Слайд 1Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
© МИТХТ, 2003
Слайд 2Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Оксиды олефинов
используются при промышленном производстве
поверхностно-активных веществ,
пластификаторов,
антифризов и
полиуретанов.
В промышленном масштабе освоено производство оксидов этилена и пропилена.
На получение оксида этилена в мире расходуется 16—20% всего производимого этилена. Суммарные мировые мощности в 1995 году составили около 12 мнл. т/год.
Производство оксида этилена является одним из наиболее динамично развивающихся. Так, например. в США в 1992 г. мощности по производству этого продукта составили 2800 тыс.т/год, а в 1995 г. — уже 3975 тыс.т/год. В Японии соответственно 600 и 880 тыс.т/год.
Слайд 3Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Слайд 4Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Получение оксидов
олефинов
хлоргидринным способом
Слайд 5Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Слайд 6Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Слайд 7Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
В качестве
катализатора на всех производствах оксидов олефинов используется серебро с промотирующими
и структурообразующими добавками, нанесенное на пористый корундовый носитель в виде шариков или колец.
CH2=CH2 + 1/2O2 → C2H4O + 121,5 кДж/моль,
сопровождается полным окислением этилена
CH2=CH2 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O + 1383 кДж/моль
При более высоких температурах проявляется реакция полного окисления окиси этилена
C2H4O + 2,5O2 → 2CO2 + 2H2O + 1257 кДжмоль
Слайд 8Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Слайд 9Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Слайд 10Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
В общем
случае экспериментальные данные хорошо описываются выражением:
кажущиеся порядки по исходным реагентам
составляют от 0 до 1 (по экспериментальным данным n1 = 0 ÷ 0,45, n2 = 0,55 ÷ 1).
Слайд 11Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Как правило
селективность серебра без добавок не превышает 45—50%, в то же
время она зависит в основном от наличия на поверхности электроотрицательных (хлор, сера, селен) и электроположительных (цезий, рубидий, калий) элементов. При использовании аминного метода приготовления серебряных катализаторов удалось добиться равномерного осаждения на поверхность пор носителя мелкодисперсных кристаллов серебра (0,8 — 1,5 тыс. ), содержащих промотирующие и структурообразующие добавки.
Слайд 12Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Зависимость селективности
катализаторов на носителях различной пористости
Слайд 13Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Зависимость скорости
реакции W1 и селективности S от температуры для серебряных катализаторов
с добавками Cs и Cl (1), Cs (2), Cl (3) и без промотиру-ющих добавок (4).
Слайд 14Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Чрезвычайно важное
значение для эффективного проведения процесса имеет температурный режим и степень
конверсии этилена. При постоянной степени конверсии этилена селективность падает с повышением температуры и степени конверсии этилена.
Слайд 15Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Мы имеем
дело с последовательно-параллельным характером побочных процессов
Слайд 16Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
При допущении
о равных порядках скоростей реакций парциального и полного окисления получим:
Слайд 17Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Очевидно, что
подавление побочной реакции полного окисления за счет изменения концентраций исходных
реагентов невозможно. Однако концентрацией целевого продукта можно эффективно контролировать скорость последовательного полного окисления. Действительно, промышленные процессы при получении окиси этилена обеспечивают ее концентрацию в реакционных газах на уровне 0,7—1,5%, что позволяет практически исключить последовательное окисление.
Подавление параллельной реакции полного окисления возможно при снижении температуры процесса. Это связано с тем, что энергия активации реакции полного окисления на 21—24 кДж/моль выше, чем для целевого процесса. Следовательно, при снижении температуры уменьшается, а дифференциальная селективность растет.
Слайд 18Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Воздушный вариант
производства ОЭ
Слайд 19Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства оксидов олефинов
Кислородный вариант
синтеза ОЭ окислением этилена