Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

РЕЗУЛЬТАТЫ УКРУПНЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ПРОЦЕССЕ ГИДРИРОВАНИЯ БУТИНДИОЛА-1,4

Каирбеков Ж.К. Мылтыкбаева Ж.К. Катаева К.К. Есеналиева М.З.
Работа посвящена проведению укрупнённых испытаний процесса гидрирования бутиндиола-1,4. Результаты укрупненных испытаний показали, что при использовании сплавного катализатора СКН-39 в процессе гидрирования бутиндиола-1,4 повышается селективность процесса и чистота продукта. Испытания показали, что выход бутанола при работе со сплавным катализатором СКН-39 растёт значительно медленнее, т.е. с 2,3 до 8,0%. Сравнивая данные сплавного катализатора СКН-39 с промышленным катализатором МНХ, явно наблюдается преимуществе первого катализатора. Применение их в производстве позволяет увеличить селективности процесса по бутандиолу на 18–27%, а стабильность в 1,5–2 раза. Катализатор СКН-39 обладает более высокой гидрирующей способностью, чем промышленный МНХ. При гидрировании бутиндиола на катализаторе СКН-39 производительность процесса повышается в 1,5-2,0 раза, селективность – на 15–30%, а целевой продукт обладает более высоким качеством.

Изучение кинетических закономерностей гидрирования бутиндиола-1,4 важно в практическом отношений, так как эта реакция заложена в основу промышленного процесса получения бутандиола-1,4.

Для развития современного производства необходимо разработать и внедрять в производство эффективные и стабильные катализаторы для органического синтеза. Разработка высокоэффективных стационарных катализаторов для процесса гидрирования на уровне современных требований в промышленности является важной, в то же время сложной технической задачей, решение которой приводит к увеличению выхода бутандиола-1,4 и в целом эффективности процесса его получения. Из-за особых требований к чистоте получаемых веществ для проведения данного процесса, необходимы высокоэффективные катализаторы [1-3]. В связи с этим изучение процесса гидрирования бутиндиола на модифицированных никелевых катализаторах является актуальным [4-6].

Лабораторные исследования показали, что при гидрировании бутиндиола-1,4 наиболее высокую активность, селективность и стабильность проявляют разработанные нами сплавной катализатор СКН-39, наименьшую промышленные катализаторы МНХ и НХ [4]. Катализатор из сплава СНК-39 в настоящее время имеет промышленное применение в ряде гидрогенизационных процессов, таких как гидрирование масляных альдегидов и др. В связи с этим для скорейшего внедрения сплавного катализатора СКН-39, являющегося также высокоэффективным катализатором в процессе гидрирования бутиндиола-1,4, нами были исследованы каталитические свойства на пилотной установке. В табл. 1-3 приведены результаты укрупненных испытаний катализаторов МНХ, НХ и СКН-39.

Из данных табл. 1-3 видно, что селективность по бутандиолу-1,4 при гидрировании бутиндиола-1,4 на сплавном катализаторе СКН-39 составила 86,9%, что на 18% выше, чем у промышленного катализатора МНХ. В аналогичных условиях работы последнего катализатора селективность по бутандиолу равна 68,4%. При этом продолжительность работы катализатора СКН-39 составило 320 ч, а время работы промышленного катализатора МНХ значительно меньше, оно составляло 200 ч. Хроматографический анализ продуктов гидрирования бутиндиола-1,4 показывает, что выход бутанола, являющегося побочным продуктом производства, с увеличением продолжительности процесса гидрирования в наибольшей степени возрастает на катализаторах МНХ (никель/каолин) и НХ (никель/Cr2O3). Так, при продолжительности процесса 288 часов выход бутанола на катализаторе НХ составляла 16,2, а на СКН-39 - 8,0%. В то же время на катализаторе МНХ выход бутанола повышается до 30,6% при гидрировании бутиндиола в течение 200 часов. Испытания показали, что выход бутанола при работе со сплавным катализатором СКН-39 растет значительно медленнее, т.е с 2,3 до 8,0%. Сравнивая данные сплавного катализатора СКН-39 с промышленным катализатором МНХ явно наблюдается преимущество первого катализатора. Применение их в производство позволяет увеличить селективность процесса по бутандиолу на 18-27%, а стабильность в 1,5-2 раза. Катализатор СКН-39 обладает более высокой гидрирующей способностью, чем промышленный МНХ. При гидрировании бутиндиола-1,4 на сплавных катализаторах с низкой подачей водорода в гидрогенизате отсутствовал γ-оксимасляный альдегид, а бутендиол - промежуточный продукт и бутиндиол - исходное сырье имелись или отсутствовали. В то же время в гидрогенизате, полученном после гидрирования бутиндиола-1,4 на промышленном катализаторе, присутствовали γ-оксимасляной альдегид, БЕД и БИД.

Таблица 1. Результаты укрупненных испытаний различных катализаторов МНХ, в процессе гидрирования бутиндиола-1,4. Условия опыта: Объемная скорость сырья - 1 л/ч, расход водорода - 3 НМ/ч, рН 7,0-9,

Продолжительность испытаний, ч

Температура, реактора t, ºС

Объемная скорость ч-1

Расход водорода, нм3

Концентрация БИД в исходном сырье,%

Состав продуктов гидрирования,%

Выход продукта исходного БИД,% масс

бутанол

ОМА

БАД

БЕД

БИД

Бутанол

БАД

24

90

0,8

0,2

16,9

1,20

отс.

12,6

0,23

след

7,1

74,8

80

90

0,8

0,2

16,9

1,65

отс.

11,3

0,27

0,10

9,8

66,9

160

90

0,8

0,2

16,9

2,17

0,31

11,5

0,13

отс.

12,9

68,4

200

90

0,8

0,2

16,9

1,97

0,47

11,3

0,2

отс.

11,7

68,4

Таблица 2. Результаты укрупненных испытаний промышленного катализатора НХ в процессе гидрирования бутиндиола-1,4. Условия опыта: объемная скорость сырья - 1 л/ч, расход водорода - 3 нм/ч

Продолжительность, ч

Температура реактора, t, ºС

Состав исходного сырья,% масс

Состав продуктов гидрирования,% масс

Выход продукта от исходного

БИД

БАД

Итого в водном растворе

Бутанол

БАД

БЕД

БИД%

БИД+БАД,%

Бутанол

БАД

Бутанол

БАД

80

90

14,93

32,30

47,23

0,52

42,65

0,18

3,5

69,3

1,1

90,3

80

90

то же

то же

 

1,06

43,05

0,15

7,1

72,0

2.2

91,1

112

110

«»

«»

«»

2,13

42,53

0,18

14,3

69,1

4,5

90,0

110

110

15,36

28,07

43,43

2,11

35,89

0,18

13,7

50,9

4.9

82,6

208

110

то же

то же

 

1,91

32,92

0,13

12,4

31,6

4.4

75,8

256

120

17,17

32,65

49,82

2,57

38,30

0,09

15,0

32,9

5.2

76,9

288

120

то же

то же

 

2,78

34,14

0,34

16,2

8,7

5,6

68,5

Таблица 3. Результаты укрупненных испытаний промышленного катализатора СКН-39 в процессе гидрирования бутиндиола-1,4

Продолжительность испытаний, ч

Температура реактора t, ºС

Объемная скорость, ч-1

Расход водорода, нм3

Концентрация БИД в исходном сырье,%

Состав продуктов гидрирования,%

Выход продукта исходного БИД,% масс

бутанол

ОМА

БАД

БЕД

БИД

Бутанол

БАД

24

80

0,6

1,0

14,3

0,11

отс.

13,7

0,16

0,04

3,1

97,7

80

80

0,6

1,0

14,4

0,12

отс.

14.3

0,07

0,02

4,3

99,4

112

80

1,5

3,0

13,9

0,10

отс.

13,7

следы

следы.

5,3

99,1

160

80

1,5

3,0

30,0

0,17

отс.

27,7

следы

отс.

7,3

92,5

248

60

1,0

0,2

15,0

1,67

отс.

14,4

следы

отс.

11,1

96,0

320

100

1,0

0,2

15,0

1,20

0,27

13,0

0,26

0,25

8.0

86,9

Примечание. БАД - бутандиол-1,4; БИД - бутиндиол-1,4; БЕД - бутендиол-1,4; ОМА - оксимаслянный альдегид.

Таким образом при гидрировании бутиндиола на катализаторе СКН-39 производительность процесса повышается в 1,5-2,0 раза, селективность - на 15-30%, а целевой продукт обладает более высоким качеством (чистота продукта повышается не менее, чем на 2-3% по сравнению с промышленным катализатором МНХ).

Список литературы

  1. Колесников М.И. Катализ и производство катализаторов. - М.: Техника, 2004. - 400 с.
  2. Sereda B. Application of activation of substrate by aluminium and copper for increase of adhesive durability of sheetingsreceived in self-propagating high-temperature synthesis conditions / B. Sereda, S. Sheyko, I. Kruglyak, Y. Belokon´ // 10 thInternational Conference on the Science and Technology of Adhesion and Adhesives. - Oxford, UK, 2008. - P. 437-439.
  3. Катализаторы ХХI века / Э.А.Григорян, А.Г. Мержанов // Наука-производству. -1998. - №3 (5). - С. 30-41.
  4. Каирбеков Ж.К., Катаева К.К., Мылтыкбаева М.З. Гидрирования бутиндиола-1,4 до бутанндиола-1,4 на свелетных никелевых катализаторах Тi, Мо // ВестникКазНУ, Сер. хим. - 2009. - № 1 (53). - С. 32-34.
  5. Каирбеков Ж.К., Катаева К.К., Мылтыкбаева Ж.К., Есеналиева М.З.. Проведение укрупненных испытаний процесса гидрирования бутиндиола-1,4 // Вестник КазНУ. Сер. хим. - 2010. - №2 (58). - С. 176-179.
  6. Каирбеков Ж.К., Катаева К.К., Мылтыкбаева Ж.К. Влияние глубины выщелачивания никель-алюминиевых катализаторов на их активность в реакции гидрирования бутиндио- ла-1,4 // Евразийский симпозиум по инновациям в катализе и электрохимии, посвященный 100-летию акад. Д.В.Сокольского.Тезисы докладов. - Алматы, 2010. - С. 159-160.

Библиографическая ссылка

Каирбеков Ж.К., Мылтыкбаева Ж.К., Катаева К.К., Есеналиева М.З. РЕЗУЛЬТАТЫ УКРУПНЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ПРОЦЕССЕ ГИДРИРОВАНИЯ БУТИНДИОЛА-1,4 // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 3. – С. 41-43;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=30794 (дата обращения: 17.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252