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

Конверсия этанола на цеолитных катализаторах Иса Юсуф

Конверсия этанола на цеолитных катализаторах
<
Конверсия этанола на цеолитных катализаторах Конверсия этанола на цеолитных катализаторах Конверсия этанола на цеолитных катализаторах Конверсия этанола на цеолитных катализаторах Конверсия этанола на цеолитных катализаторах
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Иса Юсуф. Конверсия этанола на цеолитных катализаторах : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.13 / Иса Юсуф; [Место защиты: Моск. гос. акад. тонкой хим. технологии им. М.В. Ломоносова].- Москва, 2009.- 136 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/945

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Литературный обзор 6

1.1. Биотопливо, виды и источники 6

1.1.1. Целлюлоза и лигнин 9

1.1.2. Производство биодизеля 12

1.1.3. Другие направления конверсии растительных масел 15

1.1.4. Производство этанола 17

1.2. Способы вторичной переработки биоэтанола 21

1.2.1. Синтез этилена 22

1.2.2. Синтез этилацетата 23

1.2.3. Синтез уксусной кислоты 25

1.2.4. Синтез диэтилового и других простых эфиров 25

1.2.5. Переэтерификация растительных масел этанолом 27

1.2.6. Синтез бутадиена 28

1.2.7. Этилирование бензола и других ароматических соединений 29

1.3. Одностадийный синтез углеводородов из этанола 30

1.3.1. Обзор научной литературы 30

1.3.2. Обзор патентной литературы 46

1.3.3. Общие закономерности процесса конверсии этанола в жидкие углеводороды 49

Глава 2. Экспериментальная часть 53

2.1. Методика подготовки образцов высококремнеземных цеолитов 53

2.2. Методика приготовления декатионированных цеолитов 53

2.3. Методика приготовления промотированных цеолитных катализаторов. 54

2.4. Физико-химическое исследование свойств катализаторов 54

2.5. Методика исследования кислотных свойств синтезированных катализаторов 55

2.6. Методика определения адсорбционных свойств цеолитных катализаторов 57

2.7. Методика исследования процесса конверсии этанола на цеолитных катализаторах 60

2.8. Методика гидрирования жидких углеводородных продуктов 62

2.9. Методика анализа продуктов конверсии и гидрирования этанола и обработки данных 63

Глава 3. Результаты и их обсуждение 66

3.1. Физико-химические свойства синтезированных цеолитных катализаторов 66

3.2. Кислотные свойства синтезированных цеолитных катализаторов 77

3.3. Изучение адсорбционных свойств цеолитных катализаторов 79

3.4. Исследование процесса конверсии этанола на цеолитных 84

3.4.1 Исследование влияния структурообразующих веществ 84

3.4.2. Исследование конверсии этанола на катализаторах с разными силикатными модулями 86

3.4.3. Изучение влияния добавки оксидов на активность катализаторов конверсии этанола 89

3.4.4. Изучение влияния объемной скорости в процессе конверсии биоэтанола 93

3.4.5. Изучение влияния температуры на конверсию этанола 100

3.4.6 Изучение влияния воды на конверсию этанола 104

3.5. Изучение конверсии других веществ на цеолитных катализаторах 107

3.5.1. Изучение конверсии этилена на цеолитных катализаторах 107

3.5.2. Изучение превращения гептана и н декана на цеолитных катализаторах 108

3.5.3. Изучение конверсии бензола на цеолитных катализаторах 110

3.6. Гидрирования продуктов конверсии биоэтанола 112

3.7. Описание технологической схемы установки комплексной переработки этанола 122

3.7.1 .Получение олефинов 122

3.7.2. Получение углеводородов бензинового ряда 122

Выводы 125

Список литературы

Введение к работе

Актуальность проблемы. Важнейшее нефтехимическое сырьё и моторные топлива получают из нефти. Однако уменьшение мировых природных ресурсов, нестабильность цен на нефть, а также ужесточение экологических требований к топливам, заставляют специалистов в области нефтехимии искать альтернативные источники сырья. Использование угля и природного газа, как возможных источников получения синтетического моторного топлива, приводит к выбросам диоксида углерода и токсичных газов атмосферу. Более перспективным источником, отвечающим современным экологическим требованиям к топливному и химическому сырью, является биоэтанол из биомассы. Однако применение его в виде моторного топлива затруднено в связи с необходимостью изменения конструкции двигателей и ограниченностью его использования в холодных регионах. Поэтому разработка технологии превращения биоэтанола, обеспечивающей в перспективе замену нефти в производстве углеводородов бензинового ряда и других ценных продуктов нефтехимии, определяет актуальность проведенного исследования.

Целью работы является разработка технологии каталитического процесса конверсии биоэтанола для получения важных продуктов для нефтехимии. Исследование направлено на создание технологических основ каталитической конверсии биоэтанола с получением олефинов, ароматических углеводородов и углеводородов бензинового ряда. Выбранная цель потребовала решения следующих задач:

  1. Создание установки для исследования каталитической активности синтезируемых цеолитных катализаторов.

  2. Разработка методов получения цеолитных каталитических систем.

  3. Испытание каталитической активности синтезированных катализаторов.

  4. Изучение факторов, влияющих на селективность, активность и стабильность работы катализатора.

  5. Исследование механизма процесса конверсии этанола в углеводороды различного класса.

6. Определение оптимальных условий получения моторного топлива и

других углеводородов из биоэтанола. Научная новизна.

  1. Разработана новая гибкая технология каталитического процесса конверсии биоэтанола, включающая получение цеолитных наноструктурированных катализаторов, обеспечивающая производство олефинов, компонентов моторного топлива и ароматических углеводородов.

  2. Впервые показана возможность получения углеводородов заданного класса в зависимости от выбранного силикатного модуля и структурирующей добавки. Определенны управляющие параметры процесса. Предложена схема превращений, позволяющая получить представление о ключевых кинетических проблемах конверсии биоэтанола.

  1. Впервые выявлены основные закономерности, определяющие механизм конверсии биоэтанола для обеспечения управления технологическими параметрами процесса.

  2. Впервые проведено комплексное систематическое исследование процесса конверсии биоэтанола, включающее изучение цеолитных катализаторов и закономерностей реакций, на основе которых предложены научно-обоснованные рекомендации осуществления процессов получения олефинов, углеводородов бензинового ряда и ароматических углеводородов.

Практическая ценность. В лабораторном и пилотном масштабе реализована эффективная технология процесса конверсии биоэтанола с учетом возможности гидрирования получаемого продукта с целью улучшения свойств моторных топлив. Разработанная технология может быть использована для производства синтетических моторных топлив, ароматических углеводородов и олефинов конверсией биоэтанола на предприятиях нефтехимической отрасли.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на 15 Международных и Российских конференциях, проходивших в России, Азербайджане, США и на Мальте в 2007-2009г., а также на XVIII менделеевском съезде по общей и прикладной

химии (Москва, 2007) и 42nd IUPAC world chemistry congress (Glasgow, 2009).

По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и тезисы 17 докладов на Российских и международных конференциях и конгрессах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 136 страницах, содержит 32 таблицы и 28 рисунков. Список цитируемой литературы включает 140 наименований.

Другие направления конверсии растительных масел

Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза являются главными составляющими древесины, стеблей, корневищ и шелухи злаковых, масличных и многих других растительных культур. Содержание лигнина в древесине и шелухе составляет 20-30%, целлюлозы — 30-50%, гемицеллюлозы - 20-40%. На использовании целлюлозы базируется производство различных видов бумажной продукции. Лигнин является крупнотоннажным отходом данного производства. Все вышеупомянутые вещества это природные полимеры различного строения. Целлюлоза является полисахаридом, состоящим из мономеров глюкозы, гемицеллюлоза - сложный полисахарид основным компонентом которого является ксилоза, а лигнин представляет собой сложную трехмерную структуру, состоящую из различных алкилароматических спиртов, кислот и эфиров. Пути переработки целлюлозы и гемицеллюлозы принципиально одинаковы, в связи с чем, в дальнейшем, под термином целлюлоза будут подразумеваться все подобные нерастворимые полисахариды. Составляющие древесины можно использовать как твердое топливо, однако эффективность их сжигания, также как и сжигания древесины невелика, а количество выделяющихся при этом токсичных веществ во много раз превышает отработанные пути сжигания нефтяных фракций. Перспективными путями переработки целлюлозы считаются газификация, пиролиз, ожижение и гидролиз. Газификация - это универсальный метод подходящий практически для любого углеродсодержащего сырья. Суть его состоит в реакции исходного сырья с кислородом, воздухом и/или водяным паром, а основными продуктами являются монооксид углерода и водород. Получаемая смесь может использоваться сразу как топливо в чистом виде. Преимуществом предварительной газификации является повышение КПД за счет более эффективного сжигания, а также снижение вредных выбросов. Образующаяся смесь газообразных продуктов также подходит для проведения синтезов метанола или Фишера-Тропша, и последующего производства жидких топлив. Несмотря на ряд преимуществ, главным из которых является универсальность метода, существует и ряд недостатков, таких как многостадииность, сложность с транспортировкой сырья и полупродуктов, высокое энергопотребление в случае газификации с водяным паром и, как следствие, большие капиталовложения. К трудностям организации процесса относится также невозможность применения гетерогенного катализа, так как исходное сырье поступает в твердом виде и не может обеспечивать надежный контакт с поверхностью катализатора.

Существует несколько направлений гидротермальной конверсии биомассы. На рис. 1.1 в схематичном виде представлена зависимость состава продуктов от давления и температуры проводимого процесса. При низкой температуре и давлении главным продуктом является высококачественный уголь. Повышение давления и температуры приводит к образованию углеводов и масла, сопровождающихся выделением водорода. Применение более жестких условий приводит к появлению метана и выделению водорода. Высокотемпературную конверсию биомассы можно условно разделить на процессы получения водорода и метана.

К процессам газификации примыкают процессы пиролиза и ожижения древесины, протекающие при ее нагревании в инертной атмосфере или в атмосфере водорода. В ходе такой обработки рвутся многочисленные связи, удерживающие мономеры в составе полимера. При небольших температурах (400-600С), помимо газообразных углеводородов, в этом процессе образуется большое количество смол, поскольку фенольньге и альдегидные группы получающихся мономеров вторично реагируют между собой. Данные смолы, как правило, представляют собой трудно разлагаемые соединения и перерабатываются при помощи высокотемпературной газификации. Жидкая, несмешивающаяся с водой фракция, получаемая при ожижении древесины, называется биомаслом. Состав его варьируется в зависимости от используемого сырья и условий, однако основными его компонентами являются органические кислоты, альдегиды, терпеновые спирты и их эфиры. Данная фракция может использоваться как дизельное топливо очень низкого качества, для улучшения которого ее облагораживают. Этот процесс, как правило, проводят на цеолитных катализаторах в условиях близких к облагораживанию тяжелых нефтяных фракций. Тем не менее, несмотря на многочисленные сложности в аппаратурном оформлении, процессы пиролиза и ожижения считаются перспективными из-за большого количества достаточно дорогостоящих продуктов растительного происхождения, искусственный синтез которых представляет сложную задачу. С другой стороны, перспектива их использования для крупнотоннажного производства топлива маловероятна из-за дороговизны процессов получения водорода и сложностей в аппаратурном оформлении. Расчет показывает, что при наличии крупнотоннажного производства, использующего древесную щепу в качестве основного сырья, рентабельность данного процесса достигалась при цене 80$ за баррель. При ужесточении экологических требований, с учетом удорожания аппаратурного оформления и капитальных затрат, создание крупнотоннажного производства на базе данной технологии в ближайшие двадцать лет маловероятно. Детально перспективы развития рассмотренной технологической проблемы изложены в нескольких больших обзорах, посвященных перспективам производств, как топлив, так и продуктов тонкой химии из древесины [5, 6] и другого целлюлозолигнинсодержащего биосырья [7,8].

Переэтерификация растительных масел этанолом

Мировое производство этанола базируется на трех основных методах: нефтехимическом, ферментативном и его разновидности с использованием специально выведенных бактерий. Нефтехимический метод заключается в гидратации этилена в присутствие неорганических кислот. Простота технологического оформления и высокая производительность делает этот метод чрезвычайно привлекательным в условиях низкой стоимости используемого сырья. В настоящий момент из-за негативного баланса цен между этанолом и этиленом данный метод практически полностью вытеснен процессами на основе переработки биомассы. Ферментация глюкозы это старейший метод производства биоэтанола, применявшийся для изготовления алкогольных напитков с давних времен. В качестве сырья подходят продукция сельского хозяйства, содержащая сахара, крахмал или целлюлозу, а также отходы древесной промышленности и бытовые отходы. В ходе данного процесса на первой стадии проходит гидролиз целлюлозы на составляющие водорастворимые сахара. Этот процесс может осуществляться как ферментативно, так и с помощью разбавленных неорганических кислот -серной или соляной. При гидролизе целлюлозы получаются сахара, содержащие 6 атомов углерода глюкозы, тогда как при гидролизе гемицеллюлозы в продуктах присутствует значительная доля Сахаров, содержащих 5 атомов углерода ксилозы. Дрожжевую ферментацию глюкозы проводят при комнатной, или слегка повышенной температуре в отсутствие кислорода, поскольку наличие последнего приводит к дальнейшему окислению спирта в уксусную кислоту. Согласно общему уравнению процесса на каждую молекулу получаемого этанола приходится одна молекула С02.

При повышении концентрации этанола в смеси до 14% происходит массовая гибель дрожжей. На практике, процесс останавливают на уровне концентрации спирта - 9-10% [26], поскольку дрожжи используются и на последующих циклах конверсии. Выход спирта в пересчете на глюкозу и подобные соединения составляет 88-92%, побочными продуїсгами являются глицерин (3-5%) и твердые продукты (3-8%) состоящие из трегалозы и жиров. Получаемая смесь подвергается перегонке с целью повышения концентрации этанола и доведения продукта до требуемого товарного вида. В настоящее время проводятся многочисленные работы по повышению жизнестойкости бактерий и оптимизации производства.

При использовании гемицеллюлозы в качестве исходного сырья обычные дрожи не могут переработать пятиуглеродные сахара. Однако в недавнее время были выведены специальные виды дрожжей и бактерий, способных перерабатывать и их. В 1987 году были выведены бактерии на основе штамма КОП, которые в нормальных условиях перерабатывали ксилозу в кислоты, а после модификации стали способны останавливаться на стадии спиртов. Возможность переработки ксилозы резко повысила эффективность процесса ферментации и расширила круг сырья пригодного для получения этанола в первую очередь за счет соломы и некоторых других отходов сельского хозяйства.

Организацию современных процессов производства биоэтанола удобно проследить на примере одного из заводов. Одним из самых современных является, проект IBUS (Inbicon A/S, Дания), базирующийся на переработке пшеничной соломы, поддерживаемый рядом ведущих европейских фирм [27]. Данный процесс состоит из нескольких стадий переработки, включающих в себя первичное измельчение сырья и выделение растительных волокон, их ожижение и сбраживание, разделение фракций и дистилляцшо получаемого этанола. Твердые отходы производства, содержащие в основном лигнин, используются как топливо для поддержания тепла, а черная патока после первичной обработки используется в качестве питания для домашнего скота. Выход этанола на 1 тонну соломы составляет 143 кг, также в процессе получается 353 кг твердого биотоплива и 420 кг патоки. Твердое биотопливо служит для выработки электричества и обогрева дистилляторов, патока и биоэтанол — конечные товарные продукты. Патока, содержащая большое количество Сахаров, используется как корм для домашнего скота, ее применение одобрено датским союзом потребителей. Расчет затрат на заводе работающем по схеме IBUS в США показывает, что при ежедневной переработке 1000 тонн соломы, стоимость этанола на конец 2007 года составляла 0.43 Евро за литр, при стоимости его на рынках США и Европы 0.35 и 0.55 евро, соответственно. В настоящее время данный процесс является чрезвычайно перспективным для стран с умеренным климатом и развитым сельским хозяйством, поскольку он практически не зависит от колебаний цен на внешние энергоносители, обеспечивая себя необходимой энергией за счет сжигания побочных продуктов.

В соответствии с расчетом стоимости производства этанола из различных видов сырья в 2008 году, приведенном в работе [28], себестоимость производства этанола из крахмалосахаросодержащих продуктов - зерна и сахарной свеклы в Европе до стадии его конечной переработки в топливо - составляет 0.53 и 0.45 Евро за литр, соответственно. При использовании лигнинсодержащего сырья (древесина, солома) себестоимость этанола за литр колеблется от 0.56 до 0.46 Евро за литр. При наличии процесса переработки пентоз стоимость этанола из лигнинсодержащего сырья снижается на 5-20% [29]. Себестоимость биоэтанола в развивающихся странах с меньшим уровнем жизни и более подходящим климатом для выращивания сахарного тростника естественно ниже. Себестоимость этанола в Бразилии в 2006 году составляла 0.22 $ за литр, в то же самое время в США этанол обходился в 0.35 $ за литр. В настоящее время соотношение цен на этанол в США и Бразилии несколько уменыпилось, за счет государственного стимулирования данной отрасли и последовавшего подъема производства.

По данным Market Research Analyst мировое производство биоэтанола в 2008 году составило 16.285 миллиардов галлонов или 49 миллионов тонн [30]. Прогноз увеличения объемов производства до 2012 года опубликованный тем же агентством останавливается на цифре 65 млн. тонн в год. Для сравнения только экспорт нефти странами ОПЕК в конце 2008 года составлял около 30 млн. баррелей в день, что соответствует 1.25 млрд. галлонов в день или 1500 млн. тонн в год. Исходя из данных цифр, производство этанола в настоящий момент покрывает лишь незначительную долю мировых потребностей в нефти, однако в будущем его доля может возрасти при наличии благоприятной ценовой конъюнктуры и государственных субсидий.

В работе [31] рассмотрены возможные перспективы развития событий в ближайшие пятнадцать лет по отношению к основным полупродуктам нефтехимического синтеза: бутанолу, уксусной, адипиновой и янтарной кислот, этилена, этилацетата и др.

Физико-химическое исследование свойств катализаторов

Процесс гидрирования полученной углеводородной фракции. Процесс гидрирования проводился автоклавным способом (при 100 атм.) в реакторе объемом 100 мл.

В реактор загружалось 30 мл исходного сырья, I г катализатора. В случае гидрирования бензола и индивидуальных модельных углеводородов использовался ренийсодержащий катализатор, а при гидрировании фракции углеводородных продуктов конверсии биоэтанола применяли катализатор на основе платины. Перемешивание осуществлялось с помощью магнитной мешалки. Затем фланец автоклава герметично затягивался. После загрузки проводилась десятикратная продувка азотом до 10 атмосфер для удаления воздуха из объема реактора. Затем проводилась четырехкратная продувка водородом до 15 атмосфер. После этапа продувки в реактор закачивалось 15 атмосфер водорода, реактор с мешалкой подогревался до температуры 140оС и при интенсивном перемешивании процесс проводился в течение 30 часов с периодической подкачкой водорода. После процесса гидрирования газовая и жидкая фазы анализировались на хроматографе.

Продуктами превращения этанола на синтезированных катализаторах были газообразные углеводороды и жидкие углеводороды, содержащие ароматические, алифатические и циклические углеводороды. Анализ газовых и жидких продуктов конверсии этанола и жидких продуктов гидрирования проводили методом газовой хроматографии и масс-спектрометрией. В качестве газа-носителя на хроматографе использовали гелий (99,98%).Состав газообразных продуктов реакции конверсии этанола определяли хроматографически на приборе "КристаллЛюкс-4000М": насадочная колонка длиной 2 м, диаметром 3 мм, фаза - Porapak Q, газ-носитель гелий 30 см3/мин, термопрограммированный режим 30-150С. Концентрации газов на выходе из колонки определяли с помощью детектора по теплопроводности. Для точного отнесения пиков проводили как калибровку по индивидуальным компонентам (метан, этан, С02, пропанобутановая смесь, изобутилен), так и эксперименты с одновременным детектированием (ПИД-катарометр). Анализ жидкой углеводородной фракции проводили на хроматографе «КристаллЛюкс-4000М»: капиллярная колонка длиной 30 м, диаметром 3 мм, фаза- SE-30 (неполярный диметилсиликон эластомер), газ-носитель гелий 20 см3/мин, термопрограммированный режим 30-175 С (5С/мин). Концентрации компонентов на выходе из колонки определяли с помощью пламенно-ионизационного детектора. Для точного отнесения пиков проводили методом внутреннего стандарта. В качестве внутренних стандартов использовали химически чистые н-гексан, н-гептан, циклогексан, н-нонан, н-декан, бензол, толуол, ортоксилол, нафталин, диэтиловый эфир и этанол (96%). Время выхода остальных компонентов было определено с помощью таблиц удерживания и индексов Ковача. На рис. 2.5 показана хроматограмма газообразных продуктов конверсии этанола.

Количественный анализ продуктов конверсии этанола проводили с помощью компьютерного программы, работающей по методу внутреннего стандарта. [111] Расчет основан на приведении к 100% суммы площадей всех пиков на хроматограмме. Расчет массовой доли в % одного компонента проводят по формуле где К - поправочные коэффициенты, Sa, S&, Sj - площади пиков компонентов смеси. Использованные нами в расчете численные значения поправочных коэффициентов, связанных с чувствительностью детектора, приведенны в [112]. Степень превращения (X) и селективность (S) рассчитываются по формулам [113] и [114], соответсвенно

Изучение влияния температуры на конверсию этанола

В таблице 3 указанно распределение продуктов при конверсии мы Сопоставление этанола и декана, видно, что качественный их состав практичесіш идентичен. Наиболее близкие результаты получаются при сопоставлении экспериментальных данных при сходных скоростях потоков, 4 ч-1 для этанола и 2 ч-1 для декана, что соответствует одинаковому удельному потоку углеводородной фракции через катализатор. Это близкое сходство дает возможность говорить о механизме получении олигомеров этилена через углеводороды СЮ. В табл. 3.25 показано газообразные продуктов при конверсии декана,. Как в случае этанола тоже получается сЗ и с4 в больших количествах.

При практически одинаковом соотношении концентрации и компонентного состава бензол-толуол-ксилольной (БТК) фракции имеют место основные различия в продуктах конверсии: более низкая концентрация метилэтилбензолов при конверсии декана и, соответственно, меньшая доля по алифатических углеводородов при конверсии этанола. С другой стороны, наличие значительного количества углеводородов С5 указывает на креішнг модельного углеводорода - декана с его расщеплением на равные фрагменты. С целью сопоставления реакционной способности различных алканов в тех же условиях был исследован процесс конверсии гептана. Данный эксперимент показал, что крекинг гептана протекает с гораздо меньшей скоростью. При скорости подачи гептана 2 ч"1 его конверсия составляет лишь 10%, а основным продуктом является пропанобутановая фракция. Поскольку при конверсии гексана протекают лишь процессы крекинга, не сопровождающиеся образованием высших или ароматических углеводородов, то, очевидно, что все низшие предельные углеводороды не склонны в данных условиях к олигомеризации и дегидрированию.

При изучении механизма реакции нами было изучено влияние взаимных добавок бензола и этанола на состав жидких продуктов конверсии этанола. Следует отметить, что чистый бензол не взаимодействует с цеолитным катализатором в условиях конверсии этанола при Т = 350С. При добавлении 2-3% этилового спирта к бензолу — основным продуктом в данных условиях является этилбензол. При дальнейшем увеличении содержания этанола в бензоле до 10% в продуктах реакции присутствует этилбензол и следовые количества диэтилбензолов. По результатам данных экспериментов, можно сделать вывод о том, что этилбензол, также как бензол, является стабильным в данных условиях и не подвергается дальнейшему крекингу, с образованием толуола. Только при повышении соотношения бензол/этанол до 1:1 в продуктах реакции обнаруживаются толуол и ксилолы, однако их содержание значительно ниже, чем этилбензола и диэтилбензолов (рис.3.15).

При добавлении в реакционную смесь бензола соотношение толуола к ксилолам остается неизменным. Однако при этом отношение количества образующегося толуола к этилароматическим углеводородам уменьшается на порядок. Это дает возможность сделать вывод о том, что конверсия этанола и этилирование бензола являются независимыми реакциями. Кроме того, данный состав продуктов позволяет исключить реакцию метилирования бензола продуктами, образующимися с разрывом С—С связи в этаноле, так как в случае прохождения данной реакции при увеличении концентрации бензола выход толуола должен увеличиваться, что в эксперименте не проявляется. Хотя имеется определенное представление о механизмах индивидуальных процессов конверсии низших алканов и спиртов [132-140], вопрос о детальном В целом полученные результаты (хроматографический и хромато-масс-спектрометрический анализ) позволили предложить механизм образования толуола при конверсии этанола (рис. 3.16), а также подобрать эффективные катализаторы механизме остается открытым.

и условия проведения процесса конверсии этанола, обеспечивающие высокий выход, как углеводородов бензинового ряда, так и ароматических углеводородов

С целью снижения содержания ароматических углеводородов жидкие продукты конверсии этанола были подвергнуты гидрированию. Это позволило уменьшить относительное содержание ароматических углеводородов в жидкой фракции на 50%, доведя при этом содержание бензола до 0%.(табл. 3.27 и 3.28) и (рис. 3.17 и 3.18). Это дало возможность в двухстадийном технологическом процессе получать реальное моторное топливо из биоэтанола с содержанием ароматических углеводородов 12-35% масс. Те же эксперименты, осуществленные на укрупненной пилотной установке (рис 3.19), показали идентичные результаты.

Похожие диссертации на Конверсия этанола на цеолитных катализаторах