Вход

Физико-химия конкретных промышленных каталитческих процессов

Реферат по химии
Дата добавления: 20 мая 2009
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 1.2 Мб (архив zip, 112 кб)
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

9



Физико-химия конкретных промышленных каталитческих процессов.


Окислительный аммонолиз пропилена. Окислительное хлорирование этилена. Основные особенности процессов окисления в псевдоожиженном слое катализатора. «Воздушный» и «кислородный» процессы. Рециркуляционные технологии. Кинетика и механизм реакций.


Окислительный аммонолиз пропилена.


C3H6 + NH3 + 1,5O2 = C3H3N + 3H2O

C3H6 + NH3 + nO2  CH3CN, HCN, CO, CO2,H2O

C3H3N + m O2  CH3CN, HCN, CO, CO2,H2O


1 C3H3N

C3H6 3

  1. CH3CN, HCN, CO, CO2,H2O


Температура – 4300С, давление – близкое к атмосферному.

Состав смеси на входе в реактор

C3H6 – 10%

O2 - 16,8%

NH3 - 10%

N2 - 63,2%


Возможность подавать в реактор смесь, состав которой лежит внутри пределов взрываемости – следствие пламягасящих свойств псевдоожиженного слоя.

Сохранение постоянной активности катализатора в реакторе как результат его истирания и уноса с компенсирующей подпиткой свежего катализатора.

Катализаторы – Bi-Mo-O, U-Sb-O, Fe-Sb-O, Sn-Sb-O

Промышленные катализаторы на территории СНГ (псевдоожиженный слой)

С-41 (Саратов, Нитрон) – Bi-Mo-Fe-Ni-Co-Na-P-O/SiO2 (SOHIO)

A-112 (Новополоцк, Полимир) – Bi-Mo-O/SiO2 (ASAHI Chemical)

Приготовление катализатора методом распылительной сушки.


1 C3H3N

C3H6 3

  1. CH3CN, HCN, CO, CO2,H2O





Псевдоожиженный слой по двухфазной модели характеризуется коэффициентом массообмена между фазами  и безразмерным параметром =(k1+k2)/ .



Если активность катализатора ниже стандартной в 2 раза, например, вместо k=k1+k2=1сек-1 получили образец с k=0,5сек-1, то для =1сек, =0,2сек-1 (т.е. при =5) конверсия уменьшается с 0,965 до 0,943.

Если доокисляющая способность выше стандартной в два раза, например, b вместо 0,01 равно 0,02, то выход уменьшается с 0,79 до 0,65.

Механизм реакции по данным меченых атомов и кинетическому изотопному эффекту.

Дейтерирование пропилена показало, что лимитирует скорость реакции отрыв метильного водорода. Эти же эксперименты, а также эксперименты с изотопами углерода, показали, что образующееся на поверхности соединение – симметричное. Распределение дейтерия в продуктах показывает, что образуется -, а не -комплекс.

Результаты опытов с изотопами кислорода над висмут-молибденовыми катализаторами.


Окислительное хлорирование этилена.


С2H4 + 2HCl + 0,5O2 = C2H4Cl2 + H2O

2 C2H4Cl2 = C2H3Cl + HCl

С2H4 + Cl2 = C2H4Cl2

2 С2H4 + Cl2 + 0,5O2 = 2C2H3Cl + H2O

Катализатор – CuCl2/Al2O3

Температура 220-2700С.

Давление 3,5-4,5 атм.

Состав смеси на входе в реактор

HCl – 30%

С2H4- 15,5%

O2 – 11%.

Остальное – азот («воздушный» процесс) или азот + диоксид углерода («кислородный» процесс).

Преимущества (уменьшение выбросов дихлорэтана и потерь этилена) и недостатки (затраты на разделение воздуха и на циркуляцию смеси) «кислородного» процесса.

Механизм процесса по данным стационарных и нестационарных кинетических измерений.

Окисление этилена в окись этилена. Основные направления развития «кислородного» процесса. Механизм влияния соединений хлора на селективность и активность.


C2H4 + 0,5O2 = C2H4O + 27 ккал/моль

C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O + 330 ккал/моль


Температура 220-2700С

Давление 20 и более атмосфер.

Катализатор – 11-13% Ag с добавками/Al2O3 (корунд)

Роль добавок и особенности приготовления катализаторов.

Состав смеси на входе в реактор

«воздушный» процесс

O2 – 7%

C2H4- 4% (конверсия этилена – 0,3)

CO2 – 7%

остальное – азот;

«кислородный» процесс

O2 – 7% (конверсия килорода – 0,3)

C2H4- выше 15%

CO2 – 7%

остальное – азот и (или) метан.


Влияние хлорсодержащих соединений на процесс.

Роль теплосъема, “runaway”, “decomp”.


Окисление бутана в малеиновый ангидрид. Окисление метанола в формальдегид на серебряных катализаторах.

Особенности процессов в реакторах с восходящим потоком и в условиях, когда реакция определяется внешним тепло- и массопереносом.


Окисление бутана в малеиновый ангидрид.

C4H10 + 3,5O2 = C4H2O3 + 4H2O

C4H10 + 5O2 = 3CO + CO2 + 5H2O

C4H10 + 3,5O2 = 2CO + 2CO2 + H2O


Катализатор – (VO)2P2O7 с добавками K, Cr или других металлов.

Особенности приготовления катализатора. Потери фосфора и компенсация этих потерь.

Температура – 380-4700С.

Давление – до 4 атм.

Состав смеси на входе в реактор

  • неподвижный слой

C4H10 - 1,6%

воздух – остальное;

  • псевдоожиженный слой

C4H10 - 4,5%

O2 – 16%

азот – остальное.

Восходящий поток. Особенности процесса.

Механизм реакции по данным меченых атомов и изотопных эффектов.


Окисление метанола в формальдегид на серебряных катализаторах.


CH3OH = CH2O + H2

CH3OH + 0,5O2 = CH2O + H2O

CH3OH + nO2 = CO, CO2, H2O

CH2O + mO2 = CO, CO2, H2O


Катализатор – Ag/пемза, мулит.

Температурный профили в адиабатическом реакторе для процесса, протекающего в области внешней диффузии.

Особенности процессов, протекающих во внешнедиффузионной области.

Реакции с участием СО, включая синтеза из СО и водорода, и синтез метанола.

Получение газов из углеводородного сырья на примере метана.

Очистка метана от сернистых соединений - деструктивное гидрирование на кобальт-молибденовых катализаторах до сероводорода (температура 350-4000 С, давление 10-40 атм) в адиабатическом реакторе, например,


С4Н4S + 4H2 = C4H10 + H2S


и поглощение сероводорода с помощью ZnO

ZnO + H2S = ZnS + H2O


Паровая (порокислородная, углекислотная) конверсия метана -


CH4 + H2O = CO + 3H2 - 50 ккал/моль

CO + H2O = CO2 + H2 + 10 ккал/моль

CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 - 60 ккал/моль

2CH4 + O2 = 2CO + 4H2 + 7 ккал/моль


Условия реакции - температура 800-8500 С, давление 10-40 атм, катализатор - никель на окиси алюминия, или магний-алюминиевой шпинели (магниевая соль алюминиевой кислоты). Почему высокое давление? Почему избыток пара? Мембранный реактор.


Синтез метанола.


CO2 + 3H2 = CH3OH + + H2O 10 ккал/моль

CO + H2O = CO2 + H2 + 10 ккал/моль


Условия реакции - температура 210-2800 С, давление 40-90 атм, катализатор - медь-цинк-алюминиевый.

Факториал (H2 - CO2)/( CO2 + CO) = 2,0 - 2,2 (для синтеза метанола), для синтеза высших спиртов и в оксосинтезе H2/CO = 0,7 - 1,0, для синтеза углеводородов (процесс Фишера-Тропша) H2/CO = 2,0 - 2,2.


Каталитические процессы в нефтепеработке.


Глубина переработки нефти.

Газы нефтепеработки: природный газ, попутный газ (растворен в нефти), газы процессов (например, каталитического крекинга).

Продукты нефтепеработки: моторные топлива, реактивные топлива, кокс, масла, асфальт, СК.


Октановые и цетановые числа.

Октановые числа:

н-гептан 0

2- метилгексан 41

2,2-диметилпентан 89

2,2,3-триметилбутан 113


метилциклогексан 104


толуол 124


Процессы нефтепеработки:

первичная перегонка,

гидроочистка ( обессеривание, деазотирование, деметаллирование), каталитический крекинг,

гидрокрекинг,

платформинг,

алкилирование,

олигомеризация

изомеризация.



© Рефератбанк, 2002 - 2017