Введение к работе
Актуальность проблемы.
До недавнего времени четыреххлористый углерод (ЧХУ) являлся одним из крупнотоннажных хлорорганических продуктов. К 1995 году суммарная мощность производств четыреххлористого углерода в России составляла 102 тыс. тонн. Наиболее важной областью применения ЧХУ являлось его использование в качестве сырья в производстве хладонов-12 и 11. Кроме того, ЧХУ все еще используется в качестве растворителя для обезжиривания металлических изделий и извлечения металлов из руд, реагента и растворителя в производстве химических продуктов и полупроводников.
В конце 80-х годов в соответствии с Программой ООН по окружающей среде ЧХУ и получаемые из него хладоны были отнесены к озоноразрушающим веществам, и его выпуск как товарного продукта был запрещен. Однако ЧХУ образуется в качестве побочного продукта в некоторых хлорорганических производствах и, прежде всего, в производстве хлорметанов объемным хлорированием метана и при получении перхлорэтилена исчерпывающим хлорированием углеводородов или хлоруглеводородов. В этих случаях, когда не удается избежать образования четыреххлористого углерода, приходится решать проблему его переработки.
Сегодня в России существуют два производства хлорметанов хлорированием метана: на Новочебоксарском ОАО «Химпром» и Волгоградском ОАО «Химпром». На этих предприятиях суммарный объем кубовых продуктов, содержащих до 85% масс, четыреххлористого углерода, превышает 3,5 тыс. тонн в год.
Одним из методов переработки четыреххлористого углерода, вызывающих в последнее время интерес промышленных предприятий, является процесс гетерогенно-каталитического взаимодействия ЧХУ с метанолом с получением хлористого метила.
Образующийся хлорметил направляется на стадию хлорирования метана с целью получения дополнительных количеств товарных метиленхлорида и хлороформа.
Разработка технологии переработки кубовых отходов производства хлорметанов методом взаимодействия с метанолом является актуальной задачей.
Цель исследования.
Разработка процесса утилизации четыреххлористого углерода и содержащих его отходов в хлористый метил
Задачи исследования.
Выбор оптимального катализатора процесса;
Изучение особенностей дезактивации выбранного катализатора;
Исследование влияния температуры, времени контакта, соотношения реагентов и примесей хлоруглеводородов ряда Сг на конверсию реагентов и селективность образования хлористого метила;
Выбор оптимальных условий процесса переработки отходов производства хлорметанов в хлористый метил;
Разработка рекомендаций по оформлению реакционного узла процесса переработки отходов;
Разработка технологической схемы процесса переработки отходов, содержащих четыреххлористый углерод;
Расчет материального баланса процесса переработки кубовых отходов производства хлорметанов в хлористый метил. Научная новизна.
Разработаны научно-технические основы промышленного процесса переработки побочного ЧХУ и кубовых отходов производства хлорметанов взаимодействием с метанолом;
Экспериментально определен эффективный катализатор, отличающийся стабильностью работы, а также особенности его дезактивации;
Экспериментально определено влияние технологических параметров (температуры, времени контакта, соотношения реагентов и состава сырья) на конверсию ЧХУ и метанола и состав продуктов реакции;
Определены оптимальные условия процесса переработки ЧХУ и содержащих его отходов;
Разработана принципиальная технологическая схема процесса переработки отходов, содержащих ЧХУ;
Выполнен расчет материального баланса процесса переработки кубовых отходов производства хлорметанов в хлористый метил. Практическая значимость работы.
Выбран эффективный катализатор проведения процесса переработки ЧХУ и содержащих его отходов в хлористый метил;
Определены оптимальные условия проведения процесса переработки ЧХУ и отходов, содержащих ЧХУ, в хлористый метил;
Разработана технологическая схема процесса переработки ЧХУ и отходов, содержащих ЧХУ, в хлористый метил;
Проведен расчет материального баланса и определение расходных коэффициентов процесса переработки кубовых отходов производства хлорметанов в хлористый метил;
По результатам проведенных экспериментальных исследований выданы исходные данные для проектирования промышленной установки переработки ЧХУ и отходов, содержащих ЧХУ, в хлористый метил для ОАО «Химпром» г. Новочебоксарск мощностью 2000 т в год и для ОАО «Химпром» г.Волгоград мощностью 1500 т в год.
Автор защищает.
Результаты экспериментальных исследований и разработанную на их основе технологию процесса переработки побочного ЧХУ и кубовых отходов производства хлорметанов взаимодействием с метанолом.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на конференции РФФИ «Фундаментальная наука в интересах развития критических технологий» (г.Владимир, 2005г), на международной конференции по химии и химической технологии в РХТУ им.Д.И. Менделеева (г.Москва, 2005г), на международном форуме молодых ученых, аспирантов и студентов «Инженерные и технологические исследования для устойчивого развития» в МГУИЭ (г.Москва, 2005-2006г), на международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии -2006» (г.Самара, 2006г).
Публикации.
По теме диссертационной работы опубликована 1 статья и тезисы 4-х докладов.
Структура и объем диссертации.
