Введение к работе
Актуальность проблемы. Продукт гидрирования фурфурола -тетрагидрофурфуриловый спирт (ТГФС) широко применяется в авиации в качестве присадки к моторному топливу, а также для оборонных целей.' Кроме того, ТГФС используют как растворитель лаков, красок, смол; каучука. Он же является заменителем касторового масла в косметике. В металлургии применяют его для обогащения руд цветных металлов.
.. В настоящее время в мировой практике и странах СНГ (Узбекистане, России) ТГФС производят на сплавном алюмо-никель-титановом (Al-50%, Tl-2,8% и N1- остальное) катализаторе. Однако, указанный промышленный катализатор из-за сравнительно низкой активности мало производителен, имеет небольшой срок службы. Кроме того, в условиях эксплуатации он легко осмоляясь отравляется, вследствие чего он подвергается' регенерации и после разового использования выбрасывается в отвал. Следовательно, разработка новых эффективных катализаторов, обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками в процессе гидрирования фурфурола в ТГФС является актуальной научно-технической задачей.
Большая' научно-исследовательская работа по жидкофазной гидрогенизации фурфурола и^ёго производных .на сплавных катализаторах, в том числе и на скелетных никелевых контактах выполнена Т.Б.Бей-сековым с сотрудниками. В результате этих исследований установлены основные закономерности и механизм гидрирования фурфурола'; при повышенном давлении водорода. Однако в этих исследованиях' не-изучено влияние металлов платиновой группы'на физико-химические и адсорбционные свойства сплавных никелевых катализаторов, а'также V на их активность в реакции жидкофазной гидрогенизации фурфурола под давлением водорода. При изучении скелетных катализаторов актуальным является установление взаимосвязи между каталитическим свойством, химическим, фазовым и гранулометрическим составами, пористой структурой и сорбционной способностью по Н2 контактов. Установление этих взаимосвязей позволит разработать научные основы направленного синтеза и технологии приготовления катализаторов с заданными свойствами для гидрирования фурфурола в ТГФС.
Цель работы. Установление взаимосвязи между каталитическими и адсорбционными свойствами, химическим, фазовым и гранулометрическим составами, пористой структурой сплавных' алюмо-никелевых катализаторов, модифицированных добавками рутения, палладия, ро-
дня, иридия и платины, закокомерностей процесса гидрирования фур-футола з ТГФС под давлением водорода на суспендированных ;г стационарных алвмо-никелевых катализаторах, модифицированных указанны-мїі элементами плэтиноеой группы, разработка и подбор практически ванных катализаторов оптимальных технологий их приготовления и условий проведения процесса получения ТГФС в их присутствии, разработка математического описания процесса.
ручная новизна. На базе обобщения літературних и полученных экспериментальных данных, 'координационного подхода с привлечением КЕЗнтоЕО-химическпх расчетоЕ и термодесорбционных исследований сформулированы принципы подбора сплавного катализатора для гидри-рошкгя фурфурола 5 ТГФС - заключающееся в следующем:
установлено, что б качестве модифицирующих доозеок следует использовать d0-10 (Ru, Rh, Pd, Ir, Pt) переходные металлы - акцепторы электронов по отношению к А1 и v-Al,03, усиливающие о-координирование %С=0 группы с поверхностью и ослабляющие энерппо связи K/'-rf"'-, Армирующие дополнительные d- центры активации Н2.
получены экспериментальные данные о взаимосвязи между каталитическими и адсорбционными свойствами, химическим, фазовым и гранулометрическим составами, пористой структурой сплавных-алюмо-никелевых катализаторов.
- - найдены кинетические закономерности образования ТГФС в
присутствии этих типов контактов, позволяющие сформулировать
научные основы направленного синтеза и технологии приготовления
практически ванных суспендированных и стационарных катализаторов
с заданными свойствами для гидрированіїя'.^фурфурола- в ТГФС под
давлением Еодорода. , ' "?
Практическая ценность работы. Разработаны высокоактивные суспендированные и стационарные сплаЕные алюмо-никелевые катализаторы с добавками в качестве модификаторов платиноидов, технологии их приготовления и активации оптимальные услоєия осуществления процесса жидкофазного гидрирования фурфурола в ТГФС под давлением Еодорода в их присутствии, а также математическое описание процесса, которые испытаны на укрупненных лабораторных установках и рекомендованы к внедрению в производство ТГФС.
Апробация работы. Основные результаты работы .доложены и обсуждены на международной научно-технической и учебно-методической конференции, г. Шымкент, 1993г.
Публикации. Основные результаты и еыбоды опубликованы в 6
научных трудах. ,,.
;Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,
шести глав, заключения, выводов и списка литературы, включающего
270 наименований. ' '
Работа изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 22' таблицы, 19 рисунков и схему.
В первой главе описываются способ получения сплавов и катализаторов и методы исследования их, расчетные формулы.
Во второй главе приводятся экспериментальные данные по фазовому, химическому и гранулометрическому составам, пористой структуре алюмо-никелевых сплавов и катализаторов.
Третья глава посвящена обсуждению результатов термодесорбции водорода из скелетных алюмо-никелевых катализаторов.
В четвертой главе описываются эксперименты по исследованию каталитической активности скелетных алюмо-никелевых катализаторов с добавками металлов платиновой группы" d6-10 (Ru, Rh, Pd, Ir, Pt) в реакции гидрирования фурфурола в ТГФС.
В пятой главе приводятся-данные по изучению влияния технологических параметров на кинетику и механизм гидрирования фурфурола, определены корреляционные зависимости активности катализаторов от их физико-химических и электронных характеристик, описано непрерывное гидрирование фурфурола чистого и в смеси с ТГФС (1:1) на стационарных алюмо-никелевых катализаторах.
Шестая глава диссертации посвящена технологии приготовления модифицированного палладием-алюмо-никелевого катализатора и производства ТГФС на данном-катализаторе.
На основании полученных результатов сделаны выводы.
Выражаю глубокую благодарность члену-корреспонденту АЕН РК
доктору химических наук,профессору БЕЙСЕКОВУ ТУЗЕЛБАЮ БЕЙСЕКОВИЧУ оказавшему большую помощь при проведении экспериментов и обсунде-нии полученных результатов.
