в первую очередь, свойствами используемого катализатора. Для процессов с «кипящим» слоем катализатора выбор его основан, главным образом, на таких характеристиках как селективность, стойкость к истиранию и способность к «кипению»
Катализаторы ОХЭ представляют собой нанесенные системы. Носитель в катализаторе ОХЭ должен выполнять следующие функции: обеспечивать повышение удельной поверхности активного компонента, доступность активных центров для реагирующих веществ, необходимую механическую прочность, требуемую насыпную плотность и гранулометрический состав. Наиболее полно этим требованиям отвечают устойчивые к истиранию мнкросферичеекпе алю-мооксидные носители (МАН) с насыпной плотностью не менее 0,78 г/см , удельной поверхностью 150 - 200 м /г, объемом пор не менее 0,3 см /г. Следует отметить, что несмотря на большое количество публикаций, посвященных изучению закономерностей синтеза оксида алюминия п его физико-химических свойств, в них не описано в каких условиях синтезируются носители, с указанными выше свойствами.
Активным компонентом современных катализаторов ОХЭ является хлорная медь, содержание которой составляет 5 - 15 % массы катализатора. Кроме хлорида меди могут использоваться н другие ее соединения, кошрые иол действием реакционной среды переходят в хлорную медь Имеются сведения о том, что повышению активности хлорида меди способствует добавление хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов до содержания 0,5 - 1.0 моль на моль меди.
На момент начала выполнения данной диссертационной рабоїьі. промышленного производства катализаторов ОХЭ в России не существовало, в основном, из-за отсутствия технологий, обеспечивающих приготовление указанных выше каталитических систем с требуемыми характеристиками Поэтому блоки ОХЭ производства винилхлорнда в городах Саянске и Стерлитамаке эксплуатировались на импортных катализаторах.
В связи с вышесказанным разработка технологий приготовления микросферических катализаторов ОХЭ и изучение физико-химических, а также каталитических свойств полученных катализаторов является важной актуальной ui-дачей.
Цель работы.1
Целью работы являлось создание перспективных для промышленной реализации технологий прнгоіоііления мпкросферпчеекпх каїалп торов для процесса оксихлорировапня этилена
Основные задачи исследования
В рамках данной диссертационной работы были определены следующие наиболее важные задачи:
изучение фазового и химического состава, норовой структуры н насыпной плотности синтезируемого гидрокснда алюминия (ГОА) в зависимости от природы исходных веществ, рН среды, температуры и продолжительности процесса его осаждения;
исследование зависимости фазового состава, норовой структуры, насыпной плотности и износоустойчивости МАИ от физико-химических характеристик осажденного ГОА, условий пеитнзацип его гелей, а также последующих сушки и прокалки;
- изучения влияния условий введения активных компонентов на эксплуа
тационные характеристики синтезированных катализаторов.
Научная новизна.
Впервые установлено, что ГОА, на основе которого можно синтезировать прочные, активные и селективные микросферические катализаторы ОХЭ, удается получить из растворов ЫаАЮг и АІОНСІг или НО только при их одновременном смешении, а также быстром ( до 90 с) добавлении осадителя при pi I = 9,5 -г- 10,2; Т^ажд,;,,,,, = 20-f-40 С и продолжительности кристаллизации 2 ч
Показано, что при синтезе ГОА из растворов NaAlOj и АЮНСЬ ("Л" HCI) в интервале температур 10 -г 50 С и рН от 8,0 до 11,0 формируются осадки с различной морфологией кристаллов. Последнее приводит к тому, что значения насыпной плотности и механической прочности МАИ, полученных термообработкой этих ГОА, проходят через максимум.
Впервые обнаружено, что добавление 0,5 * 1,0 % АІОНСІ2 к гелю псевдо-бемита пли суспензии микросферического псевдобемпта приводит к его иептп-зашш с образованием псевдозоля. Эго позволяет получить мпкросферпческпн псевдобемит в 1,3-т- 1,7 раза тяжелее и прочнее чем продует, получающийся при распылительной сушке гидрогеля ГОА
Установлено, что введение раствора активных компонентов (хлориды Си и Mg) в гель ГОА приводит к пептизации последнего и получению высокопрочных микросферическпх катализаторов ОХЭ.
Практическая ценность. Исследования, проведенные в рамках данной диссертационной работы, позволили разработать и опробовать впромышлеппом масштабе на Мшимбапском специализированном химическом заводе катализаторов технологии получения микросферическпх алюмооксндпых носителей и катализаторов оксихлорирования этилена. Наработана и успешно испытана в производстве дихлорэтана АО «Каустик» (г. Стерлнтамак) опытно-промышленная партия катализатора в количестве 1,0 тонны
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на: «Конгрессе нефтегазо-иромышленников России» (Уфа, 1998), научно-технической конференции «Проблемы нефтегазового комплекса России» (Уфа, 1998), V международной конференции но интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия -99» (Нижнекамск, 1999), международной научно-практической конференции «Химия и химические технологии - настоящее н будущее» (Сгерлитамак. 1999), IV Российской конференции с участием стран СНГ «Научные основы приготовления и технологии катализаторов» (Стерлитамак. 2000).
Публикации. Но теме диссертации опубликованы 1 статья, 1 тематический обзор и 5 тезисов докладов па конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 117 страницах, включает 18 рисунков, 24 таблицы, 105 наименований библиографии.
