Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Каримов Эдуард Хасанович

Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах
<
Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах
>

Работа не может быть доставлена, но Вы можете
отправить сообщение автору



Каримов Эдуард Хасанович. Дегидрирование изоамиленов в многослойных каталитических системах: диссертация ... кандидата технических наук: 02.00.13 / Каримов Эдуард Хасанович;[Место защиты: Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет].- Уфа, 2014.- 123 с.

Содержание к диссертации

Введение

1 Литературный обзор 8

1.1 Физико-химические свойства железокалиевых катализаторов 8

1.2 Закономерности формирования ферритов калия при приготовлении оксидных железокалиевых катализаторов 15

1.3 Каталитические свойства оксидных железокалиевых катализаторов в дегидрировании изоамиленов 22

1.4 Современные представления о механизме дегидрирования углеводородов на железооксидных катализаторах 24

1.5 Дезактивация катализаторов дегидрирования изоамиленов при промышленной эксплуатации 27

1.6 Катализаторы окисления водорода. Селективное окисление водорода, образованного в процессе дегидрирования 35

2 Методики проведения экспериментов 40

2.1 Методики исследования каталитических свойств 40

2.2 Методики приготовления и анализа оксидных катализаторов 54

2.3 Исследование потерь каталитических свойств железокалиевых систем в процессе эксплуатации 57

3 Изменение свойств железокалиевых катализаторов в условиях промышленной эксплуатации 59

3.1 Динамика изменения каталитических свойств 59

3.2 Влияние технологических параметров на изменения каталитических свойств 69

3.3 Каталитические свойства непромотированного оксида железа в реакции дегидрирования изоамиленов 74

4 Применение системы катализаторов в процессе дегидрирования изоамиленов 83

4.1 Дегидрирование изоамиленов на системе катализаторов с разноэффективной скоростью промежуточного окисления водорода.. 83

4.2 Дегидрирование изоамиленов с межслойным окислением водорода. 88

4.3 Поведение катализаторов межслойного окисления водорода в реакции окислительного дегидрирования изоамиленов 93

4.4 Обоснование эффективности МОВ 100

Выводы 104

Список сокраіщний и условных обозначений 106

Список литературы 107

Введение к работе

Актуальность темы исследования. В настоящее время широкое применение в народном хозяйстве имеют синтетические изопреновые каучуки (СКИ). Востребованность в СКИ связана с возможностью целенаправленного регулирования их свойств. СКИ являются альтернативой натуральным каучукам.

До 70 % от себестоимости СКИ составляет изопрен. Поэтому рентабельность производства СКИ определяют затраты на производство мономера. Совершенствование процессов получения изопрена с применением доступного углеводородного сырья является актуальным.

Среди отечественных технологий промышленного синтеза изопрена наибольшее распространение получил способ двухстадийного дегидрирования изопентана, в основе которого лежат каталитические процессы. Значительную роль в формировании себестоимости мономера играют показатели эффективности каталитических процессов, которые напрямую зависят от свойств применяемых катализаторов.

Значительная доля затрат производства изопрена приходитсяна вторую стадию дегидрирования из-за относительно высоких энергетических вложений на создание требуемых термодинамических условий. На второй стадии процесс дегидрирования изоамиленов в изопрен протекает на неподвижном слое железокалиевого катализатора в присутствии водяного пара. Среди недостатков данной технологии – дезактивация катализатора и ограниченная термодинамикой конверсия. В последние десятилетия в отечественных и зарубежных работах рассматриваются различные пути смещения химического равновесия целевой реакции для интенсификации процесса дегидрирования олефинов и этилбензола. Однако предлагаемые способы повышения эффективности процесса имеют ряд технологических препятствий для внедрения в действующие промышленные установки. К тому же при подборе катализаторов для крупнотоннажной промышленности важным фактором является стоимость катализатора. Катализаторы с содержанием драгоценных металлов оказываются нерентабельными из-за их высокой стоимости.

Среди направлений научных исследований наиболее привлекательным
выглядит подбор и эффективное распределение каталитических систем в
действующем реакционном пространстве. Имеющиеся катализаторы

селективного окисления водорода, образующегося при дегидрировании, ранее исследовались без учета специфики работы катализаторов дегидрирования. Недостаточно изучены вопросы использования послойной загрузки указанных катализаторов, чтоважнодля стабильной работы промышленных установок.

Целью работы является повышение эффективности процесса

дегидрирования изоамиленов посредством совмещения эндотермического дегидрирования с межслойным экзотермическим окислением водорода в едином реакторном пространстве.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

изучить скорость целевой реакции по высоте слоя железокалиевого катализатора при различных условиях эксплуатации на протяжении всего срока службы катализатора;

доказать преобладание скорости реакции каталитического окисления водорода над некаталитическим горением углеводородов при подаче кислородсодержащего потока в межслойную зону;

- исследовать изменение углеводородного состава на ферритных
катализаторах в межслойной зоне окисления при дегидрировании изоамиленов
в многослойных каталитических системах.

Научная новизна:

- определена послойная динамика изменения каталитических
характеристик железокалиевых катализаторов в технологическом процессе
дегидрирования изоамиленов в изопрен на протяжении всего срока службы
катализатора;

- впервые подобраны ферритные катализаторы для межслойного
каталитического окисления водорода, образующегося в процессе
дегидрирования изоамиленов. Установлено, что в зоне межслойного
окисления на ферритных катализаторах помимо реакций окисления протекает
реакция окислительного дегидрирования изоамиленов.

Практическая значимость работы. Полученные результаты по динамике дезактивации железокалиевого катализатора в зависимости от расположения по высоте слоя катализатора в реакторах адиабатического типа применяются при анализе и прогнозировании работы промышленных установок второй стадии дегидрирования производства изопрена ОАО «Синтез-Каучук» (г. Стерлитамак).

Апробация работы. Основные положения представленной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах: Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 30-летию механического факультета НХТИ «Актуальные инженерные проблемы химических и нефтехимических производств и пути их решения» (Нижнекамск, 2012); II Всероссийской научной школы-конференции молодых ученых «Катализ: от науки к промышленности» (Томск, 2012); VIII

Международной конференции «Инновационные нефтехимические технологии
- 2012» (Нижнекамск, 2012 г); II Российско-Азербайджанском симпозиуме с
международным участием «Катализ в решении проблем нефтехимии и
нефтепереработки» (г.Санкт-Петербург, 2013); XII и XIII Международных
научных конференциях «Современные проблемы истории естествознания в
области химии, химической технологии и нефтяного дела» (Уфа, 2012 и 2013);
Международной научно-практической конференции «Стратегические

направления и инструменты повышения эффективности сотрудничества стран-
участников ШОС» (Уфа, 2013); Всероссийской научно-практической
конференции с международным участием «Малоотходные,

ресурсосберегающие химические технологии и экологическая безопасность» (Стерлитамак, 2013) ; II Международной научно-практической конференции «Шестой технологический уклад: механизмы и перспективы развития» (г.Ханты-Мансийск, 2013); InternationalConference «Technical sciences: modernis sues and development prospects» (UnitedKingdom, Sheffield, 2013).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы

опубликованы в 20 научных трудах, включая 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК для издания, 2 статьи в рецензируемых зарубежных журналах, включенных в базы данных Scopus и Chemical Abstracts, 13 тезисов докладов конференций.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста, включая 23 таблицы, 23 рисунка, состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы, который включает в себя ссылки 94 отечественных и 46 иностранных авторов.

Закономерности формирования ферритов калия при приготовлении оксидных железокалиевых катализаторов

Технология синтеза железокалиевых каталитических систем в промышленных условиях состоит из следующих стадий: дозирование предварительно обработанных исходных компонентов и смешивание с целью получения пластичной массы, экструдирование, сушка и прокалка [12, 16, 19, 22-30]. Формирование активных центров катализатора проводится непосредственно в промышленном реакторе дегидрирования и заключается в обработке водяным паром при 670-680 С. Продолжительность завершающей стадии формирования катализатора достигает нескольких часов,

Как было указано ранее, промышленные железооксидные катализаторы дегидрирования олефиновых углеводородов и этилбензола в качестве основной активной фазы содержат ферриты щелочных металлов, в частности калия [37-39, 41-49]. Известно, что в системе КгО-БегОз возможно образование моноферрита KFeC 2 и полиферритов калия. Состав и строение последних в значительной степени зависят от природы исходных оксидов железа и калия, их соотношения, температуры обработки и состава газовой фазы.

В литературе [64-65] приводятся закономерности образования продуктов твердофазного синтеза в системе оксид калия — оксид железа с различными молярными отношениями (в диапазоне 1 : 1 -ь 1 : 9) K:Fe в интервале температур 750-900 С. В качестве оксида калия применяли карбонат калия, в виде оксида железа — гематит, полученный термическим разложением сульфата железа при 700 С.

По результатам рентгенофазового анализа (РФА) образцы после прокалки содержали в основном моноферрит и полиферриты калия. Причем, в образце КгСОз+РегОз, прокаленном при 750 С, присутствуют фазы моноферрита калия КРеОг и полиферрита K-p-Fe Oj, то при температуре отжига 800 С появляется фаза со структурой типа Р"-глинозема. Для систем с высоким содержанием оксида железа в исходной смеси (при 750 С молярное соотношение К2СО3: FQ2O3 1 : 4, при 800 С — К2С03: Fe203 1 : 5, при 900 С — К2С03 : Fe203 1 : 5,5) характерен избыток a-Fe203. Установлено, что содержание калия, связанного в полиферрит К-р- Fe203, для образцов, прокаленных при 750 С, достигает максимума при исходных молярных отношениях К2С03: Fe203= 1:3-1: 3,5. Как известно, что реакция образования полиферрита калия является двухстадийным процессом, протекающим по схеме:

По данным ДТА первая реакция интенсивно протекает в интервале температур 600-800 С, вторая начинается при температурах порядка 750 С, а максимальный эндотермический эффект наблюдается при 850-960 С. При 750 С реакция (1.1) протекает практически нацело: степень превращения исходных веществ около 0,95, тогда как реакция (1.2) только начинается: степень превращения в полиферрит 0,4-0,7. Поэтому соотношения К2С03: Fe203= 1 :2 -1 : 4, представляющих собой двухфазную смесь KFe02 + К-р- Fe203. Содержание остаточных количеств К2СОз, Fe203 и др. составляло менее 5%.

По данным РФА при 800 С и 900 С образцы представляют собой трехфазные смеси КРе02 + К-(р+р") - Fe203 в интервалах молярных соотношений К20 : Fe203= 1 : 2 - 1 : 5 и 1 : 2- 1 : 5,5, соответственно. Увеличение содержания калия, связанного в полиферриты, с ростом температуры термообработки обусловлено двумя факторами: во-первых, увеличением степени превращения KFe02 в полиферриты по реакции (1.2), во-вторых, образованием K20 n Fe203, более богатого калием, чем К-р- Fe203, т.е. возрастанием молярного отношения в пол и ферритах.

Таким образом, установлено, что продуктами твердофазного взаимодействия карбоната калия с оксидом железа при 750 С являются сплавы KFe02 с К-Р- Fe203 в интервале соотношений исходных компонентов 1 : 2 - 1 : 4, а при 800 С и 900 С — сплавы KFe02 с K-(p+p")-Fe203 при молярных соотношений К2С03: Fe203= 1 : 2 - 1 : 5,5. Одним из ключевых факторов, влияющих на процесс образования ферритов, является природа исходных компонентов катализатора. В [66-68] рассматривается способность различных оксидов железа к образованию ферритыых систем. Авторами утверждается, что предпочтительным методом получения оксидов железа, используемых для приготовления катализаторов дегидрирования, является термическое разложение солей двухвалентного железа. Порошки оксида железа, полученные термолизом солей различных кислородосодержащих кислот и имеющие одинаковый химический и фазовый состав, резко отличаются друг от друга морфологией и дефектностью частиц, что обуславливает различную каталитическую активность и способность к ферритообразованию. Так, например, образцы гематита, полученные термолизом сульфата железа (II), карбоната железа (II) и соли Мора, имеют различные параметры своей тонкой кристаллической структуры (ТКС). ТКС определяется наличием остаточных микроискажений, дисперсностью областей когерентного рассеяния (о.к.р.). К элементам ТКС относятся также дефекты упаковки (ДУ). Для гематита выделены три вида ДУ, возникающие вследствие прохождения половинных, четвертичных дислокаций, а также эффекта двойникования. Оксид железа, полученный термолизом его карбоната при 560-620 С, характеризуется наибольшей дисперсностью о.к.р. и самым высокими значениями остаточных микроискажений. Гематит, синтезированный из сульфата при 640-690 С, отличается невысокими значениями остаточных микроискажений и однородностью о.к.р. по размеру. Гематит, приготовленный разложением соли Мора при 690-710 С, имеет самые крупные блоки мозаики и широкое распределение о.к.р. по размеру.

Молярное соотношение оксидов калия и железа в катализаторе, отвечающее интервалу 1 : 3 - 1 : 5, определяет наличие в нем после термообработки на воздухе при 700-800 С ферритной системы, в состав которой помимо моноферрита KFe02 и остаточного гематита а-РегОз, может входить полиферрит калия со структурой р-глинозема К-р-БегОз- Установлено, что способность гематита к образованию полиферрита калия на воздухе растет в ряду: гематит из сульфата — гематит из карбоната — гематит из соли Мора. Наибольшей способностью к образованию полиферрита калия обладают оксиды железа с широким распределением о.к.р. по размеру и высокой концентрацией ДУ, возникающих при прохождении половинных и четвертичных дислокаций. Каталитические испытания образцов гематита с различной предысторией показали, что скорость реакции дегидрирования углеводородов находится в обратной зависимости от способности оксидов железа к образованию полиферрита калия на воздухе. Это связано с малой дефектностью и сравнительно низкой каталитической активностью К-р- F Cb [66,67].

Таким образом, для синтеза железооксидных катализаторов дегидрирования более предпочтителен гематит с достаточно крупными блоками мозаики, низкой концентрацией ДУ, обусловленных прохождением половинных и четвертичных дислокаций. Высокая концентрация двойниковых дефектов упаковки интенсифицирует твердофазное взаимодействие исходных компонентов, обеспечивает при прокаливании достаточную механическую прочность гранул катализатора, увеличивает степень превращения а-РегОз и К2СО3 в моноферрит калия, не приводя к образованию больших количеств полиферрита калия на воздухе. Такими параметрами ТКС обладает образец «сульфатного» гематита, на основе которого и синтезируются наиболее эффективные катализаторы дегидрирования.

Исследование потерь каталитических свойств железокалиевых систем в процессе эксплуатации

Для исследования динамики дезактивации железо калиевого катализатора в процессе промышленной эксплуатации были выбраны типичные промышленные реактора. Загружаемый катализатор обладал практически равными физико-химическими и каталитическими характеристиками. Железокалиевый катализатор изготовлен согласно регламенту промышленного синтеза катализатора, сформован в виде экструдатов с цилиндрическим сечением диаметром 3-4 мм, длина экструдатов составляла 10-К30 мм.

В процессе эксплуатации стремились к поддержанию постоянного заданного технологического режима (начальной температуры дегидрирования, разбавления водяным паром, объемной скорости потока). Фактическое соотношение подаваемых сырья и водяного пара проверяли конденсацией контактного газа.

Понижения каталитических свойств фиксировали по интенсивности эндотермического эффекта целевой реакции. В реакторах адиабатического типа интенсивность реакции с эндотермическим эффектом явно заметно по снижению температуры потока вдоль прохождения слоя катализатора. Адиабатические условия в реакторах обеспечивались теплоизоляционным материалом на поверхности реактора и торкретбетоном. Термопары располагались в реакторе в следующих сечениях:

- над слоем катализатора;

- в середине слоя катализатора;

- под слоем катализатора. На каждом указанном сечении реактора располагалось по 5 термопар, равномерно распределенных по площади сечения. За результирующую температуру брали среднеарифметическое значение. Расхождение между температурами одного сечения не превышало 2 С.

На протяжении всего эксперимента в качестве сырья использовали изоамиленовую фракцию с содержанием основного компонента 80,0-87,0 % масс; доля С4-углеводородов и ниже не превышала 1,0 % масс; концентрация изопрена составляла 0,5-1,5 % масс; парафиновые углеводороды Сз-фракции в общей сумме составляли не более 7,0 % масс, с преобладанием нормального пентана; содержание нормального амилена не превышало 7,0 % масс. Согласно анализам микропримесей сырья содержание сернистых соединений в пересчете на серу находилось в интервале 0,00001-0,00005 % масс; хлора - не более 0,0001 % масс; пиперилена - от отсутствия до 0,01 % масс; тяжелых углеводородов (Сб и выше) - не более 0,001 % масс.

На протяжении всего периода эксплуатации фиксировали следующие технологические параметры:

- расходы сырья и пара;

- температуры в печи, потоков сырья и пара из печи, в реакторах, контактного газа, системы охлаждения;

- давление в реакторах, в системе охлаждения.

При эксплуатации двухреакторных блоков за результирующий показатель принимали среднее значение между реакторами.

Отбор отработанного катализатора по завершении эксплуатации производили по сечению слоя в пяти местах. Отобранные точечные пробы смешивали (тщательно перемешивали) и методом квартования получали среднюю пробу для анализа.

Каталитические свойства непромотированного оксида железа в реакции дегидрирования изоамиленов

Плавное снижение каталитических свойств железокалиевых образцов в процессе эксплуатации компенсируются периодическим проведением регенераций. Из литературных данных известно, что в условиях регенерации происходит изменение химического и фазового состояния железокалиевого катализатора. Данный факт окажет влияние на изменение углеводородного состава реакционного потока, прошедшего через верхний слой, и в условиях трехслойной загрузки - повлиять на работу второго (следующего) слоя катализатора. Из опыта эксплуатации железокалиевых катализаторов известно, что частые регенерации проводятся при потере активности верхних слоев катализатора. Так как верхний слой катализатора при продолжительной эксплуатации характеризуется слабым содержанием калия (в основном непромотированный оксид железа) провели ряд исследований изменения углеводородного состава на непромотированном оксиде железа разного фазового состава.

Были рассмотрены каталитические свойства непромотированных оксидов железа различной модификации в реакции дегидрирования изоамиленов при температуре 600 С, объемной скорости 1 час"1 и мольном разбавлении водяным паром 1 к 20. В качестве образцов были исследованы оксиды двух- и трехвалентного железа, такие как гематит а-БегОз, магнетит РезС 4, магемит у-Fe20}, а также их смеси. Физико-химические свойства и фазовый состав образцов приведены в таблице 3.4. Наиболее развитой поверхностью обладают образцы 3 и 4 (66,7 и 88,3 ьґУгр). У образца 8 эта величина минимальна (0,2 м7гр).

Образцы 1-8 испытали в реакции дегидрирования углеводородной смеси с концентрацией изоамиленов 86,0 % масс, в проточной лабораторной установке в изотермических условиях. Процесс проводили с разбавление водяным паром. Возможные термические превращения исходной углеводородной смеси исследовали в реакторе с кварцевой насадкой. Установлено, что из всех компонентов реакции, концентрация которых более 1,0 % масс, термические превращения протекают только с участием /- и H-CsHg. Их конверсия не превышает 3,0 % масс, что позволяет не учитывать вклад термических превращений углеводородов. В зависимости от условий синтеза оксидов железа их начальные каталитические свойства могут существенно отличаться (рисунки 3.1-3.8). Так, конверсия исходных изоамиленов на 10 минуте подачи сырья может составлять от 15,6 до 66,7%. Последняя величина сопоставима со значениями конверсии смеси изоамиленов на промышленных железокапиевых катализаторах.

Качественный углеводородный состав реакционной смеси после контактирования с образцами соответствует составу контактного газа при дегидрировании изоамиленов на промышленных железокапиевых катализаторах (таблица 3.5). Кроме компонентов исходной смеси в ней содержатся продукты реакций дегидрирования, крекинга и полного окисления изоамиленов.

Селективность образования изопрена через 10 минут после начала эксперимента составляет от 58,6 до 90,3 % масс, (рисунки 3.9-3.16). Следует отметить, что для более активных образцов характерны меньшие значения селективности по изопрену за счет высоких значений селективности по продуктам крекинга и полного окисления. При увеличении продолжительности эксперимента до 5 часов конверсия исходных олефинов значительно снижается. В работе непромотированных оксидов железа данная зависимость явно прослеживается при любом фазовом составе оксида железа. Для различных образцов конверсия через 5 часов снижается до 6,3 -г- 20,2 %. Поскольку активность катализатора при прочих равных условиях пропорциональна конверсии, то можно говорить о снижении активности каталитического контакта на основе непромотированных оксидов железа. Селективность образования изопрена и, особенно, СОг также уменьшается за счет увеличения селективности образования продуктов крекинга. Увеличение активных центров крекинга скорее всего происходит из-за углеродистых отложений на поверхности катализатора.

Поведение катализаторов межслойного окисления водорода в реакции окислительного дегидрирования изоамиленов

Как известно рассматриваемые ферритные образцы способны катализировать реакцию окислительного дегидрирования. Для обоснования полученных в разделе 4.2 результатов изучили поведения исследуемых ферритыых образцов в реакции окислительного дегидрирования изоамиленов в изопрен при высоких температурах: 350, 400, 450 и 500 С с различной долей кислорода в реакционном потоке. Объемная скорость составила 1 час"1, мольное соотношение у/в к пару - 1 : 20. Результаты показаны на рисунках 4.1 -4.4.Выход изопрена на пропущенное сырье (ВП) в реакции окислительного дегидрирования изоамиленов на исследуемых образцах с увеличением доли кислорода в реакционной зоне имеет параболическую зависимость. На всех образцах отмечено, что повышение температуры процесса резко сужает оптимальный диапазон соотношения Ог : у/в и максимальный выход изопрена достигается при меньших концентрациях кислорода.

Полученные результаты высокотемпературного окислительного дегидрирования (рисунок 4.4) можно условно классифицировать по максимальному выходу изопрена на три пары:

- максимальный выход изопрена до 15 % масс. - образцы №2 и 3;

- максимальный выход изопрена от 15 до 20 % масс. - образцы № 1 и 5;

- максимальный выход изопрена более 25 % масс. - образцы № 4 и 6. Отличительной особенностью у каждой пары является различное соотношение у/в : Ог для достижения максимального выхода изопрена. Как известно уменьшение выхода диенов при окислительном дегидрировании олефинов связано главным образом изменением фазового состава катализатора. В реакциях образования диенов и ССЬ принимает участие также кислород оксидов катализатора. Необходимым условием максимального выхода диенов при окислительном дегидрировании является наличие кислорода в контактном газе, что обеспечивает поддержание окисленной формы катализатора. По результатам условного классифицирования рассматриваемых образцов отметим различное парциальное давление кислорода при равных выходах изопрена (рисунок 4.4). Меньшие значения парциального давления кислорода (при максимальном выходе изопрена) достигали образцы № 1,2 и 4.

Сопоставляя результаты, полученные в п.4.2 с описанным выше отметим, что именно у указанных образцов (№1, 2 и 4) избирательность межслойного окисления выше, чем у образцов №5, 3 и 6. При этом избирательность межслойного окисления водорода снижается в ряду:

2 (65,3%) 1 (66,7%) 4 (78,1%). Процесс межслойного окисления водорода вели в условиях малого парциального давления кислорода. На входе кислорода в реактор (в межслойную зону) создаваемые условия возможно являются достаточными для протекания реакции окислительного дегидрирования на образцах №1, 2 и 4. Поэтому на указанных образцах (№1, 2 и 4), скорее всего, первоначально протекает реакция окислительного дегидрирования. При понижении концентрации кислорода в потоке, исследуемые образцы начинают катализировать реакцию окисления водорода.

У выделенных образцов требуемое парциальное давление кислорода для максимального выхода изопрена уменьшается в ряду (№ образца):

Для доказательства протекания окислительного дегидрирования по реакции (4.6) в межслойной зоне окисления рассмотрели уравнение кинетической модели процесса дегидрирования изоамиленов на железокалиевом катализаторе [76-78]. Согласно кинетической модели скорость образования диенов соответствует следующей формуле: где Q - концентрации компонентов (кмоль/м ), индексы і соответствуют компонентам: 1 - пентан (і + п); 2 - амилены (i + п); 3 - изопрен + пиперилен; 4 -водород; к и Ь — кинетические константы, соответствующие значениям: к2 = 0,000386 ч"1; к_2 = 390,0 м3-моль",ч"1; b2i = 2,06 м3моль" ; Ь22 = 0,0142 м3моль-1; Ь23 = 21,5 м моль".

По формуле (4.7) рассмотрели работу нижнего слой катализатора дегидрирования. Для этого произвели пересчет состава контактного газа таблиц 4.4-4.9 с вычетом кислорода (из С02). Пересчитанный состав контактного газа позволяет сопоставить концентрации компонентов контактного газа при безкислородном дегидрировании изоамиленов и при использовании межслойного окисления водорода (в таблице 4.10 указаны составы опытов с максимальной избирательностью по водороду).