Введение к работе
Актуальность проблемы.'В настоящее время производство одного из важнейших ацетатних растпоритслей-бутилпцетата практически полностью основано на жидкофалной реакции этерификации уксусной кислоты бутиловим спиртом с участием в качестве катализатора концентрированной серной кислоты. 'Синтез уксусной кислоты в промышленном масштабе осуществляют жидкофазнш окислением ацетальдегида в присутствии смешанных катализатором (ацетаты меди и кобальта).
Наличие стадии отделения каталиэата от катализатора, относительно низкие значения константы равновесия, применение пятикратного избытка уксусной кислоты и высокая коррозионная активность реакционной среды в жидкофазном процессе этерифика-ции, а также экономическая не эффективность стадии получения уксусной кислоты значительно удорожают себестоимость бутилаце-тата.
Известно, что с термодинамической точки зрения, а также из-за легкости технологического оформления наиболее перспективным является парофаяный метод этерификации уксусной кислоты бутанолом. При этом высокое значение константы равновесия позволяет вести процесс этерификации в паровой фазе в небольшом избытке одного из реагентов - уксусной кислоты.
Кроме того, применение совместно с гетерогенно-каталитичес-КШІ процессом этерификации уксусной кислоты бутанолом, наиболее эффективного в экономическом отношении каталитического па-рофаэного окисления этилового спирта в уксусную кислоту позволило бы значительно снизить себестоимость бутилацетате.
Следует также отметить, что решением задачи подбора высокоактивных катализаторов для стадий этерификации и окисления работающих при одинаковых температурных режимах, можно создать благоприятные условия для реализации этих двух процессов в системе из двух последовательно соединенных реакторов, что также способствовало бы повышению экономической эффективности производства бутилацетате.
Таким образом подбор высокоактивных катализаторов для паро-фазных процессов этерификации уксусной кислоты н-бутанолоы и окисления этанола в уксусную кислоту, создание научных основ
- 4 -оптимального проектирования реакционного узла двухстадииного парованого процесса полученил бутилацетата в системе из двух последовательно соединенных роякторов, на основе этилового спирта, и н-бутанола имеет важное как теоретическое, так и практическое значение.
Целью работы является разработка научных основ парофаэного двухстадииного процесса получения бутилацетата на основе этилового и. н-бутиловсго спиртов. В связи с этим, в работе решаются следующие задачи:
- подбор активного катализатора для реакции парофаэной эте-рификации уксусной кислоты н-бутиловым спиртом ;
- экспериментальное исследование кинетических закононер-.ностей и разработка кинетической модели процесса парофаэной этерификации уксусной кислоти бутанолом ;
подбор активного катализатора для реакции парофаэного окисления этилоеого спирта в уксусную кислоту ;
экспериментальное исследование кинетических закономерностей и разработка кинетической модели процесса парофазного окисления этилового спирта в уксусную кислоту ;
экспериментальное исследование возможности реализации парофазных процессов этерификации.и окисления в системе из двух последовательно соединенных реакторов.
Научная новизна. Осуществлен подбор активного катализатора для парофазных реакций: окисления этилового спирта в уксусную кислоту (палладийсодержащий металлцеслит - Paf - 0,05 ; &/'''- 0.25Й) и этерификации уксусной кислоты н-бутиловыц спиртом (природный кликопгилолит,"содержащий ионы со степень» обмена NH% - 33,1558 л Sz2t- 67,2^),-функционирующие "при одинаковых температурных режимах 180-220С.
Изучены кинетические закономерности и механизм протекания обеих реакций,в результате чего разработаны их кинетические модели.
Практическая ценность. Предложенные высокоактивные катализаторы могут быть использованы в других парофазных реакциях окисления алифатических" спиртов в соответствующие кислоты и этерификации жирных кислот алифатическими спиртами,
Разработанные кинетические модели могут служить-основой для моделирования и оптимального проектирования реакторов большой
единичной мощности.
Разработана новая принципиальная схема реакционного узла двухстадииного парофазного процесса получения бутилацетата из этилового спирта и н-бутилового спирта, состоящая из одного реактора с неподвижным слоем металлцоолитного катализатора СиРУХлЯЯя процесса окисления этилового спирта в уксусную кислоту и двух реакторов с неподвижным слоем металлцеолитного катализатора MH^SzKa для процесса этерификации уксусной кислоты н-бутиловым спиртом, которые периодически последовательно соединяются к первому реактору с чередованием циклов продувки и этерификации.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на: УІ конференции по окислительному гетерогенному катализу (Баку, 1988) ; Ш научной конференции молодых ученых (ИНХИ АН Азерб.ССР, Баку, 1989) ; Всесоюзной конференции "Использование природных цеолитов в народном хозяйстве" (Кемерово, 1990).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 7 трудов, в том числе, два авторских свидетельства СССР.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пгти глав, выводов и библиографического списка, включающего »/25 наименований. Содержание диссертационной работы изложена на страницах машинописного текста и иллюстрируется /4 таблицами и 19 рисунками.