Настоящая работа представляет собой обобщение результатов исследований, выполненных автором за период с 1980 по 1985 годы во Вьетнаме и за период с 1986 по 1997 годы в России. В ней решены три задачи: разработка технологии получения активированных углей (АУ) из растительного сырьяусовершенствование промышленного катализатора газофазного синтеза винилхлорида из ацетилена — HgCb, нанесенный на активированный угольусовершенствование промышленного катализатора газофазного синтеза винилацетата из ацетилена — Zn (CH3COO)2, нанесенный на АУ.
Решение первых двух задач, потребовавшее осуществления обширного комплекса научных и технологических исследований [1−10], способствовало отказу от импорта и созданию во Вьетнаме производства катализатора гидрохлорирования ацетилена. Решение третьей задачи позволило улучшить достигаемые на известных катализаторах показатели процесса газофазного гидрокарбоксилирования ацетилена 11 I |.
Усовершенствование HgCb/АУ-катализатора проводят с целью удлинения срока его службы, зависящего от качества АУ, обычно производимою из каменного угля. Изучение возможности приготовления АУ из растительных источников сырья, имеющихся во Вьетнаме (скорлупа кокосовых орехов, сахарный тростник, бамбук, сосна и др.) привело к созданию носителя [1], обеспечивающего повышенный срок эксплуатации катализатора примерно до 1 года. Основные элементы технологии получения АУ из растительного сырья и исследования их текстуры приведены в разделе (1), физико-химические исследования катализатора — в разделе (11).
Подбор носителя для катализатора 2п (СНзСОО)2/АУ — один из путей улучшения технико-экономических показателей процесса гидрокарбоксилирования ацетилена, поскольку активные угли не является инертными по отношению к ацетату цинка и сильно увеличивают его каталитическую активность [12]. Предложенный в настоящей работе способ усовершенствования катализатора ZniCH^COOVAy [II], включающий стадию окисления АУ, позволил получить образцы, превосходящие в сравнительных лабораторных испытаниях по активности и стабильности промышленные катализаторы, производимые на Северодонецком ПО «Азот» и фирмой Montecatini Technology. Технология приготовления, физико-химические свойства катализатора и кинетика реакции рассмотрены в разделе (111). В результате работы созданы основы новой технологии приготовление нанесенных на активированные угли солевых катализаторов.
I Раздел.
Основные выводы.
1. Разработана технология получения активированных углей различного назначения на основе первичных углей из растительного сырья (скорлупа кокосовых орехов (СКО), сахарный тростник (CT) и др. Впервые активированный уголь с заданными свойствами получен при невысоких температурах в процессе карбонизации (350−400°С).
2. Установлено, что активированные угли с заданными свойствами (в качестве адсорбентов и носителей) можно получить из комбинации нескольких видов растительных материалов (СКО, CT, бамбук, сосна и др.). Показано, что активированный уголь на основе скорлупы кокосовых орехов с добавками сахарного тростника имеет более развитую мезопористость, что делает его пригодным в качестве носителя солевых катализаторов (Умез-0,06−0,08 см'* г1, от парциального давления уксусной кислоты. Кривые рассчитаны по модели М> 13 (К045) парциального давления уксусной кислоты Ру&bdquoКривые рассчитаны по модели М> 6 (МА VC).
Буд.=690−780 м2-г:1). Угли, полученные без добавок сахарного тростника, обладают большей удельной поверхностью (1000−1200 м^г" 1) и могут быть использованы в качестве адсорбентов.
3. При исследовании адсорбции солей (Н§ С12 н 2п (ОАс)2) на активированных углях установлено, что гидродинамический режим процесса нанесения является важнейшим фактором, определяющим каталитическую активность и стабильность во времени полученных солевых катализаторов синтеза винилхлорида и винилацетата.
4. Получены изотермы адсорбции Н§ С12 и гп (ОАс)2 из водных растворов на различных активированных углях и определены термодинамические характеристики процессов адсорбции и режимы, обеспечивающие наибольшую активность полученных катализаторов.
5. Обнаружена экстремальная температурная зависимость удельной поверхности и каталитической активности новых катализаторов гп (ОАс)2/АУ. Величина ТММ=50°С соответствует также максимуму на зависимостях начальных скоростей адсорбции и количества адсорбированного ацетата цинка от температуры.
6. Получены экспериментальным путем изотермы адсорбции С2Н2 и НС1 на (Н§ С12/АУ) и С2Н2 и СНзСООН на (гп (ОАс)2/АУ) при различных температурах и проведена их математическая обработка. Величины адсорбции СНзСООН, С2Н2 н НС1 понижаются при увеличении температуры.
7. Проверена активность и стабильность катализаторов синтеза винилхлорида в лабораторных и промышленных условиях. Разработана новая технология приготовления ртутьсодержащего и цинкацетатного катализаторов синтеза ВХ и В А, соответственно.
8. С использованием стратегии выдвижения и дискриминации гипотез о механизмах каталитического синтеза винилацетата разработана кинетическая модель процесса на новом катализаторе и на катализаторе МАУС фирмы «Монтекатини». Предложен механизм реакции.
9. Новая технология приготовления АУ и катализатора синтеза винилхлорида прошла проверку и используется в промышленной практике Вьетнама (г. Вьети).
