О повышении производительности и срока службы катализатора на производстве хлористого винила
Красильникова Клавдия Фёдоровна,
кандидат химических наук, доцент кафедры технологии органического и нефтехимического синтеза,
Богданова Алёна Витальевна,
магистрант.
Волгоградский государственный технический университет.
Хлористый винил – один из важнейших мономеров, широко применяемых для получения разнообразных полимерных материалов. При полимеризации в присутствии перекисей дает поливинилхлорид. В настоящее время более 30 % производимых во всем мире пластмасс получают из поливинилхлорида, что говорит о больших объемах производства мономера.
Довольно широкая сфера применения хлористого винила обуславливает повышенный спрос на хлористый винил мономер и довольно большие объемы производства, из-за огромного и возрастающего спроса на полимеры и сополимеры винилхлорида.
Изучен процесс производства хлористого винила методом гидрохлорирования разбавленного ацетилена на ОАО «Каустик». При производстве винилхлорида из разбавленного ацетилена, в состав исходного сырья входит большое количество сопутствующих газов, в том числе этилен, поэтому необходимо применение селективного сулемового катализатора, который, несмотря на свою токсичность и нестабильность, является единственным на данный момент в промышленности. Это связано, прежде всего, с большой активностью катализатора.
Сулемовый катализатор, содержащий 10-15 мас. % хлорида ртути и носитель активированный уголь – остальное, недостаточно стабилен, что обусловлено высокой летучестью хлорида ртути при температурах процесса, начиная от 180 °С [3].
Печать организации для документов без документов с доставкой по Москве и области pe4ati.su новостей дома, сообщайте о неполадках онлайн rabothii-dom-moscow.ru
Согласно патенту 1649711 катализатор, содержащий хлорид ртути (II), углеродсодержащий носитель, полученный термообработкой при 450-650 °С в среде углеводорода, повышает производительность и срок службы катализатора. В качестве углеродсодержащего носителя он содержит мезопористый модифицированный углеродом γ-оксид алюминия при следующем содержании компонентов, мас. %: хлорид ртути (II) 5,0 – 10,0; углерод 4,5 – 26,0; указанный γ-оксид алюминия – остальное.
Катализатор по изобретению позволяет увеличить более чем в 1,5 раза, конверсию ацетилена и съем винилхлорида с единицы массы активного компонента по сравнению с прототипом, т.е. увеличивает единичную мощность реактора гидрохлорирования ацетилена. Кроме того, использование предлагаемых катализаторов позволит вести процесс гидрохлорирования в более «мягких» условиях, что снизит дезактивацию катализатора вследствие уменьшения сублимации хлорида ртути (II) и восстанавливаемости ионов ртути (II).
Повышенная механическая прочность носителя наряду с уменьшением дезактивации вследствие пониженной восстанавливаемости и сублимации, хлорида ртути (II), увеличит срок службы катализатора и улучшит экологическую обстановку [1].
Предлагаемый катализатор превосходит по своей стабильности известный ртутный катализатор и обладает достаточно высокой активностью и селективностью на протяжении всего опыта.
При газофазных процессах из-за низкой плотности газов процесс рентабелен лишь при малой продолжительности реакции, не превышающей нескольких секунд. С этой точки зрения, чаще всего наиболее благоприятен гидродинамический режим идеального вытеснения. Приближение к нему обычно достигается при проведении процесса в узких длинных аппаратах [2].
Обеспечение заданной температуры в реакционной зоне, наиболее важная и трудная задача при конструировании промышленного реактора для проведения гетерогенно-каталитических процессов. В нашем случае процесс гидрохлорирования ацетилена является сильно экзотермическим, следовательно, для поддержания температуры в реакторе на заданном уровне необходимо снимать тепло. Интенсивность массопередачи к внешней поверхности зерен катализатора зависит от конструкции контактного аппарата. Ее можно повысить, увеличив линейную скорость потока [2].
Для проведения процесса гидрохлорирования ацетилена в газовой фазе наиболее подходящим будет кожухотрубный реактор с неподвижным зернистым слоем катализатора. Он представляет собой теплообменник, в трубках которого находится катализатор. В рассматриваемом процессе регулирование температуры и отвод тепла обеспечиваются паровым конденсатом, который циркулирует в межтрубном пространстве.
Реактор, работающий на промышленном аналоге, полностью соответствует всем требованиям, предъявленным к аппарату для получения винилхлорида на новом катализаторе. Поэтому совершенствование не потребует изменений в его конструкции, что подтверждают результаты поверочного расчёта реактора. Данное усовершенствование предлагается для внедрения в условиях предприятия-аналога.
Литература
1. Катализатор для синтеза винилхлорида и способ его приготовления: пат. 1649711 Российская Федерация: МПК В 01 О 27/138, 21/18, 21/04, 37/02, С 07 С 21/06 / Н.А. Прокудина, В.В. Чесноков, Р.А. Буянов, Б.П. Золотовский, Л.Н. Елесина, В.Г. Енакаева, В.Ф. Тарасов; заявитель и патентообладатель Институт катализа СО АН РАН: Волгоградское производственное объединение «Каустик». - № заявл. 04.05.1989; опубл. 30.10.1994; Бюл. №20.
2. Расчеты химико-технологических процессов: учебное пособие для вузов / А.Ф. Туболкин [и др.]; под ред. И.П. Мухленова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1982.- 248 с.
3. Флид М.Р., Трегер Ю.А. Винилхлорид: химия и технология. В 2-х кн. Кн.1 – М.: «Калвис», 2008. – 584 с.
Поступила в редакцию 04.02.2013 г.