Подбор оптимальных условий второй стадии дегидрирования метилбутенов на железооксидном катализаторе
Характеристика реакции двухстадийного дегидрирования изоамиленов в изопрен при производстве каучука. Анализ термокаталитических превращений изо- и н-С5Н12, н-С5Н10, а также изо- и н-С5Н8 в смеси с водяным паром, подбор оптимальных условий дегидрирования.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.10.2020 |
| Размер файла | 141,7 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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Подбор оптимальных условий второй стадии дегидрирования метилбутенов на железооксидном катализаторе
Аминова И.С., магистрант 3 курс факультет «Естественнонаучный»
Стерлитамакского филиала «Башкирского государственного университета» Россия, г. Стерлитамак,
Научный руководитель: Залимова М.М., к.х.н., доцент
Аннотация
дегидрирование изоамилен изопрен каучук
В статье рассматривается реакция двухстадийного дегидрирования изоамиленов в изопрен. Были изучены термокаталитические превращения изо- и н-С5Н12, н-С5Н10, а также изо- и н-С5Н8 в смеси с водяным паром, подобраны оптимальные условия дегидрирования.
Ключевые слова: дегидрирование, железокалиевый катализатор, изопрен, оптимальные условия, изоамилены.
Annotation
The article discusses the reaction of two-stage dehydrogenation of isoamylenes to isoprene. Thermocatalytic transformations of iso- and n-C5H12, n- C5H10, as well as iso- and n-C5H8 in a mixture with water vapor were studied; the optimal conditions for dehydrogenation were selected
Key words: dehydrogenation, iron-potassium catalyst, isoprene, optimal conditions, isoamylenes.
Полноценной альтернативой натурального каучука (НК) в настоящее время являются синтетические полиизопреновые каучуки (СКИ), которые более предпочтительны из-за возможности целенаправленного регулирования их свойств.
Процесс дегидрирования изопентана в изоамилены и смеси последних в изопрен является вторым после синтеза из изобутилена и формальдегида промышленным методом синтеза изопрена, разработанным и внедренным в России. Процесс дегидрирования изоамиленов в присутствии катализаторов, промотированных окислами железа, обладает целым рядом преимуществ по сравнению с дегидрированием на ранее использовавшихся фосфатных катализаторах (ИМ-2204, ИМ-2206 и др. модификации). Фосфатные катализаторы требуют окислительной регенерации через каждые 10 мин дегидрирования изоамиленов. Использование железооксидных катализаторов позволило значительно снизить энергоемкость процесса получения изопрена и упростить управление процессом. Катализаторы на основе окислов железа работают в течение 500 - 1000 ч без потери каталитической активности. Длительная эксплуатация блоков дегидрирования изоамиленов в изопрен стабилизирует режим работы печей, увеличивается их межремонтный пробег.
Поэтому большое внимание уделяют совершенствованию процессов производства изопрена на основе доступного углеводородного сырья. Для подбора оптимальных условий процесса дегидрирования смеси изоамиленов экспериментальные исследования проводили в проточном изотермическом реакторе, заполненном кварцевой насадкой, с использованием катализатора, промотированного окисью железа КД-1 (объёмом 30см3), [1, с. 24]. На рисунке 1 представлена схема лабораторной установки. В настоящее время данный катализатор эксплуатируется в промышленных реакторах дегидрирования ОАО «Синтез-Каучук» (г. Стерлитамак).
Рисунок 1. Схема лабораторной установки для исследования каталитических свойств катализаторов в процессе дегидрирования изоамиленов 1-электронагревательная печь; 2-реактор; 3-кварцевые испарители; 4- сыръевая бюретка, охлаждаемая водой; 5-насос - дозатор; 6-емкости для воды; 7 и 9-приемная колба; 8-водяные холодильники; 10,11-потенциометры КСП-3 и ЭПП- 09, соответственно.
Дегидрированию подвергали смесь углеводородов с содержанием изоамиленов (изо- и н-С^Н^) не менее 86,0% масс.
В исходной смеси присутствовали также около 1,0% мас. С4- углеводородов, до 7,0% мас. изо- и н-С5Иі2, до 5,0%мас. н-С5Ню, не более 1,0% мас. изо-С5Н8 (изопрен). В ходе экспериментов было исследовано влияние температуры, объемной скорости подачи сырья и разбавления изоамиленов водяным паром на состав продуктов реакции, конверсию изоамиленов и выход изопрена.
Температуру дегидрирования изменяли от 600оС до 640оС, объемную скорость от 0,6 ч-1 до 2,0 ч-1, мольное разбавление сырья водяным паром от 1:10 до 1:30 [2, с.12].
Изучены термокаталитические превращения изо- и н-С5Н12, изо- и н- С5Н10, а также изо- и н- С5Н8 в смеси с водяным паром.
Установлено, что в присутствии данного катализатора максимальная степень превращения углеводородов ^Н12 не превышает 3-5% масс. Основными продуктами являются соответствующие олефины, водород и «кокс». Продуктами превращения н-С5Н10 являются н-С5Н8, циклопентадиен, водород, диоксид углерода и «кокс». При подаче в реактор смеси изоамиленов с концентрацией менее 1% изопрена (температура Т=600°С, мольное разбавление сырья водяным паром в соотношении 1:15, скорость подачи жидкого сырья W=1ч-1) степень превращения углеводорода составляет около 11%мас. Образуются углеводороды С1-С4 и «кокс», который взаимодействует с парами воды и образует С02 и Н20. Выходы газообразных продуктов и «кокса» на превращённую смесь изоамиленов (изо- и н-С5Н10) составляют 81 и 13% масс., соответственно. При увеличении температуры с 600 до 640° С конверсия изо- и н-С5Н10 и выходы указанных выше продуктов значительно возрастают. При концентрации ^Н8 более 2% масс. в смеси изоамиленов, подаваемой в реактор, увеличиваются скорости реакций образования коксовых отложений и катализатор дезактивируется через несколько часов дегидрирования.
Скорости побочных реакций, приводящие к образованию «кокса значительно выше при 640°С.
Рисунок 2а, 2б, 2в. Влияние температуры в слое катализатора (Тр, °С), объемной скорости подачи углеводородов (Ж, ч") и их разбавления водяным паром (М, моль/моль) на конверсию метилбутенов (X, %мас.) и выход изопрена на превращенный метилбутен ^, %мас.)
Таким образом, подобраны оптимальные условия дегидрирования.
Для увеличения выхода изопрена дегидрирование нужно проводить при 600°С, объемной скорости подачи углеводородов 1ч-1 и их разбавлении водяным паром 1:20.
Использованные источники
1. Бокин А.И., Баженов Ю.П., Касьянова Л.З., Кутепов Б.И., Балаев А.В. Физико-химические и эксплуатационные свойства оксидных железо-калиевых катализаторов процесса дегидрирования изоамиленов // Катализ в промышленности. - 2003. - №4. - С. 24-28.
2. Ламберов А.А., Гильманов Х.Х., Бусыгин В.М. Катализ в промышленности. - 2006. - №3. - С. 12-17.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Суть технологии производства стирола и его стадии. Показатели дегидрирования этилбензола, необходимость модернизации системы. Разработка и описание функциональной схемы технологического объекта автоматизации, сборочных чертежей и капитальных вложений.
дипломная работа [970,5 K], добавлен 11.06.2011Физико-химические процессы при приготовление многокомпонентных катализаторов. Получение катализаторов методом осаждения. Анализ влияния условий приготовления на величину поверхности силикагеля. Катализаторы для процессов дегидрирования метанола.
дипломная работа [998,9 K], добавлен 20.05.2015Новшества в производстве суспензионного полистирола. Характеристика исходного сырья и производимой продукции. Тепловой баланс реакции, стадии нагрева и охлаждения. Расчет поверхности теплообмена реактора, толщины обечайки. Подбор вспомогательной емкости.
курсовая работа [630,5 K], добавлен 24.01.2014Основные направления использования окиси этилена, оптимизация условий его получения. Физико-химические основы процесса. Материальный баланс установки получения оксида этилена. Расчет конструктивных размеров аппаратов, выбор материалов для изготовления.
отчет по практике [1,2 M], добавлен 07.06.2014Описание аппарата синтеза метанола из конвертированного газа на медьсодержащем катализаторе. Теоретический анализ процесса. Обоснование оптимальных технологических параметров. Описание технологической схемы синтеза, анализ экологической безопасности.
курсовая работа [389,7 K], добавлен 23.06.2014Грубое измельчение материалов при производстве цемента. Дробилки оптимальных схем измельчения в зависимости от характеристики материала. Усреднение, корректировка сырьевой смеси при мокром и сухом способах производства, допустимые отклонения по оксидам.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 14.01.2013Требования, предъявляемые к асфальтобетонной смеси, характеристика материалов, применяемых для ее приготовления. Подбор состава асфальтобетонной смеси по заданию. Технология и последовательность, оборудование для приготовления асфальтобетонной смеси.
курсовая работа [56,2 K], добавлен 17.06.2010Классификация бетонов. Компоненты для приготовления бетонной смеси. Контроль качества. Физико-механические основы формования и уплотнения. Статическое прессование. Влияние состава смеси и продолжительности прессования на плотность и прочность материала.
курсовая работа [158,5 K], добавлен 09.04.2012Нормативные и законодательные документы в области контроля качества катализаторов. Основные характеристики катализаторов и требования к ним. Выбор оптимального силикатного модуля в катализаторе. Разработка и оформление проекта технических условий.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 25.09.2014Анализ существующих технологий в производстве керамической черепицы. Номенклатура отделочных материалов. Подбор состава сырьевой смеси, Выбор технологического способа производства. Инновации в этой сфере. Режим работы и технологическое оборудование.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 18.02.2014Расчетная температура нефтепродуктов. Выбор оптимальных резервуаров и компоновка резервуарного парка для дизельного топлива. Расчет железнодорожной и автомобильной эстакады. Гидравлический расчет трубопроводов. Подбор насосно-силового оборудования.
курсовая работа [293,5 K], добавлен 19.11.2012Проектирование технологического процесса и выбор оборудования для ткацкой фабрики. Технический расчет ткани, отходов, сопряженности паковок и норм производительности. Подбор оптимальных технологических параметров по переходам ткацкого производства.
дипломная работа [398,6 K], добавлен 11.09.2011Технологические трубопроводы - трубопроводы промышленных предприятий для транспортировки смеси, полупродуктов и готовых продуктов. Подбор насоса и его регулирование. Проверка насоса на допустимую высоту всасывания. Построение кривой требуемого напора.
курсовая работа [241,2 K], добавлен 13.12.2010Способы сохранения генофонда животных. Консервация геномов. Замораживание сперматозоидов и яйцеклеток. Способы получения живых животных из замороженных спермиев. Оценка качества нативной спермы. Подбор оптимальных концентраций составляющих протекторов.
дипломная работа [927,4 K], добавлен 23.02.2009Повышение качества непрерывнолитой заготовки с помощью методов оптимизации в среде Microsoft Excel и программирования в среде Delphi c использованием технологических инструкций ОАО "НКМК" и экспериментальных данных. Математическая модель кристаллизатора.
дипломная работа [6,9 M], добавлен 06.07.2012Выбор и обоснование режимов эксплуатации круглых пил для продольного пиления древесины. Расчет оптимальных режимов резания, подбор инвентаря. Разработка конструкции приспособления для контроля торцового и радиального биения зубьев круглопильных станков.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 10.03.2015Определение расчетных расходов водопотребления населенного пункта и диапазона подач насосной станции, вариантный подбор помпы. Проектирование машинного зала: разработка конструктивной схемы и компоновка оборудования, подбор гидравлической арматуры.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.06.2011Рассмотрение механизма получения биоэтанола из растительного сырья. Изучение трансформации целлюлозы в растворимые формы простых углеводов, определение оптимальных условий для протекания процесса. Исследование состава субстрата после гидролиза.
презентация [279,1 K], добавлен 19.02.2014Производство калийных удобрений на ОАО "Уралкалий". Рассмотрение основ получения хлорида калия из сильвинита методами галургии и флотации. Подбор печи кипящего слоя, расчет на прочность данного оборудования. Выбор средств для регулирования аппарата.
курсовая работа [334,2 K], добавлен 07.06.2015Разновидности каучука, особенности его применения в промышленности и технологии изготовления. Влияние введения дополнительных ингредиентов и использование вулканизации при изготовлении каучука на конечные свойства продукта. Охрана труда при работах.
дипломная работа [220,4 K], добавлен 20.08.2009
