В осадитель (5) заливается бидистиллят (конденсат) или маточный раствор, включается мешалка, рН-метр, открывается подача конденсата в рубашку осадителя, температура доводится до 70 °C. Подачей раствора соды рН системы доводится до 6,8±0,2, после чего одновременно сливаются подогретые до 75−80 °С растворы азотнокислых солей и карбоната натрия. В процессе осаждения непрерывно контролируются значения рН среды и температуры. Регулируя подачей раствора соды, рН поддерживается в пределах 6,5−6,9. Температура поддерживается в пределах 70−75 °С путем регулирования подачи острого пара в барботеросадителя. Отклонение от необходимых значений рН и температуры ведет к снижению качества готового продукта. За 30 мин до конца осаждения в реактор добавляется 100 г вольфрамата аммония, за 20 мин до конца осаждения в осадитель загружается 1,5 кг графита. Общее время осаждения составляет 2,5−3,0 ч. К концу осаждения рН доводится до 7,0−7,3 и пульпа насосом (6) сразу подается на фильтрование. Фильтрование пульпы и промывка осадка. Для фильтрования суспензии установлены два камерных автоматических фильтр-пресса (7) марки ФПАКМ-25−45.Работа фильтр-пресса: при сжатии плит суспензия поступает через коллектор подачи в камеры фильтрования, жидкая фаза проходит через ткань «Бельтинг», уложенную в два слоя, и перфорированное сито в камеру сбора фильтрата, затем в коллектор слива. Твердая фаза промывается конденсатом при температуре 70−90 °С, который сбрасывается в бак маточника. Промывка продукта длится 2,0−3,5 ч до отрицательной реакции на ионы NO^ в промывной воде. После промывки масса отжимается с помощью диафрагмы и просушивается сжатым воздухом, имеющим температуру 60−90 °С. Пресс разжимается, лента движется, в местах перегиба ленты установлены ножи для снятия осадка.
Время фильтрования 20−30 мин при давлении 0,1−0,3 МПа. Осадок разгружается в приемные бункеры емкостью 0,25 м (на технологической схеме не показаны). Влажность пасты 50−60%.Выход продукта за одну операцию осаждения — фильтрования по данной технологической схеме с использованием соответствующего оборудования составляет 400−500 кг пасты или в пересчете на готовый продут 100−150 кг. Сушка и прокаливание катализаторной массы. Эта стадия осуще-ствляется в несколько последовательных операций:
загружается сырая катализаторная масса в камеру сушилки (8), проверяется система на герметичность в течение 4−5 ч;разогрев и сушка катализаторной массы производится при тем-пературе воздуха на входе в сушилку 120−150 °С в течение 15−30 ч до достижения температуры во всех слоях катализаторной массы не менее 100 °C;разогрев катализаторной массы до температуры 290−310°С в среде циркулирующего воздуха и выделяющихся газообразных продуктов разложения со скоростью менее 50 °С/ч. Время разогрева массы 10−18 ч;прокаливание катализаторной массы при температуре 290−310 °С в течение 8 ч;охлаждение катализаторной массы со скоростью не более 60 °С/ч в течение 5−8 ч. Измельчение и таблетирование катализаторной массы. Выгрузка катализаторной массы из сушилки (8) осуществляется пневмотранспортом через мельницу-измельчитель (9) в промежуточный бункер-накопитель (10).Для получения готового продукта применяются таблетирующие машины (11) фирмы «Хорн», марки В2М/8 (II). Режим работы машины подбирают таким, чтобы таблетки имели прочность на раздавливание по образующей 1,0−2,0 МПа, высота таблеток составляла 4−6 мм [9]. Во время таблетирования следят за тем, чтобы таблетки имели совершенно гладкую боковую поверхность. При изношенных матрицах и пуансонах на таблетках появляются трещины и царапины. Затаривание готового продукта. Готовый продукт упаковывают в стальные бочки емкостью до 200 литров, внутренняя поверхность которых окрашивается бесцветным бакелитовым лаком. Восстановление катализатора.
Восстановление медьсодержащих катализаторов сложнее, чем восстановление высокотемпературных цин-кхромовых катализаторов, так как необходимо перевести оксид меди II в каталитически активную форму. При восстановлении СuO переходит в Сuи CuO, тонко диспергируемые на поверхности структурообразователя. Установлено, что каталитически активной формой являются ассоциаты, содержащие два и более ионов Сu+. Отсюда следует, что полученную контактную массу восстанавливать необходимо очень осторожно, не допуская образования металлической меди. Существует несколько возможных режимов восстановления контакта, в основе которых лежит последовательность чередования стадии разогрева катализатора с выдержками при определенной температуре. Поскольку восстановление СuО протекает с выделением большого количества тепла, для сохранения высокой активности катализатора следует избегать его перегрева. Во всех случаях процесс контролируется по объему выделившейся воды. Для внеколонного восстановления используется режим, включающий три основных температурных интервала:
1.Температура 110−120 °С — сушка катализатора. На этом этапе выделяется 9−12% воды.
2.Температура 120−140 °С — медленное восстановление оксида меди II в токе инертного газа с содержанием водорода до 1% об. На этом этапе выделяется до 20% воды.
3.Температура 140−160 °С — интенсивное восстановление оксида меди II с большим количеством выделяющейся воды (60−68%).На все операции затрачивается более 70 ч. Медьсодержащие катализаторы склонны к пирофорности, поэтому перед выгрузкой катализатора его поверхность окисляется током инертного газа в присутствии водяного пара или небольшого содержания кислорода. При необходимости катализатор «формируется» в рабочей колонне в условиях подачи синтез-газа. Этот процесс называется разработкой катализатора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в данной работе кратко описан процесс разложения метанола, охарактеризованы структура и свойства применяемых в органическом синтезе катализаторов и технологическая схема и аппаратурное оформление производства. Большинство химических процессов являются процессами активированными, т. е. идут через активный комплекс, состав, строение и свойства которого определяют кинетические свойства системы — скорость реакции, её направление, влияние на неё внешних факторов и др. Катализатор — химическое вещество, ускоряющее реакцию в результате создания с реагентами или продуктами реакции промежуточного соединения — активного комплекса, но не входящее в состав продуктов реакции. Количество катализатора, в отличие от реагентов, не изменяется. Наиболее активны катализаторы на носителях. Как носитель чаще всего применяются вещества с высокоразвитой поверхностью: силикагель, асбест, уголь, алюмогель, пемза, стекло, фарфор, кизельгур и пр. Носитель применяется не только для экономии катализатора (что, кстати, немаловажно для таких катализаторов, как Pt, Pd, Ir, Ag, Au, Os), а также в качестве модификатора за счет определенного, пусть, зачастую, и слабовыраженного, промотирующего эффекта. Характерным свойством нанесенных катализаторов является неравномерность распределения активного компонента по сечению гранулы. Катализатор разложения метанола в промышленности выпускается двух марок КАТРАМ и КАТРАМ-1 и предназначается ведения каталитического процесса разложения в водометанольной смеси метанола при рабочей температуре 280оС ÷ 360оС, давлении до 6 МПа, с массовой концентрацией метанола до 5% и планируемой степенью превращения метанола не ниже 0,98 при температуре 300оС. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫКатализатор разложения метанола КАТРАН [Электронный ресурс]: Режим доступа:
http://niap-kt.ru/node/122Кинетика и катализ: сборник научных трудов. Т. 10 / Научный редактор С. Я. Курганова. — М.: [б. и.], 1982. — 243 с. Колесников И. М. Катализ и производство катализаторов.
— М.: Техника, 2004. — 400 с. Коробочкин В. В., Горлушко Д. А. Технология катализаторов. Часть 2.
Технологические схемы приготовления промышленных катализаторов Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. — 87 с. Краткий справочник физико-химических величин под редакцией К. П. Мищенко и А. А. Равделя, Л.: Химия, 1974 г. — 200 с. Кутепов A.M. и др. Теория химико-технологических процессов органического синтеза: Учеб.
для техн. вузов/A.M. Кутепов, Т. И. Бондарева, М. Г. Беренгартен — М.: Высш. шк., 2005. — 520 с. Массивный металлический катализатор [Электронный ресурс]. — Режим доступа:
http://www.ai08.org/index.php/term/6-tehnicheskiij-slovar-tom-vi, 1963;massivnyij-metallicheskiij-katalizator.xhtmlПрусенко Б. Е. Каталитические системы и процессы получения низших олефинов и крупнотоннажных продуктов на их основе. — Дис. докт. техн. наук. — М.: 1985. — 407 с. Технология приготовления катализаторов [Электронный ресурс]. — Режим доступа:
http://www.univer.omsk.su/omsk/Edu/kataliz/page4.htmlЧоркендорф И., Наймантсведрайт Х. Современный катализ и химическая кинетика. Пер. с английского. 2-е изд. — Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2010. — 504 с.
