"Научный аспект №1-2019" - Естественные науки
УДК 54
Каталитическая парофазная гидратация ацетилена
Фозилов Садриддин Файзуллаевич – доктор технических наук, профессор кафедры Технологии нефтегазохимической промышленности Бухарского инженерно-технологического института.
Файзуллаев Нормурод Ибодуллаевич – доктор технических наук, профессор кафедры Химии Самаркандского государственного университета.
Фозилов Хасан Садриддин угли – студент Бухарского государственного университета.
Содикова Мухаё Муратовна – преподаватель кафедры Химической технологии Бухарского инженерно-технологического института.
Аннотация: Изучены реакции каталитической гидратации ацетилена в присутствии полифункциональных нанокатализаторах, а также влияние различных факторов на процесс. На основании полученных данных предложен механизм реакции гидратации ацетилена на полифункциональных нанокатализаторах.
Ключевые слова: Получение, ацетон, температура, гидратация, осадок, метод, пар, ацетальдегид, гибрид.
Получение ацетона из ацетилена в одну фазу путем пропусканием смеси ацетилена с водяном паром над катализаторами при высокой температуре несомненно представляет значительный практический и теоретический интерес [1].
Исходя из этого нами была изучена процесс гидратации ацетилена с получением ацетальдегида, ацетона или их смеси в присутствии смешанных полифункциональных катализаторов [2].
Золь-гель технология-это одним из способов получения нанокатализаторов основанный на синтезе из коллоидных частиц неорганических и неоргано–органических гибридных материалов.
Применение в нефтехимическим синтезе золь-гель метод может обеспечить получение кристаллических наночастиц и понизить температуру синтеза однофазного продукта. Поэтому в настоящие время актуальными являются исследования, посвященные синтезу нанокатализаторов для нефтехимического синтеза.
Синтез нанокатализатора состава: (ZnO)x ∙ (V2O5)y ∙ (Fe2O3)z осуществлялся путем осаждения геля из водных растворов исходных компонентов с последующей высокотемпературной обработкой полученного осадка. Исходными компонентами являлись нитраты цинка, железа и окситрихлорид ванадия. В качестве осадителя использовалась однозамещенный фосфорнокислый аммоний и гидроксид аммония.
Рентгенографические исследования фазового состава катализатора проводили на дифрактометре ДРОН-3М (СиКα – изучение с графитовым монохроматором на дифрагированном излучении).
Нами было проведено 20 опытов с различными нанокатализаторами с целью получения ацетона прямой гидратацией ацетилена. Лучшие результаты были получены с катализаторами состава: (ZnO)x ∙ (V2O5)y ∙ (Fe2O3)z.
Реакции каталитическая гидратация ацетилена проводили реакционной стеклянной трубке диаметром - 2 см, длина слоя катализатора- 60 см и объём катализатора- 90 см3 (истинная объём катализатора-25 см3).
В результате проведенных экспериментов выбран эффективный катализатор, обладающий высокий активностью, селективностью, производительностью и стабильностью действия. Разработанный катализатор в течение длительного времени сохраняет свою активность. Было изучено влияние температуры, соотношения вода:ацетилен, объемной скорости, состава катализатора на выход целевых продуктов и степень конверсии ацетилена.
Предложен стадийный механизм гидратация ацетилена в присутствии катализатора:
Образования ацетона может быть выражено следующим суммарным уравнением:
2C2H2 + 3H2O → CH3COCH3 + 2H2 + CO2
Нам представляется наиболее вероятным следующее толкование механизма реакции: в первую фазу происходит гидратации ацетилена с образованием ацетальдегида:
C2H2 + H2O → CH3CHO
который реагирует с водяной паром, образуя ацетон:
2CH3CHO + H2O → CH3COCH3 + 2H2 + CO2
Образование уксусной кислоты, вероятно идет через стадию образования этилацетата и может быть выражено следующим суммарным уравнением:
CH3CHO + H2O → CH3COOH + H2
Часть образующейся уксусной кислоты превращается в ацетон с выделением CO2 и H2O:
2CH3COOH → CH3COCH3 + CO2 + H2O
На основе кинетического уравнение осуществлена оптимизация процесса синтеза ацетона из ацетилена: T = 4250C; 60 л/час; = 440 г. При оптимальных условиях получен ацетон с выходом 86,4%, при конверсии ацетилена 94,8%.
Выведено кинетическое уравнение, адекватно описывающие экспериментальные результаты во всем изученном диапазоне изменение параметров, определены его константы.
Список литературы
- Темкин О.Н., Шестаков Г.К., Трегер Ю.М. Ацетилен: Химия, механизм реакции, технология. -М: Химия. 1991.-416 С.
- Юсупов Д., Файзуллаев Н.И., Ширинов Х.Ш., Коротоев А.К., Умирзаков Р.Р. //Химическая промышленность. 2002. №7.