Введение к работе
Актуальность темы. Циклогексанон (ЦГН), необходимый для производства синтетических полиамидных волокон и пластиков, получают преимущественно окислением циклогексана. Однако, степень превращения циклогексана не превышает 15 %, а выход смеси ЦГН и ци-клогексанола (ЦГЛ) - 10%. Поэтому актуален поиск экономически более благоприятных способов получения ЦГН. Другими исходными веществами могут быть ЦГЛ, получаемый при окислении циклогексана, и фенол, из которых ЦГН получается дегидрированием первого, или в результате прямого гидрирования второго. Оба эти процесса широко известны, однако имеющиеся трудности реализации их на практике, в особенности при гидрировании фенола (высокие давления водорода, проблемы съема тепла и др.) стимулируют дальнейшие исследования в этой области. В данной работе для проведения этих процессов использованы неизнашивающиеся при эксплуатации и легко отделяемые от продуктов мембранные катализаторы из сплавов палладия, проницаемые для водорода. Уникальной особенностью этого нового класса катализаторов является возможность интенсификации дегидрирования за счет выведения из зоны реакции через мембрану образующегося в ней водорода, а в случае реакций гидрирования - независимое регулирование поверхностных концентраций водорода и гидрируемого вещества, что может обеспечить высокую селективность при получении ЦГН. Цель работы. Целью работы является выяснение возможности дегидрирования ЦГЛ в ЦГН на мембранных катализаторах из сплавов палладия в сопряжении с реакцией гидрирования циююпентадиена, влияния состава сплава и его водородопроницаемости на процесс получения ЦГН, а также одностадийного гидрирования фенола в ЦГН. Научная новизна. Впервые показано, что гидрирование фенола на мембранном катализаторе из сплава палладий-рутений позволяет получать ЦГН в одну стадию с селективностью 88 %. При дегидрировании ЦГЛ с выведением водорода из зоны реакции через тот же мембранный катализатор степень превращения ЦГЛ достигает
95 %, а селективность по ЦГН - 99 %, сопряжение дегидрирования ЦГЛ с реакцией гидрирования циклопентадиена в циклопентен приводит к повышению селективности по ЦГН, а проведение реакции дегидрирования ЦГЛ на промышленном медно-магниевом катализаторе в сочетании с палладийрутениевой мембраной позволяет выводить из зоны реакции особо чистый водород при высоких значениях конверсии ЦГЛ и селективности по ЦГН. Показано, что природа побочных продуктов реакции дегидрирования ЦГЛ зависит от состава сплава и оказывает влияние на водородопроницаемость мембраны в ходе реакции.
Практическая значимость работы. Установлена целесообразность и найдены условия использования мембранного катализатора для получения циклогексанона - важного полупродукта производства капролактаме и адипиновой кислоты. Работа проводилась в соответствии с темой №20 задания 06.02.Н6 постановления ГКНТ №470 от 10.08.1984 г.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Пятой Национальной конференции по теоретической и прикладной физической химии (Бухарест, 1976), Шестой Всесоюзной конференции по моделированию химических, нефтехимических процессов v реакторов (Дзержинск, 1977), Первом нефтехимическом симпозиуме социалистических стран (Баку, 1978), Шестом Советско-французское семинаре по катализу (Москва, 1983), Юбилейной научной конференции Института нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева (1984) 4-ой Всесоюзной конференции по кинетике гетерогенно-каталитических реакций (Ярославль, 1987), Первом Европейском конгрессе по катализу (Монпелье, Франция, 1993), Российски Американском симпозиуме по катализу в защите окружающей средь (Вилминпгон, США, 1994), Российско-Японском семинаре по катали зу (Цукуба, Япония, 1994), Европейской конференции по мембранаг. (Бат, Великобритания, 1995), Семинаре Экономической комиссиі ООН по экологическим применениям катализа в химической промы
иленности (Четраро, Италия, 1996), Второй международной конфе->енции по катализу в мембранных реакторах (Москва, 1996). Іубликации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных >абот.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа вклю-іает введение, обзор литературы, три главы , выводы, изложена на!^6 границах, содержит^ рисунков, 2.? таблиц, 11| библиографических :сылок.