Главная -> Словарь

Катализатора фтористого

Наиболее подготовленным к промышленному внедрению в настоящее время является процесс прямой гидратации пропилена с применением в качестве катализатора фосфорной кислоты на силикагеле. Процесс протекает при давлении 7—9am, температуре 170—180° С и молярном соотношении воды и пропилена 0,7 : 1. Конверсия пропилена за проход составляет 5—6%, производительность катализатора 70—80 г/л в час. Выход изопропилового спирта —около 96% вес. на проконвертированный пропилен. Побочными продуктами являются диизопропиловый эфир и продукты полимеризации с выходом на проконвертированный пропилен 3,5 и 0,5% вес. соответственно.

Влияние обработки катализатора фосфорной кислотой на показатели процесса определяли следующим образом . Регенерированный катализатор обрабатывали водным раствором ортофос-форной кислоты со стехиометрическим количеством фосфора по отношению к металлическим загрязнениям. После промывки катализатор сушили при 120—200 °С в течение 18—24 ч и прокаливали при 450—500 °С вначале в среде инертного газа, а затем в окислительной среде с целью перевода металлов в пиро-и метафосфаты. Результаты очистки катализатора фосфорной кислотой представлены ниже:

Переходим к изложению исследований по полимеризации олефинов, положенных в основу современных промышленных методов их полимеризации. Эти методы основываются на использовании в качестве катализатора фосфорной кислоты, которая позволяет проводить полимеризацию этилена при 296 — 324°, а пропилена и бутилена при температурах на 100—80° более низких.

Полимеризация — процесс получения высокомолекулярного вещества — полимера в результате взаимодействия низкомолекулярных веществ — мономеров. Этот процесс используется для получения пластмасс, синтетических каучуков, масел и других продуктов. Так, полимеризацией пропилена в присутствии катализатора — фосфорной кислоты получают тетрамер пропилена, используемый в производстве моющих средств.

Полимеризация — процесс получения высокомолекулярного вещества — полимера в результате взаимодействия низкомолекулярных веществ — мономеров. Этот процесс широко используется для получения топлив , масел, пластмасс, синтетических каучуков и других химических продуктов. Так, полимеризацией пропилена в присутствии катализатора фосфорной кислоты при давлении 50—60 ати и температуре 170—260° получают в качестве высокооктанового компонента полимербензин или тетрамер пропилена, используемый в производстве моющих средств. С применением катализатора хлористого алюминия полимеризацией этилена при температуре 130—170° и давлении 12—15 ати или жидких олефиновых фракций — продуктов крекинга парафина — при температуре 10—80° могут быть получены высококачественные масла.

К аппаратам политропического типа относятся реакторы, выполненные в виде кожухотрубчатых теплообмопных аппаратов, у которых обычно трубное пространство заполнено гранулированным катализатором и является таким образом реакционным объемом, а через межтрубпое пространство пропускается теилоагепт, осуществляющий теплообмен через поверхность трубок. Такое конструктивное оформление реактора позволяет иметь сравнительно развитую поверхность теплообмена и слой небольшой толщины катализатора в направлении потока тепла, а следовательно, и сравнительно небольшое различие температур в слое катализатора. Последнее обстоятельство является особенно важным для реакций, которые эффективно протекают в узких температурных пределах. В качестве примера можно назвать реакторы для селективной полимеризации бутиленов с получением изооктилена или реактор для гидрирования изооктилена на никелевом катализаторе . Обе эти реакции экзотермические, и отвод тепла осуществляется водой, испаряющейся в межтрубном пространстве. Использование испаряющейся воды в качество отводящего тешгоагепта позволяет иметь строго постоянную температуру в любой части тепло-обменной поверхности, а также легко регулировать температурный режим процесса путем изменения давления испаряющейся воды; при изменении давления в межтрубном пространстве изменяется температура кипения воды, меняется разность температур между теплообменивающимися средами, а следовательно, меняется тепло-съем с неизменной поверхности теплообмена.

в присутствии в качестве катализатора фосфорной кислоты и силиката алюминия .

Смесь углеводородов в жидком виде пропускали при 120—130° и 50 am через катализатор — асбест, пропитанный фосфорной кислотой. Контактные аппараты диаметром 500 мм и высотой 10 м вмещают по 2,5 ж3 катализатора; они объединены в батареи . Жидкую смесь углеводородов предварительно нагревают до 80°. В 1 час на 1 м3 контакта пропускают через аппарат 2 м3 жидкой смеси; отсюда объемная скорость равна 2, а в расчете на бутен — 0,4. Продукты, выходящие из батареи контактных аппаратов, состоят на 18% из полимеризата , на 2% из непрореагировавшего изобутилена и на 80% из изо-бутана. Срок службы катализатора составляет около 2000 час. С 1 м3 контакта можно снять всего около 720 м3 полимеризата. Изобутилен превращается в среднем на 90%. Изобутан с небольшими количествами непрореагировавшего изобутилена возвращают на дегидрирование. Полимеризат разгоняют на ректификационной колонне, отделяя ди- и г?риизобути-лен от тетрамеров. Затем дистиллят гидрируют водородом при 250 и 200 am.

Производство изооктана из водяного газа. В Германии во время второй мировой войны применяли один вариант производства изооктана полимеризацией изобутилена, представляющий интерес по сырьевым соображениям. Вследствие недостатка крекинг-газов для производства изобутиленов в Германии применяли, кроме описанного только что метода, процесс, в котором в качестве исходного продукта использовали водяной газ. При помощи так называемого синтеза высших спиртов из водяного газа получали смесь метанола и высших спиртов, главным образом изобутилового. Выделенный в чистом виде изобутанол дегидратировали над окисью алюминия, после чего димеризовали полученный изобутилен в присутствии катализатора — фосфорной кислоты на активированном угле. Изооктен гидрировали затем в изооктан .

Лучшие результаты получались при применении в качестве катализатора фосфорной кислоты на угле при парциальной упругости паров пропилена на входе в реактор 6—9 am, паров воды 15—21 am и при температуре 250°. Глубина гидратации пропилена составляла 4,2%. Водный конденсат содержал 5—5,8% вес. изопропилового спирта. При повышении давления до 100 am температуру приходилось повышать до 320°. Выход спирта за один цикл достигал только 5% от пропускаемого пропилена, а полимеризация увеличивалась до 40—45%.

В табл. Х.10 приведены основные показатели процесса алкилирования бензола пропиленом на различных катализаторах . В процессе алкилирования бензола пропиленом выбор катализатора сделать труднее, так как реакция протекает гладко и на хлористом алюминии, и на серной кислоте, и на фосфорной кислоте на кизельгуре. Однако недостатком сернокислотного ифосфорнокислотного методов является необходимость дополнительной переработки полиалкилбензолов, так как деалкилирование на . этих катализаторах не идет. Следует также учитывать, что сырой изопропилбензол, полученный с применением в качестве катализатора фосфорной кислоты на кизельгуре, содержит некоторое количество непредельных углеводородов.

Например, при проведении реакции в присутствии хлористого алюминия при температуре от —20° до —15° была получена с выходом 72% смесь хлор-тирет-бутилциклогексанов, из которых около 85% составлял изомер , остальное — изомер ; основной побочный продукт — хлорциклогексан — получен с выходом в 5%. С другой стороны, при использовании в качестве катализатора фтористого бора при 0° был получен только'изомер с выходом в 23% вместе с продуктом дегидро-хлорирования его 1-от^е/?г-бутил-1-циклогексеном и цикло-гексилхлоридом . При применении в качестве катализатора хлористого висмута при 0° или при комнатной температуре был получен конденсат хлорбутилциклогексанов , подобный тому, который был получен при использовании хлористого алюминия при —25°-;----15°:

Минимальное отношение изобутан: олефины, при котором удается проводить сернокислотное алкилирование, составляет около 3:1, при этом очень велик расход серной кислоты . Повышение отношения изобутан:олефины на границе раздела фаз непрерывно повышает выход и качество алкилата и снижает расход кислоты до очень высоких — порядка 400—700 : 1 — значений. Концентрация изобутана на выходе из реактора не должна быть меньше ~60% масс. При применении в качестве катализатора фтористого водорода вследствие значительно лучшей растворимости в нем изобутана требования к концентрации изобутана значительно ниже, хорошие результаты алкилирования получаются при меньших соотношениях концентраций изобутана и олефинов, но и в этом случае повышение концентрации изобутана повышает качество алкилата и его выход.

Каталитическое действие галоидных солей алюминия и фтористых соединений, а также механизм изомерных превращений гомологов ароматических углеводородов С8 подробно рассмотрены в монографиях . Галоидные соли алюминия в промышленных установках изомеризации применения не нашли. Это объясняется их высокой коррозионной агрессивностью в присутствии влаги и сложностью регенерации. Применение в качестве катализатора фтористого водорода в смеси с трехфтористым бором позволило разработать эффективный процесс изомеризации. Однако наибольшее распространение в промышленной практике получили катализаторы на основе окиси алюминия и алюмосиликатов.

При использовании в качестве катализатора фтористого водорода процесс проводят при 25-30°С. Давление в системе 0,3-1,2 мПа. Его выбирают с такого расчета, чтобы все сырье и продукты реакции находились в жидкой фазе.

В присутствии безводного фтористого водорода изобутан очень хорошо алкилируется пропеном. При этом расход фтористого водорода не очень отличается от расхода его при алкшшровании изобутана /i-бутеном. Если бы для алкилирования изобутана пропеном использовали серную кислоту, то ее расходовалось бы в 3,5 раза больше, чем при алкилировании к-бутеном. Поскольку пропен находится в газах нефтепереработки в гораздо больших количествах и, кроме того, может быть легко получен дегидрированием пропана, возможность его превращения в алкилат значительно расширила базу для производства алкилатного бензина. В настоящее время процесс алкилирования с использованием в качестве катализатора фтористого водорода широко распространен. Этот метод интересен и с технической точки зрения . Октановое число алкилата, полученного из пропена и изобутана, выше 90. Выход составляет 1,7 объемных частей на 1 объемную часть пропена , т. е. того же порядка, что и при алкилировании бутеном . Если выходы алкилата рассчитывать на израсходованный фтористый водород, то они будут значительно превышать выходы, получающиеся в присутствии серной кислоты. На 1 кг фтористого водорода образуется около 840 л алкилата.

Рис. 79. Принципиальная схема процесса алкилирования с использованием и качестве катализатора фтористого водорода .

В практикум включены работы по получению и анализу сырья для нефтехимического синтеза ; кислородсодержащих продуктов и полупродуктов ; полимеров из нефтехимического сырья и катализаторов полимеризации ; синтетических моющих веществ ; синтетических смол .

Полимеризатор 5 представляет собой движущуюся бесконечную стальную ленту, натянутую на два барабана и заключенную в металлический короб. В присутствии катализатора изобутилен полиме-ризуется почти нацело; выделяющаяся при этом теплота полимеризации отводится испарением жидкого этилена. Движущаяся лента изготовляется из специальной нержавеющей стали толщиной около 0,6 мм; ширина ленты 450 мм, длина пути по горизонтали около 9 м. Лента движется со скоростью около 60 м/мин, так что полимеризация завершается раньше, чем продукт реакции достигает конца ленты, с которой он снимается скребком.

- дегидрование н-парафинов в олефины с последующим алкилированием ими бензола в присутствии катализатора — фтористого водорода.

А. В. Топчиев и Я. М. Паушкин изучили алкилирование различных изопарафинов этиленом, пропиленом и изобутиленом в присутствии в качестве катализатора фтористого бора с водой, кислотами и другими орга-

Эфиры, содержащие подвижные а-атомы водорода, могут алкилиро-ваться галоидными алкилами, спиртами и простыми эфирами в присутствии катализатора фтористого бора и его соединений.