Основи технології оксидегідрохлорування хлорорганічних сполук в умовах аерозольного нанокаталізу
Дослідження процесів оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану, хлорбензолу, трихлорметану і промислових відходів виробництва вінілхлориду з метою утилізації зв’язаного хлору у вигляді хлористого водню для повернення його до технологічного циклу виробництва.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 17.07.2015 |
Размер файла | 97,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ
УДК 66.094.3.097.547.322/539.2
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ ОКСИДЕГІДРОХЛОРУВАННЯ ХЛОРОРГАНІЧНИХ СПОЛУК В УМОВАХ АЕРОЗОЛЬНОГО НАНОКАТАЛІЗУ
05.17.04 - технологія продуктів органічного синтезу
БАРАНОВА ЛІАНА АНАТОЛІЇВНА
Луганськ - 2010
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Технологічному інституті Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля (м. Сєвєродонецьк) Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник:
Глікіна Ірина Маратівна, кандидат технічних наук, доцент, Технологічний інститут Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля (м. Сєвєродонецьк), доцент кафедри технології органічних речовин та палива.
Офіційні опоненти:
Брей Володимир Вікторович, доктор хімічних наук, професор, член-кореспондент НАН України, Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, заступник директора, керівник відділу гетерогенного кислотно-основного каталізу, м. Київ.
Галстян Генрі Аршавірович, доктор хімічних наук, професор, Інститут хімічних технологій Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, завідувач кафедри технології органічних речовин, м. Рубіжне.
Захист відбудеться "25" лютого 2010 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 29.051.08 у Технологічному інституті Східноукраїнського Національного університету імені Володимира Даля (м. Сєвєродонецьк) (93400, м. Сєвєродонецьк, вул. Донецька, 43, ауд. 101).
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Східноукраїнського Національного університету імені Володимира Даля (91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20-а).
Автореферат розісланий "20" січня 2010 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К 29.051.08 д.х.н., проф. Кондратов С.О.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Продукція хлорорганічного синтезу виробляється у великих масштабах і є суттєвим фактором ризику для навколишнього природного середовища і здоров'я людини. Специфіка відходів хлорорганічних виробництв полягає в їх хімічній стійкості та високій токсичності (як реальній, так і потенційній при переробці). Як наслідок, існують обмеження у використанні для їх знешкодження чи утилізації практично всіх відомих методів: спалювання, хімічної та плазмохімічної переробки, каталітичного окиснення та ін. Всі ці методи мають суттєві недоліки: генерування супертоксикантів, висока собівартість, обмеження за агрегатним станом відходів, складність технологічного та апаратурного оформлення та інші. оксидегідрохлорування утилізація хлор
Розробка універсальної технології переробки хлорорганічних відходів є постійним об'єктом наукових досліджень.
В дисертації розглядається метод переробки хлорорганічних сполук із застосуванням принципово нової вітчизняної технології аерозольного нанокаталізу (AnC - aerosol nanocatalysis). Відомі два способи реалізації технології AnC (AnCFB і більш ефективний AnCVB) - з реакторами псевдо- та віброзрідженого шару каталітичної системи відповідно. Дослідження в дисертаційній роботі виконані за технологією AnCVB.
Базові положення даної технології - використання каталітично активних частинок без пористого носія, їх подрібнення в реакторі до 8-100 нм з одночасною механохімактивацією (МХА). Це призводить до постійного оновлення та активації поверхні частинок каталізатора, проявлення на ній багатьох нових важливих для каталізу хімічних і фізичних властивостей. Термостійкість, міцність, зниження активності каталізатора вже не лімітують застосування каталізу.
Хімічна реакція та механохімічна активація нанокаталізатора відбуваються одночасно, безпосередньо в зоні реакції (in situ). При цьому швидкість реакції зростає в розрахунку на одиницю маси каталізатора на декілька порядків у порівнянні з традиційним каталізом на носіях, а необхідна кількість каталізатора зменшується з 1ч5 тонн до 1ч10 г на 1 м 3 реакційного об'єму. Однією з властивостей і переваг даної технології є можливість керування концентрацією каталізатора безпосередньо при проведенні процесу. В якості каталізаторів рекомендуються мало- і нетоксичні, доступні оксиди металів змінної валентності (не платиноїдів).
Для утилізації відходів виробництва вінілхлориду ВАТ "Саянськхімпласт" (м. Саянськ, Росія) раніше була розроблена технологія їх переробки за варіантом AnCFB з одержанням HCl і спрямовуванням його в технологічний цикл на стадію оксихлорування етилену. При експлуатації дослідної установки АК-250 виникли проблеми з оптимізації концентрації каталізатора і керування складом продуктів реакції. Ці питання були досліджені в дисертаційній роботі і використані при коригуванні робочих режимів.
В роботі вивчено нові, властиві лише технології аерозольного нанокаталізу з віброзрідженим шаром (AnCVB) параметри керування активністю каталітичної системи: частота коливань, об'ємна доля частинок диспергуючого матеріалу (ДМ) в реакторі, пов'язана з їх амплітудою коливань. Крім того, досліджено кінетичні залежності процесу оксидегідрохлорування хлорорганічних речовин і відходів від керуючих параметрів.
В цілому викладені нижче результати досліджень спрямовані на розширення наукових основ технології AnCVB і вивчення можливості її застосування для промислової переробки хлорорганічних сполук.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є одним з наукових напрямків кафедри Технології органічних речовин та палива Технологічного інституту Східноукраїнського Національного університету імені Володимира Даля (м. Сєвєродонецьк) - "Окисление хлорорганических соединений методом аэрозольного нанокатализа" (№ держ. реєстрації 0105U002472); договору № 04/04 від 23.06.2004 р. між ТОВ НТЦ "Хіммодерн" (м. Сєвєродонецьк, Україна) та ВАТ "Саянськхімпласт" (м. Саянськ, Росія); договору № 03/04 від 01.04.2004 р. між ТОВ НТЦ "Хіммодерн" та Сєвєродонецьким технологічним інститутом Східноукраїнського Національного університету ім. В. Даля; договору між ТОВ НТЦ "Хіммодерн" та Державним науково-дослідним і проектно-конструкторським інститутом інноваційних технологій в енергетиці та енергозбереженні (м. Київ).
Мета і завдання дослідження. Мета роботи - розвиток наукових основ технології аерозольного нанокаталізу у віброзрідженому шарі та розробка процесу оксидегідрохлорування (ОДГХ) хлорвмісних сполук з поверненням одержаного хлористого водню у виробничий цикл.
Завдання дослідження:
- термодинамічний аналіз процесу оксидегідрохлорування хлорорганічних сполук, умов рівноваги та керування складом продуктів реакції;
- вивчення впливу концентрації каталізатора на швидкість газофазної реакції AnCVB і використання результатів дослідження в роботі дослідної установки АК-250 на ВАТ "Саянськхімпласт", створеної за технологією AnCFB;
- вивчення впливу частоти коливань каталітичної системи на швидкість газофазної реакції та визначення кінетичних залежностей;
- дослідження впливу об'ємної долі частинок диспергуючого матеріалу та амплітуди їх коливань на швидкість реакції у віброреакторі;
- дослідження можливості оптимізації процесу оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану, хлорбензолу, трихлорметану з повним переходом хлору в хлористий водень;
- вивчення можливості використання води в якості воденьвмісного реагенту для процесу оксидегідрохлорування хлорорганіки;
- дослідження процесу оксидегідрохлорування реальних відходів виробництва вінілхлориду та пропозиції щодо промислової реалізації процесу оксидегідрохлорування за варіантом технології AnCVB.
Об'єкт дослідження - технологія аерозольного нанокаталізу.
Предмет дослідження - процес оксидегідрохлорування хлорвмісних сполук і хлорорганічних відходів в умовах аерозольного нанокаталізу.
Методи дослідження: експериментальні дослідження на лабораторній та дослідній установках аерозольного нанокаталізу проточного типу (за газовою фазою); математичне моделювання апаратурного оформлення віброреактору; хімічні, фізико-хімічні та хроматографічні методи аналізу.
Наукова новизна одержаних результатів. Робота направлена на розвиток перспективного напрямку хімічної науки, каталізу і промислового виробництва - технології аерозольного нанокаталізу у віброзрідженому шарі каталітичної системи. Розроблено наукові основи універсальної технології утилізації хлорорганічних відходів з урахуванням співвідношення Cl:Н. Встановлено нові закономірності, які доповнюють відомі наукові основи технології аерозольного нанокаталізу у віброзрідженому шарі. Деякі результати досліджень використані під час робіт на дослідній установці утилізації відходів виробництва вінілхлориду АК-250 (ВАТ "Саянськхімпласт").
· Вперше встановлено новий параметр керування швидкістю та селективністю реакції - об'ємна доля частинок диспергуючого матеріалу в реакторі, яка визначає амплітуду їх коливань. Оптимальний об'єм ДМ в реакторі залежить від частоти коливань і є індивідуальним для кожної реакції оксидегідрохлорування: при амплітуді коливань частинок диспергуючого матеріалу 20-26 мм оптимальна об'ємна доля ДМ в реакторі складає 33-37,5 %.
· встановлено, що частота коливань каталітичної системи індивідуально впливає на швидкість оксидегідрохлорування хлорвмісних сполук і селективність процесу за хлористим воднем і молекулярним хлором, а оптимальні значення складають для: 1,2-дихлоретану - 9 Гц, хлорбензолу - 6 Гц, трихлорметану - 4 Гц, і реакція описується ідентичними кінетичними залежностями. Частота, за якої спостерігається максимальний ступінь перетворення хлорорганічних відходів, становить 8 Гц;
· показано, що в процесі оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану максимальна швидкість спостерігається за концентрації каталізатора на рівні
· 0,6-5,0 г/м 3 реакційного об'єму, і підтверджено, що збільшення концентрації каталізатора призводить до зниження швидкості реакції;
· показано, що процес оксидегідрохлорування за технологією AnCVB забезпечує для речовин зі співвідношенням: Cl:H<1 (наприклад, хлорбензол, дихлоретан) повний перехід зв'язаного хлору в хлористий водень; для Cl:H?1 (наприклад, трихлорметан) можливо використовувати воду або водяну пару (в якості воденьвмісного реагенту), які забезпечують відсутність в продуктах реакції Cl2, в мольному співвідношенні 1:4,24;
· вперше запропоновано кінетичну модель процесу, яка враховує окрім традиційних параметрів концентрацію каталізатора, а також ряд специфічних для технології AnCVB: частоту коливань реактора, амплітуду коливань частинок диспергуючого матеріалу.
Практичне значення одержаних результатів.
Показана можливість утилізації зв'язаного хлору у вигляді хлористого водню і повернення його в технологічний цикл при переробці відходів виробництва вінілхлориду шляхом оксидегідрохлорування в реакторі аерозольного нанокаталізу з віброзрідженим шаром каталітичної системи.
· Визначено оптимальну температуру оксидегідрохлорування за технологією AnCVB (600-700 0С), яка значно нижче за температуру широко розповсюдженого й універсального способу спалювання ?1100 оС.
· Рекомендовано оптимальний інтервал концентрації аерозолю каталізатора 0,6-5,0 г/м 3 реакційного об'єму, що дозволяє значно скоротити потребу в каталізаторі (в 106 разів) у порівнянні з каталізаторами на пористих носіях. Рекомендований інтервал концентрацій каталізатора використовувався на дослідній установці утилізації відходів виробництва вінілхлориду (технологія з псевдозрідженим шаром).
· Висока активність аерозолю каталізатора (концентрація 0,6-5,0 г/м 3 реакційного об'єму) підтверджена на дослідній установці АК-250: за безперервної роботи упродовж 11 діб ефективність знешкодження хлорорганічних відходів складала більше 99 %.
Запропоновано принципову технологічну схему процесу AnCVB і варіанти конструкції промислового реактора оксидегідрохлорування відходів виробництва вінілхлориду.
Особистий внесок здобувача. Виконані експериментальні дослідження, здійснена обробка та узагальнення отриманих результатів, сформульовані основні положення дисертації, висновки та рекомендації. Внесок автора у вирішення питань, які виносяться на захист, є основним. Експериментальні результати досліджень, одержані автором, є основною складовою наукових праць, опублікованих у співпраці з науковим керівником та іншими консультантами.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались на міжнародних та вітчизняних наукових форумах: IX, X Polish-Ukrainian Symposium "Theoretical and experimental studies of interfacial phenomena and their technological applications" (Sandomierz, Wolka Milanovska, Poland, 2005, L`viv, 2006); V Міжнародна науково-технічна конференція "Укркаталіз-V", (м. Київ, 2006 р.); Міжнародна науково-практична конференція "Перший Всеукраїнський з`їзд екологів" (м. Вінниця, 2006 р.); IV науково-технічна конференція "Поступ у нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості" (м. Львів, 2007 р.); VI Российская конференция с участием стран СНГ "Научные основы приготовления и технологии катализаторов" (м. Новосибірськ, Росія, 2008р.); VIII, IX, X, XI Всеукраїнські науково-практичні конференції студентів, аспірантів та молодих вчених "Технологія-2005", "Технологія-2006", "Технологія-2007", "Технологія - 2008", (м. Сєвєродонецьк, 2005-2008 рр.).
Публікації. Результати досліджень опубліковано в 4 статтях в галузевих журналах і тезах доповідей на 12 конференціях та симпозіумах (в т.ч. на 6 міжнародних); отримано патент України на корисну модель.
Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, основної частини (5 розділів), висновків, списку використаних літературних джерел (123 найменування), містить 32 рисунки й 29 таблиць, 1 додаток. Загальний об'єм дисертації 154 сторінки; об'єм ілюстрацій, таблиць, списку використаних літературних джерел, додатків - 40 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність проблеми, визначено мету й задачі дослідження, наведено інформацію про роботу, коротко викладено зміст дисертації, сформульовано наукову новизну і практичне значення роботи.
В першому розділі розглянуто сучасний стан переробки (знешкодження та утилізації) промислових хлорорганічних відходів у світі існуючими методами. Наведено основні положення аерозольного нанокаталізу. Проаналізовано переваги та недоліки існуючих методів переробки хлорорганічних відходів і спрогнозовано очікувані результати щодо вирішення екологічних проблем за технологією AnCVB.
У другому розділі описано методики досліджень: підготовки каталітичної системи, проведення експерименту, контролю ефективності процесу. Експериментальні роботи з дослідження процесу оксидегідрохлорування здійснювалися на лабораторній установці проточного типу (рис. 1). Установка складається з вузлів: подачі реагентів, реакційного, аналізу продуктів реакції.
Рис. 1. Схема лабораторної установки для проведення процесу оксидегідрохлорування за техно-логією аерозольного нанокаталізу: 1-ділильна воронка; 2 - шприцевий дозатор; 3 - реактор; 4 - елек-трична піч; 5 - електромагнітний вібропристрій; 6 - блок управління частотою вібрації і температурою; 7-карман для термопари; 8-ком-пресор; 9-ротаметр; 10-мета-лоповстяний фільтр; 11 - контроль-ний скляний фільтр; 12 - водяний холодильник; 13 - приймач конден-сату; 14 - барботери; 15 - барботер для відбору проби на HCl і Cl2, який підключається періодично; 16 - точка відбору газових проб. А - хлорорганічні сполуки; В - вода; С - повітря; D - продукти реакції; Е - гази до витяжної шафи.
Реакційний вузол включає: металевий реактор (3), з'єднаний з електромагнітним вібропристроєм (5). Корпус реактора розміщений в електричній печі (4). Установка має автоматичний блок управління (6) температурою в реакторі і частотою вібрації. У реактор завантажується каталітична система, що складається з підготовленого диспергуючого матеріалу (скляні кульки діаметром 1,0-1,2 мм) і наважки каталізатору, яка забезпечує необхідну концентрацію аерозолю в реакційному об'ємі. Хлорорганічні речовини подаються в реактор в рідкій фазі. Реактор здійснює керовані зворотно-поступальні коливання у вертикальній площині. В результаті утворюється віброзріджений шар каталітичної системи, за рахунок чого генеруються наночастинки каталізатора і здійснюється постійна механохімактивація їх поверхні.
Виходячи з того, що технологія AnCVB має специфічні керуючі параметри (концентрація каталізатора (Скат), частота (f) і амплітуда коливань реактора (A), діаметр частинок диспергуючого матеріалу (ddm), його об'ємна доля (щ) в реакторі), розглянуто питання виду рівняння швидкості реакції та її константи. В основу досліджень впливу кожного з параметрів покладений однофакторний експеримент.
Рівняння константи швидкості в цьому випадку має вигляд (1):
(1)
В даному випадку k1 характеризує (2) вплив на швидкість реакції всіх постійних факторів, за виключенням змінного параметру (Z), тобто:
(2)
Ми вважаємо, що нові співмножники настільки ж рівноправні в рівнянні, як і концентрація речовини, і температура.
Третій розділ присвячений аналізу термодинамічних характеристик і закономірностей реакцій, що протікають при оксидегідрохлоруванні хлорорганічних сполук. Один з варіантів реалізації процесу ОДГХ з утилізацією зв'язаного хлору відходів виробництва вінілхлориду вимагає забезпечення відсутності молекулярного хлору в газах повторного використання, оскільки він є каталітичною отрутою для каталізатора (хлорид міді на основі оксиду алюмінію) стадії оксихлорування цільової технології. Для забезпечення даної вимоги важливо знати співвідношення Cl:H в початковій речовині або суміші. Відомо, що при ОДГХ наряду з реакціями окиснення початкових речовин з утворенням оксидів вуглецю, хлору і хлористого водню (3-6) перебігає рівноважна реакція Дікона (7). Схематично описаний хімізм показаний на прикладі ОДГХ 1,2-дихлоретану:
C2H4Cl2 + 2,5O2 > 2CO2 + 2HCl + H2O |
Кр(873 К)= 3,52*1073 |
(3) |
|
C2H4Cl2 + 3O2 > 2CO2 + Cl2 + 2H2O |
Кр(873 К)= 3,68*1073 |
(4) |
|
C2H4Cl2 + 1,5O2 > 2CO + 2HCl + H2O |
Кр(873 К)= 3,78*1048 |
(5) |
|
C2H4Cl2 + 2O2 > 2CO + Cl2 + 2H2O |
Кр(873 К)= 3,95*1048 |
(6) |
|
2HCl + 0,5O2- H2O + Cl2 |
Кр(873 К)= 1,02 |
(7) |
|
CO + 0,5O2 > CO2 |
Кр(873 К)= 3,05*1012 |
(8) |
Реакція Дікона впливає на склад продуктів процесу, оскільки за певних умов забезпечує перетворення молекулярного хлору, що утворюється в реакціях окиснення (4, 6), на хлористий водень. У дисертаційній роботі показано, що для зміщення рівноваги реакції Дікона у бік утворення хлористого водню необхідно підтримувати температуру 6000С і вище.
Також на зміщення рівноваги у бік утворення HCl впливає парціальний тиск парів води. Вода є продуктом реакцій (3-6) і може вводитися додатково. Тому представляло інтерес вивчити вплив води на рівноважний склад продуктів спільного перебігу реакцій (3) і (7). Також важливо було встановити оптимальне співвідношення вихідної речовини до окисника. За надлишку кисню можливо доокиснення утвореного СО до СО 2 (8). Однак потрібно враховувати, що надлишковий кисень зміщує рівновагу реакції (7) у бік утворення Cl2, що підтверджується розрахунком рівноважного складу продуктів за спільного перебігу реакцій (3) і (7) при 6000С (рис. 2).
Розрахунок показав, що Cl2 практично відсутній (0,01 %мас.) при початковому молярному співвідношенні ДХЕ:О 2 = 1:2,5 (коефіцієнт надлишку повітря Ь=1). При Ь>1 вміст Cl2 в продуктах зростає.
Рис. 2. Залежність рівноважного складу продуктів ОДГХ (з урахуванням реакцій 3 і 7) від коефіцієнту надлишку повітря.
Проведений термодинамічний аналіз дозволив визначити оптимальні умови ОДГХ з утилізацією зв'язаного хлору у вигляді хлористого водню (температуру, співвідношення ДХЕ:О 2, і необхідність додаткової кількості води при співвідношенні Cl:H > 1); пояснити отримані експериментальні результати, і забезпечити обґрунтовані рекомендації для дослідної установки на ВАТ "Саянськхімпласт".
У четвертому розділі експериментально досліджувалися кінетичні закономірності і особливості протікання реакцій ОДГХ різних речовин і відходів виробництва вінілхлориду у віброреакторі аерозольного нанокаталізу. Вивчено вплив специфічних для технології AnCVB керуючих параметрів на швидкість реакцій і ступінь перетворення речовин. Як представники хлорорганічних сполук з різним співвідношенням Cl:H для досліджень узяті 1,2-дихлоретан, монохлорбензол і трихлорметан.
Результати досліджень ОДГХ дозволили визначити значення енергії активації. Так, у присутності каталізатора Fe2O3 для 1,2-дихлоретану енергія активації склала 85,5 кДж/моль, а у присутності каталізатора CuO - 71,2 кДж/моль. Для хлорбензолу (на Fe2O3) - 99,3 кДж/моль. Отриманий рівень значень енергії активації показує, що незважаючи на відмінність класів речовин і каталізаторів, значення енергії активації близькі. Можливо, досліджені реакції за технологією AnCVB перебігають у кінетичній області.
При проведенні досліджень визначений інтервал концентрації аерозолю каталізатора 0,6-5,0 г/м 3 реакційного об'єму, що набагато нижче, ніж у вживаних каталітичних процесах при використанні каталізатора на пористому носії. Важливо, що при проведенні процесу як на дихлоретані, так і на хлорбензолі при температурі 6000С і вище при Ь = 1,02 в продуктах реакції відсутній молекулярний хлор, навіть без додавання в систему води.
Вплив концентрації каталізатора CuO (рис. 3) в 1 м 3 реакційного об'єму, на швидкість реакції вивчався в процесі ОДГХ 1,2- дихлоретану. Отримана залежність швидкості реакції від Скат, неспецифічна для каталізу в газовій фазі. При Скат =0,6 г/м 3 реакційного об'єму одержана швидкість майже в 3 рази вища, ніж без каталізатора (точка на осі ординат, f=6 Гц). Високі значення концентрації каталізатора (Скат) приводять до зменшення ефективності процесу механохімактивації та зниження активності каталізатора.
Рис. 3. Залежність швидкості ОДГХ ДХЕ від концентрації каталізатора (f=6 Гц; t=600 0С; GДХЕ = 19,27 г/год, СДХЕ =67,55 г/м 3; VПОВІТРЯ=54 л/год; ф=0,53 с; VР=42 см 3; щ=0,5; Ь=1,1).
При концентрації каталізатора 0,6 Cкат 12,9 г/м 3 реактора і частоті вібрації 6 Гц швидкість реакції описується рівнянням (11) з відхиленням ±6 %.
(11)
За результатами експлуатації дослідної установки АК-250 була показана стійкість досліджуваного аерозольного нанокаталізатора в часі, що важливо для промислової практики.
Частота вібрації є одним з керуючих параметрів технології AnCVB. Її вплив на швидкість досліджуваного процесу пояснюється зміною ефективності МХА частинок каталізатора, а можливо, і сировини. Зміна частоти вібрації реактора дозволяє знайти оптимальний режим механохімактивації частинок каталізатора, що забезпечує синхронізацію властивостей поверхні каталізатора і реагентів. Короткочасні механічні та теплові імпульси вібруючого шару ДМ з каталізатором активують його, створюючи дефекти поверхні (зміни міжатомних відстаней, кутів зв'язків, вільні валентні зв'язки тощо).
Вплив частоти коливань каталітичної системи в реакторі AnCVB на швидкість оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану (ДХЕ), хлорбензолу (ХБ) і трихлорметану (ТХМ) представлений на рис. 4. Умови експериментів за кожною речовиною представлені в таблиці 1.
Таблиця 1. Умови проведення експерименту з впливу частоти коливань на швидкість ОДГХ (t=600 оС; каталізатор Fe2O3; w=0,5 %)
Речовина |
Концентрація каталізатора, г/м3 р.о. |
Час контакту, с |
Коефіцієнт надлишку повітря, |
Поч. концентрація речовини, г/м3 р.о. |
|
C2H4Cl2 |
2,4 |
0,53 |
1,1 |
72,76 |
|
C6H5Cl |
4,8 |
0,8 |
1,02 |
34,97 |
|
CHCl3 |
2,4 |
0,57 |
1,1 |
159,05 |
Відомо, що на швидкість реакції спільно впливає сукупність зовнішніх і внутрішніх умов. Режим коливань змінює активність каталізатора і сировини. У початковий період (f = 0-6 Гц для ДХЕ; 0-2,5 Гц для ХБ; 0-2,2 Гц для ТХМ) відбувається природне зменшення швидкості реакції із зростанням частоти, оскільки змінюється газодинамічний режим роботи реактора: перехід від моделі ідеального витискання до моделі ідеального змішування. Частота коливань реактора обумовлює напрям руху: диспергуючого матеріалу, частинок каталізатора, газоподібних реагентів. Одночасно в реакторі відбувається хімічна реакція і механічні процеси: перемішування диспергуючого матеріалу, тертя, зіткнення кульок між собою, з каталізатором, зі стінкою, подрібнення та коагуляція частинок каталізатору, температурні сплески при ударі. За певної частоти сукупність внутрішніх і зовнішніх коливань проявляє себе у важливих для хімічної технології результатах - швидкості та селективності реакцій.
Рис. 4. Залежність швидкості ОДГХ речовин від частоти коливань.
В діапазоні частот (рис. 4) від 6 до 9 Гц (для ДХЕ); від 2,5 до 6 Гц (для ХБ); від 2,2 до 4 Гц (для ТХМ) відбу-вається самоорганізація системи і спостерігається синергетичний ефект - зростання швидкості реакції, що пов'язане зі зміною ефективності режиму механохімактивації. При цьому величина швидкості реакції в дослідженому діапазоні частоти коливань проходить через одне з максимальних значень. Слід зазначити, що за наявності вібрації молекулярний хлор в продуктах реакції відсутній.
Експериментальні дані описуються наступними рівняннями для досліджених діапазонів частоти коливань (таблиця. 2).
Таблиця 2. Математичний опис впливу частоти коливань на швидкість процесу ОДГХ різних речовин (в умовах табл. 1)
Речовина |
Діапазон частоти |
Рівняння |
Похибка |
|
C2H4Cl2 |
0ч6 Гц |
3ч10 % |
||
6ч9 Гц |
3ч10 % |
|||
C6H5Cl |
0ч2,5 Гц |
1ч11 % |
||
2,5ч6 Гц |
1ч11 % |
|||
CHCl3 |
2,2ч4 Гц |
1ч10 % |
||
4ч6,6 Гц |
1ч10 % |
Фактично, при зміні частоти коливань виявляються нові властивості поверхні й активність наночастинок. При подальшому збільшенні частоти і зміні інших чисельних властивостей, супутніх явищу вібрації, каталітична система виходить із стану оптимальності для кінетики хімічних перетворень і швидкість хімічної реакції знижується. Реактор разом з компонентами, що знаходяться в ньому, є системою, в якій, згідно теорії коливань, подальше зростання частоти може дати новий сплеск швидкості реакції. Не виключені й вищі її значення.
Виходячи з теорії механохімактивації ультрадисперсних частинок, можна стверджувати, що на ефективність каталізу в реакторі АnСVB впливають енергія і кількість зіткнень частинок каталізатора і реагентів з частинками ДМ. В дисертації вперше в технології АnСVB досліджено вплив кількості диспергуючого матеріалу (скляних кульок (СК) діаметром 1-1,2 мм) в реакційному об'ємі на швидкість процесу ОДГХ 1,2-дихлоретану і хлорбензолу за різних значень частоти коливань.
Вплив об'ємної долі ДМ (щ) на швидкість ОДГХ наведений в таблиці 3.
Таблиця 3. Вплив об'ємної долі ДМ в реакторі на швидкість ОДГХ на каталізаторі Fe2O3 (ДХЕ, Скат=2,4 г/м3; =1,02; Vр =30 см3; t=630оС; ХБ, Скат=2,4 г/м3; =1,02; Vр =40 см3; t=650 оС)
№ |
Частота |
Речовина |
Насип-ний об'єм СК |
Об'ємна доля ДМ |
Час контакту, |
Ступінь перетворення |
Константа швид-кості |
Швидкість реакції за вихідною речовиною |
|
f, Гц |
Vск, мм |
, % |
ф, с |
Ха, % |
k, с-1 |
W, г/(м3*с) |
|||
1 |
2,5 |
1,2-дихлоретан |
5 |
16,67 |
1,34 |
35,47 |
0,827 |
24,3 |
|
2 |
10 |
33,33 |
1,19 |
66,06 |
2,039 |
45,3 |
|||
3 |
15 |
50 |
1,04 |
53,68 |
1,452 |
36,8 |
|||
4 |
20 |
66,67 |
0,89 |
36,47 |
0,856 |
25 |
|||
5 |
25 |
83,33 |
0,74 |
12,41 |
0,250 |
8,5 |
|||
6 |
6,0 |
5 |
16,67 |
1,34 |
28,17 |
0,624 |
19,3 |
||
7 |
10 |
33,33 |
1,19 |
53,38 |
1,440 |
36,6 |
|||
8 |
15 |
50 |
1,04 |
35,74 |
0,834 |
24,5 |
|||
9 |
20 |
66,67 |
0,89 |
14,59 |
0,298 |
10 |
|||
10 |
25 |
83,33 |
0,74 |
5,55 |
0,108 |
3,8 |
|||
11 |
9,0 |
5 |
16,67 |
1,34 |
14,31 |
0,291 |
9,8 |
||
12 |
10 |
33,33 |
1,19 |
85,60 |
3,657 |
58,7 |
|||
13 |
15 |
50,00 |
1,04 |
91,46 |
4,641 |
62,7 |
|||
14 |
20 |
66,67 |
0,89 |
70,90 |
2,329 |
48,6 |
|||
15 |
25 |
83,33 |
0,74 |
50,06 |
1,310 |
34,3 |
|||
16 |
4,8 |
Хлорбензол |
5 |
12,5 |
0,98 |
1,71 |
0,018 |
0,75 |
|
17 |
10 |
25,0 |
0,9 |
6,49 |
0,074 |
2,84 |
|||
18 |
15 |
37,5 |
0,83 |
8,27 |
0,104 |
3,64 |
|||
19 |
20 |
50,0 |
0,75 |
6,33 |
0,087 |
2,77 |
|||
20 |
25 |
62,5 |
0,68 |
4,81 |
0,073 |
2,12 |
|||
21 |
6,0 |
5 |
12,5 |
0,98 |
2,38 |
0,025 |
1,05 |
||
22 |
10 |
25,0 |
0,9 |
6,88 |
0,079 |
3,01 |
|||
23 |
15 |
37,5 |
0,83 |
8,79 |
0,111 |
3,87 |
|||
24 |
20 |
50,0 |
0,75 |
7,58 |
0,105 |
3,32 |
|||
25 |
25 |
62,5 |
0,68 |
5,66 |
0,086 |
2,5 |
|||
26 |
8 |
5 |
12,5 |
0,98 |
1,36 |
0,014 |
0,6 |
||
27 |
10 |
25,0 |
0,9 |
5,9 |
0,067 |
2,58 |
|||
28 |
15 |
37,5 |
0,83 |
8,1 |
0,102 |
3,57 |
|||
29 |
20 |
50,0 |
0,75 |
6,89 |
0,095 |
3,02 |
|||
30 |
25 |
62,5 |
0,68 |
5,5 |
0,084 |
2,42 |
Показано, що зі збільшенням щ швидкість реакції зростає до певного значення. Подальше збільшення об'єму ДМ призводить до зниження швидкості, оскільки процес МХА стає менш ефективним. При великій кількості частинок ДМ амплітуда їх вимушених коливань при вібрації стає недостатньою для набуття ними необхідної кінетичної та потенційної енергії, яка передається частинкам каталізатора. Таким чином, вплив об'єму шару ДМ в реакторі на швидкість ОДГХ пояснюється зміною режиму механохімактивації, який визначається амплітудою коливань частинок ДМ.
З таблиці видно, що одночасно змінюється і константа швидкості реакції. Оптимальним є завантаження ДМ в реактор в межах 33,3-37,5 % реакційного об'єму.
Зміна насипного об'єму кульок приводить до нового значення амплітуди коливань СК і визначає величину енергії, яка передається каталітичній частинці. Причому вона точніше відображає механохімактивацію каталізатора, ніж амплітуда коливань реактора. Залежність швидкості реакції ОДГХ 1,2-дихлоретану та хлорбензолу від амплітуди руху частинок диспергуючого матеріалу за різних значень частоти коливань віброреактора представлені на рис. 5.
Рис. 5. Залежність швидкості ОДГХ 1,2-дихлоретану та хлорбензолу від амплітуди коливань частинок ДМ (каталізатор Fe2O3; Cкат= 2,4 г/м3; =1,02; амплітуда коливань реактора 8 мм; для ДХЕ: t=6300С; Vp= 30 см3. для ХБ: t=650 0С, Vp= 40 см3).
Як видно з рисунка, максимальна швидкість реакції спостерігається при амплітуді коливань частинок ДМ 26,5 мм для обох речовин. Але при частоті коливань реактора 9 Гц (для 1,2-дихлоретану) значення оптимальної амплітуди коливань частинок ДМ зміщується і складає 20 мм. Очевидно, частота коливань каталітичної системи і амплітуда коливань частинок ДМ, як керуючі параметри, взаємопов'язані, і за певного поєднання умов їх вплив може бути різним.
Експериментальні дані описуються рівняннями (13-14) за 1,2-дихлоретаном і (15-16) за хлорбензолом з відносною похибкою 3-11 %.
для Adm = 6ч20 мм (13)
для Adm = 20ч34 мм (14)
для Adm = 15,5ч26,5 мм (15)
для Adm = 26,5ч37,5 мм (16)
Експериментально показано, що у випадку з трихлорметаном (Cl:H>1) без додавання води як воденьвмісного реагенту концентрація молекулярного хлору в продуктах реакції сумірна з концентрацією хлористого водню, що цілком пояснимо. Додавання води в кількості 4,24 моль на 1 моль трихлорметану в лабораторному експерименті приводить до повного зв'язування хлору сировини в хлористий водень (таблиця. 4).
Таблиця 4. ОДГХ трихлорметану С 0тхм=159,05 г/м3 р.об.; t= 6000С; Скат= 2,4 г/м3; частота 4 Гц; щ=0,5
№ |
Вихідне спів-відношення ТХМ: Н 2О |
Витрата |
Вміст в продуктах, г/м 3 |
||||
повітря, л/год |
ТХМ, |
вода, |
|||||
мл/хв |
Cl2 |
HCl |
|||||
1 |
1:0 |
40 |
0,34 |
0 |
115,46 |
5,62 |
|
2 |
1:1,31 |
33 |
0,34 |
0,1 |
8,94 |
53,26 |
|
3 |
1:4,24 |
33 |
0,34 |
0,32 |
0 |
44,6 |
Слід зазначити, що лабораторний віброреактор, на якому проведені експериментальні дослідження, описується математичною моделлю реактора ідеального змішування. Для промислового процесу доцільно використовувати реактор з режимом, близьким до ідеального витискання. Це повинно збільшити швидкість реакції і ступінь перетворення початкової сировини.
Після аналізу і математичної обробки експериментальних даних з оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану було отримано рівняння (17), що характеризує досліджуваний процес:
(17)
Окрім індивідуальних сполук досліджені реальні промислові хлорорганічні відходи виробництва вінілхлориду ВАТ "Саянськхімпласт". Склад відходів представлений більш ніж 30 компонентами, включаючи смолоподібні продукти. Основні компоненти: 1,2-дихлоретан (9,9 %), 1,1,2-трихлоретан (48,9 %), перхлоретилен (2,1 %), 1,3-дихлорбутен-2 (2,53 %), хлорбензол (2,5 %), 1,1,2,2,-тетрахлоретан (6 %), 1,2,4-трихлорбутан (6,42 %), гексахлоретан (4,2 %), 2,4,6-трихлоргексен (4,19 %) та ін.
Оскільки середнє співвідношення Cl:H в представленому зразку відходів більше одиниці, то для забезпечення ефективності процесу оксидегідрохлорування відходів необхідно подавати в реактор воденьвмісний реагент. Тому дозатором в реактор подавалася суміш відходів з дистильованою водою, в об'ємному співвідношенні 1:1. Результати експериментів представлені в таблиці 5.
Рядки 1-2 в таблиці характеризують експерименти з відходами без додавання води. З отриманих даних видно, що кількість молекулярного хлору на рівні (рядок 1) або перевищує кількість хлористого водню (рядок 2). Рядки 1 і 2 відрізняються різним співвідношенням "відходи: повітря", тобто коефіцієнтом надлишку повітря б. Відносно невисокий коефіцієнт надлишку повітря (б =1,05) в рядку 1 призводить до відсутності в продуктах діоксиду вуглецю. У рядку 2 надлишковий кисень (б=3,1) призводить до переважання кількості молекулярного хлору над хлористим воднем, що відповідає проведеним термодинамічним дослідженням.
Додавання води різко знижує (рядки 3, 4) і виключає (рядки 5-8) вміст молекулярного хлору в продуктах реакції. Рядки 3-8 характеризують вплив частоти коливань каталітичної системи на процес ОДГХ відходів виробництва вінілхлориду. Наявність деяких кількостей Cl2 в рядках (3-4) і його відсутність в рядках 5-8 свідчить про те, що зміна частоти коливань впливає на селективність досліджуваного процесу за HCl.
Таблиця 5. Оксидегідрохлорування реальних відходів виробництва вінілхлориду (t=6500С, каталізатор Fe2O3, Скат=2,4 г/м3р.о., =33,3 %)
№ |
Частота, Гц |
Витрата |
Надлишок повітря |
Час контакту, с |
Вміст у газах |
Ступінь перство-рення, Ха |
Швидкість за відходами, W |
||||||
Відходи, |
Вода, |
Повітря, |
СО 2 |
СО |
HCl |
Cl2 |
|||||||
Гц |
мл/хв |
л/год |
б |
с |
% об |
г/м 3 |
% |
г/(м 3р*с) |
|||||
1 |
9 |
0,1 |
0 |
15 |
1,05 |
1,53 |
0,00 |
1,63 |
12,1 |
14,9 |
9,37 |
8,85 |
|
2 |
9 |
0,1 |
0 |
46 |
3,1 |
0,59 |
0,22 |
0,5 |
0,58 |
3,38 |
4,14 |
3,91 |
|
3 |
2,2 |
0,17 |
0,17 |
46 |
2 |
0,46 |
0,3 |
0,42 |
12,4 |
0,08 |
7,45 |
7,04 |
|
4 |
4,8 |
0,17 |
0,17 |
46 |
2 |
0,46 |
0,18 |
0,44 |
9,91 |
0,8 |
6,42 |
6,06 |
|
5 |
6,6 |
0,17 |
0,17 |
46 |
2 |
0,46 |
0,31 |
0,6 |
15,8 |
0 |
9,42 |
8,90 |
|
6 |
8 |
0,17 |
0,17 |
46 |
2 |
0,46 |
0,33 |
0,66 |
17,2 |
0 |
10,25 |
9,68 |
|
7 |
9 |
0,17 |
0,17 |
46 |
2 |
0,46 |
0,28 |
0,4 |
11,8 |
0 |
7,04 |
6,65 |
|
8 |
11,9 |
0,17 |
0,17 |
46 |
2 |
0,46 |
0,45 |
0,7 |
20 |
0 |
11,91 |
11,25 |
|
9 |
0* |
0,17 |
0,17 |
46 |
2 |
0,46 |
0,37 |
0,5 |
3,6 |
11,2 |
9,00 |
8,50 |
Примітка:* - без вібрації спостерігається дуже швидке (впродовж 5 хвилин) забивання фільтру на виході з реактора смолоподібними продуктами реакції та/чи продуктами полімеризації компонентів відходів, що спричиняє повне припинення роботи лабораторної установки.
Залежність ступеню перетворення відходів від частоти коливань каталітичної системи представлена на рис. 6. Отримані результати свідчать про те, що характер впливу частоти коливань має вигляд, аналогічний дослідженим раніше залежностям для індивідуальних речовин (рис. 4). Частота, за якої спостерігається максимальний ступінь перетворення відходів, складає 8 Гц.
Рис. 6. Ступінь перетворення відходів від частоти коливань каталітичної системи. (t=6500С, каталізатор Fe2O3, Скат=2,4 г/м 3, ф=0,46 с, =2, =33,3 %; витрата: відходів - 0,17 мл/хв, повітря - 46 л/хв, води - 0,17 мл/хв.).
Отримані результати дозволяють також зробити новий висновок. Збільшення ступеню перетворення при зростанні частоти від 9 до 11,9 Гц експериментально підтверджують припущення про те, що в ширшому діапазоні значень частоти спостерігатимуться декілька піків максимальних значень швидкостей (ступенів перетворення). На жаль, на наявній лабораторній установці неможливо було дослідити вищі частоти коливань. Тому зростаюча гілка кривої (рис. 6) (f > 11,9 Гц) не завершується піком. Проте друге оптимальне значення частоти коливань для процесу ОДГХ реальних відходів дасть вище значення ступеня перетворення сировини.
В роботі показано, що характер залежності ступеня перетворення речовин і відходів від частоти коливань ідентичний для всіх досліджених в роботі систем. Відмінності в значеннях частот коливань, за яких спостерігаються максимальні ступені перетворення і швидкості реакції (рис. 4, 6), пов'язані, можливо, зі структурою речовин та складом відходів. Визначення одного з оптимальних значень частоти для оксидегідрохлорування відходів дозволяє визначити рівень частоти коливань для промислового реактора.
Експерименти, проведені за відсутності вібрації, і отже, без аерозолю наночастинок каталізатора в реакційному об'ємі, (рядок 9, таблиця 5) відповідають режиму, близькому до ідеального витискання. При цьому спостерігається ступінь перетворення відходів на рівні 9 %. Проте такий режим роботи установки непридатний для переробки реальних хлорвмісних промислових відходів через швидке коксоутворення і забивання фільтру на виході з реактора. Це підтверджує відомі проблеми переробки хлорорганічних відходів у присутності традиційних каталізаторів на носіях.
Основні теоретичні, наукові та практичні результати узгоджуються з теоріями каталізу і коливань, властивостями наночастинок і попередніми роботами з аерозольного нанокаталізу.
П'ятий розділ присвячений розгляду використання деяких результатів лабораторних досліджень під час відпрацювання параметрів роботи дослідної установки АК-250 оксидегірохлорування хлорорганічних відходів виробництва вінілхлориду на ВАТ "Саянськхімпласт" (є Акт впровадження). Забезпечення концентрації каталізатора CuO в рекомендованому інтервалі (на рівні 0,6-5 г/м 3 реакційного об'єму), і введення водяної пари дозволили досягти досить високої ефективності процесу (більше 99 %) на реальних відходах впродовж більше 11 діб. На жаль, роботи зі створення промислової установки були припинені через зміну власника підприємства і повну реконструкцію виробництва.
В цьому розділі також наведені технологічні розрахунки - матеріальний і тепловий баланси процесу, об'єм промислового реактора аерозольного нанокаталізу, внесені корективи в раніше розроблену технологічну схему і вузли керування технологією оксидегідрохлорування відходів виробництва вінілхлориду. Схема представлена на рис. 7. Крім того, запропоновані два варіанти конструкції реактора аерозольного нанокаталізу з віброзрідженим шаром каталітичної системи: у вигляді тору, що рухається за складною траєкторією та конструкція, що складається з двох секціонованих циліндричних апаратів, закріплених на балці, яка коливається (рис. 8).
Відходи, вода і повітря подаються насосами і компресорами (або з мережі) у віброреактор. У реакторі знаходиться каталітична система, що складається з диспергуючого матеріалу та аерозолю каталізатора. Під час коливань реактора в ньому відбувається механохімактивація наночастинок каталізатора і процес оксидегідрохлорування хлорорганічних відходів.
Рис. 7. Технологічна схема вузлу оксидегідрохлорування відходів виробництва вінілхлориду за технологією аерозольного нанокаталізу: Р-віброреактор AnC; Ц-циклон; Ф - фільтр; Б 1 - бункер для диспергуючого матеріалу; Б 2 - бункер для каталізатора; Х 1-3 - електропідігрівачі; Н 1,2-насоси; К 1-5-компресори.
За результатами розрахунку теплового балансу, процес вимагає відведення тепла, для чого в реакторі передбачений вбудований змійовиковий теплообмінник.
Рис. 8. Варіант промислового віброреактора аерозольного нанокаталізу: 1-корпус; 2-відбійники; 3-кришка; 4-магніти; 5-опірна конструкція; 6-днище; 7-редуктор; 8-опора; 9-балка; 10-пру-жини; 11-перфоровані полки; А-вихід реакційних газів; Б-подача повітря і водяної пари; В-для манометра; Г-для завантаження ДМ; Д-подача ХОВ через форсунку; Е-для термопари; Ж-подача каталізатору.
Наночастинки каталізатора при виході з зони механохімактивації агломеруються і разом з продуктами реакції проходять циклон. В ньому каталізатор уловлюється з ефективністю 99,9 % (дані АК-250) і повертаються в реактор, змішуючись з невеликою (до 1 %) кількістю свіжого каталізатора, компенсуючого втрати. Гази після циклону охолоджуються в оребреному трубопроводі і поступають на фільтр, а потім спрямовуються на стадію оксихлорування етилену у виробництві вінілхлориду.
Заміна печі спалювання хлорорганічних відходів виробництва вінілхлориду реактором аерозольного нанокаталізу дозволить забезпечити річний економічний ефект у розмірі 1804,1 тис. доларів за рахунок економії поточних витрат завдяки економії хлору, лугу, водяної пари і природного газу.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі розроблено основи технології каталітичної переробки промислових відходів хлорорганічних виробництв. Отримані теоретичні та експериментальні результати дозволяють створити новий метод утилізації хлорорганічних відходів оксидегідрохлоруванням аерозольним нанокаталізом у віброзрідженому шарі каталітичної системи з поверненням хлористого водню в технологічний цикл. Технологія може бути альтернативою спалюванню хлороганічних відходів, яке широко вживається в світовій промисловій практиці.
Нижче викладено основні результати виконаних досліджень:
1. Визначено оптимальні параметри процесу оксидегідрохлорування за технологією AnCVB і фактори керування його ефективністю:
- вперше встановлено новий параметр керування швидкістю реакції - об'ємна доля диспергуючого матеріалу в реакторі AnCVB, яка визначає амплітуду коливань каталітичної системи. Оптимальна об'ємна доля диспергуючого матеріалу в реакторі для різних реагентів знаходиться в межах 0,33-0,375 об'єму реактора;
- встановлено, що частота коливань каталітичної системи аналогічно впливає на швидкість оксидегідрохлорування хлорорганічних сполук і селективність процесу за хлористим воднем і молекулярним хлором, а оптимальні значення становлять для: 1,2-дихлоретану - 9 Гц, хлорбензолу - 6 Гц, трихлорметану - 4 Гц, і реакція описується ідентичними кінетичними залежностями. Частота, за якої спостерігається максимальний ступінь перетворення хлорвмісних відходів, складає 8 Гц;
- підтверджено, що для процесу ОДГХ справедливе положення аерозольного нанокаталізу про гальмування швидкості реакцій надлишком каталізатора. Концентрація каталізатора, необхідна для ефективного перебігу процесу ОДГХ хлорорганічних сполук і реальних відходів за технологією AnCVB, складає 0,6-5,0 г/м 3 реакційного об'єму, що в 103-104 разів нижче, ніж в існуючих процесах з використанням пористих каталізаторів;
- показано, що для процесу оксидегідрохлорування за технологією AnCVB речовин із співвідношенням: Cl:H?1 (наприклад, трихлорметану) можливо використовувати воду або водяну пару (як воденьвмісні реагенти), які забезпечують повний перехід зв'язаного хлору в хлористий водень, в молярному співвідношенні на рівні 1:4,24.
2. Експериментально підтверджено, що збільшення частоти коливань каталітичної системи призводить до ряду можливих значень екстремумів за ступенем перетворення (швидкістю реакції), що узгоджується з теорією коливань.
3. Досліджено вплив деяких кінетичних характеристик процесу на його ефективність і підібрано кінетичну модель процесу, що враховує окрім традиційних параметрів концентрацію каталізатора, частоту коливань реактора, амплітуду коливань частинок диспергуючого матеріалу.
4. Розроблена принципова технологічна схема процесу утилізації зв'язаного хлору компонентів відходів за варіантом AnCVB у віброзрідженому шарі каталітичної системи.
5. Запропоновано два варіанти конструкції каталітичного реактора оксидегідрохлорування хлорорганічних сполук та їх сумішей у віброзрідженому шарі каталітичної системи.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ
1. Гликин М.А. Термодинамический анализ оксидегидрохлорирования хлорорганических соединений по технологии аэрозольного нанокатализа / М.А. Гликин, Л.А. Баранова, И.М. Гликина. // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". - 2006. - №11. - с. 29-34. Дисертантом проведені термодинамічні розрахунки реакцій оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану та розрахунки рівноважних складів продуктів двох реакцій, що перебігають одночасно, в залежності від подачі водяної пари та коефіцієнту надлишку повітря.
2. Гликин М.А. Аэрозольный нанокатализ в виброожиженном слое. Оксидегидрохлорирование хлорбензола / М.А. Гликин, А.Г. Архипов, Л.А. Баранова, И.М. Гликина // Хімічна промисловість України. - 2007. - №1. - с. 25-29. Участь дисертанта полягає у виконанні експериментальних досліджень процесу оксидегідрохлорування хлорбензолу у віброреакторі аерозольного нанокаталізу.
3. Гликин М.А. Оксидегидрохлорирование хлорорганических соединений аэрозольным нанокатализом. Анализ влияния частоты колебаний виброреактора на скорость процесса / М.А. Гликин, Л.А. Баранова, И.М. Гликина // Вісник Східноукраїнського Національного університету імені Володимира Даля. - 2007. - № 11 (117). - С. 225-229. Участь дисертанта полягає у вивченні впливу частоти коливань каталітичної системи на швидкість оксидегідрохлорування речовин різної будови.
4. Гликин М.А. Оксидегидрохлорирование 1,2-дихлорэтана аэрозольным нанокатализом. Исследование процесса / М.А. Гликин, Л.А. Баранова, И.М. Гликина, И.Н. Сологуб // Хімічна промисловість України. - 2008. - №4. - с. 30-35. Дисертантом виконано дослідження процесу оксидегідрохлорування 1,2-дихлоретану із вивченням впливу на швидкість процесу температури, частоти коливань та концентрації каталізатору.
5. Пат. 38375 Україна. МПК С 01В 7/01. Спосіб переробки рідких хлорорганічних сполук / М.А. Глікін, І.М. Глікіна, Л.А. Баранова, С.О. Кудрявцев; заявник та власник М.А. Глікін, І.М. Глікіна, Л.А. Баранова, С.О. Кудрявцев; заявл. 18.09.2008; опубл. 12.01.2009, Бюл. №1. Особиста участь дисертанта в роботі над патентом полягає у розробці методики проведення процесу оксидегідрохлорування хлорорганічних сполук в реакторі аерозольного нанокаталіза з віброзрідженим шаром каталітичної системи, підготовці необхідних експериментальних даних.
6. Гликин М.А., Баранова Л.А., Сологуб И.Н., Мамедов Б.Б., Гликина И.М. Аэрозольный катализ как метод квалифицированной утилизации хлор...
Подобные документы
Коротка історія цукроварної справи. Реальний стан ринку цукру на Україні. Органолептичні і фізико-хімічні показники цукору-піску. Аналіз технології виробництва цукру-піску на ЗАТ "Андрушківський цукровий завод". Розробка пропозицій цукровиробництву.
курсовая работа [68,1 K], добавлен 19.10.2010Загальна характеристика молока, його харчова, біологічна цінність та безпечність для споживання. Вимоги до якості молочної сировини. Технологія виробництва питного молока та її продуктовий розрахунок. Дослідження основних показників його складу і якості.
курсовая работа [391,9 K], добавлен 24.11.2014Техніко-економічне обґрунтування процесу виробництва пива. Характеристика сировини, напівпродуктів, готової продукції, допоміжних матеріалів і енергетичних засобів. Норми витрат та розрахунок побічних продуктів, промислових викидів і відходів виробництва.
курсовая работа [359,5 K], добавлен 21.05.2015Сучасний стан виробництва формальдегіду. Технологія його виробництва на окисних каталізаторах. Механізм, хімізм та термодінамікка процесів окислювального дегідрування. Норми технологічного режиму. Матеріальні розрахунки стадій виробництва формальдегіду.
дипломная работа [576,7 K], добавлен 12.10.2014Особливості технології виробництва пива та технології і екологія на ЗАТ "Оболонь": лінія розливу в пляшки та кеги. Контроль найважливіших операцій на підприємстві з виробництва пива, оперативний радіологічний контроль на стадіях технологічного процесу.
курсовая работа [539,5 K], добавлен 29.04.2009Товарознавча і технологічна характеристика сирів кисломолочних, його асортименту, значення в харчуванні, харчова і біологічна цінність. Аналіз існуючих технологій виробництва. Технологічна схема моделювання процесу у вигляді горизонтальної декомпозиції.
курсовая работа [123,0 K], добавлен 19.12.2010Сутність та класифікація біопалива. Проектування генерального плану та технології періодичного виробництва біоетанолу, розрахунок і вибір основного та допоміжного технологічного обладнання. Оцінка перспектив використання біопалива в сучасних умовах.
курсовая работа [496,1 K], добавлен 31.03.2018Постановка проблеми переробки відходів. Геотехнологічні методи видобутку корисних копалин на переробних виробництвах. Окиснення сульфідних мінералів, як метод бактеріального вилуговування. Вилучення германію з відходів свинцево-цинкового виробництва.
презентация [197,0 K], добавлен 25.03.2014Будова і принципи роботи доменної печі. Описання фізико-хімічних процесів, які протікають в різних зонах печі. Продукти доменного плавлення. Узагальнення вимог, які ставлять до формувальних і стержневих сумішей та компонентів, з яких вони складаються.
контрольная работа [129,8 K], добавлен 04.02.2011Проектування підйомно-транспортних систем ткацького виробництва, дослідження технологічного плану ткацтва. Розробка засобів механізації та транспортної технології для здійснення ефективного технологічного процесу виготовлення тканини вказаного артикула.
курсовая работа [102,4 K], добавлен 16.01.2011Історія виникнення Еленовських кар'єрів. Основні способи утилізації промислових відходів. Основні операції в технологічному ланцюзі. Брикетування дрібнофракційних сировинних матеріалів і промислових відходів. Пристрій і принцип роботи валкового пресу.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 01.07.2013Процес лезової обробки та рівень його працездатності. Оцінка якості функціонування процесу. Місце і причини несправностей. Вихідні дані для прогнозування технологічного стану процесу, аналізу ступеня досконалості конструкції та технології виробництва.
реферат [4,2 M], добавлен 02.05.2011Розгляд хіміко-технологічних процесів і технології хімічних продуктів. Ефективність хіміко-технологічного процесу, яка залежить від раціонального вибору послідовності технологічних операцій. Сукупність усіх апаратів для виробництва хімічних продуктів.
реферат [29,2 K], добавлен 15.11.2010Розробка технології, що забезпечує одержання товстих листів з мінімальною різнотовщинністю, попереджає можливе забуртовування розкатів в процесі і прокатки на підставі експериментальних досліджень профілювання валків чорнової та чистової клітей ТЛС 2250.
дипломная работа [4,5 M], добавлен 31.03.2009Сучасний стан електрометалургійного виробництва в Україні. Фізико-хімічні основи пірометалургійного способу дефосфорації марганцевих концентратів. Розрахунок шихти і теплового балансу виплавки вуглецевого феромарганцю і ШМП78 в умовах ПЦ № 3 ВАТ "ЗЗФ".
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.08.2014Проблема утилізації твердих побутових і промислових відходів. Основні принципи та механізми раціонального використання полімерних відходів з урахуванням світового досвіду і сформованих в Україні умов. Розробка бізнес-плану сміттєпереробного підприємства.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 24.09.2014Визначення кількості робочих місць на ділянці, технологічного циклу виготовлення партії деталей. Організація обслуговування робочих місць на ділянці. Вибір і обґрунтування основних характеристик виробничої будівлі, підйомно-транспортного обладнання.
контрольная работа [808,1 K], добавлен 23.06.2019Прогресивні технології при обробці заготовок. Електрохімічне полірування, автоматизація виробництва - вищий етап технологічного розвитку підприємства. Гнучкі виробничі системи, науково-технічна підготовка виробництва. Оцінка та вибір технологічних рішень.
реферат [968,9 K], добавлен 17.11.2010Характеристика паштетних виробів. Консервне виробництво: вимоги до сировини, тари і готової продукції. Рецептура паштету "Козацький" та технологічний процес його виробництва на ВАТ "Любинський м’ясопереробний комбінат". Методи контролю на виробництві.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.10.2010Виникнення технології виробництва коньяку шляхом перегонки вина та витримки у бочках з дуба. Класифікація справжнього коньяку по народженню на території Франції в шести округах. Сорти винограду для виробництва, технологія та найвідоміші виробники.
реферат [26,5 K], добавлен 24.10.2009