Інтенсифікація гомогенно-каталітичного окиснення етилбензолу

Abstract

Дисертація присвячена інтенсифікації процесу гомогенно-каталітичного окиснення етилбензолу – з метою отримання сировини для подальшого одержання стиролу, синтетичних смол, фармакологічних препаратів да цілої низки інших важливих продуктів. Встановлено, що створення нових полікомпонентних каталітичних систем та поєднання їх застосування з ультразвуковою обробкою реакційної суміші дозволяє підвищити техніко економічні показники процесу рідиннофазного гомогенно-каталітичного окиснення етилбензолу, не потребуючи при цьому внесення значних змін у вже існуючі технологічні схеми. Вперше досліджено вплив індивідуальних модифікаторів на процес термічного окиснення етилбензолу. Встановлено, що вплив поліетиленгліколю (з молекулярною масою 1000) та хромоксану, при використанні у якості добавок до основного каталізатора, пов’язаний як з утворенням каталітичних комплексів [каталізатор – добавка – субстрат] так і з природою добавок. Присутність поліетиленгліколю впливає на збільшення стадій зародження та передачі ланцюга, хромоксану – на формування вторинних продуктів реакції. Досліджено вплив ультразвукової обробки реакційної суміші. Показано, що застосування створених каталітичних систем дозволяють збільшити продуктивність реакційного об'єму, селективність за цільовими продуктами окиснення, зменшити час проходження процесу окиснення. Вище перераховані дослідження лягли в основу створення принципових технологічних схем одержання гідропероксиду етилбензолу та ацетофенону. Диссертация посвящена исследованию интенсификации процесса жидкофазного гомогенно-каталитического окисления этилбеэтилбезола до гидропероксида этилбензола и ацетофенона с целью создания новых высокоэфективных каталитических систем на основе промышленных катализаторов. Впервые проведены исследования влияния присутствия индивидуальных модификаторов на процесс термического жидкофазного окисления этилбензола. Определено, что уже при мягких условиях (373 К и 0,1 МПа), присутствие в реакционной смеси полиэтиленгликоля с молекулярной массой 1000 (ПГ) оказывает эффект сопоставимый с эффектом промышленых катализаторов (при тех же условиях проведения процеса). При условиях близких к промышленным (403К и 0,4 МПа) влияние модификаторов сохраняется. Исследовано влияние поликомпонентных каталитических систем на основе промышленых катализаторов окисления (нафтената кобальта и ацетата кобальта). Показано что использование бинарной каталитической системы НК – ПГ позволяет увеличить конверсию ЭБ до 5,35% (2,75% при использовании чистого НК) при повышении селективности по ГПЭБ до 36% (29% при использховании чистого НК). На основе полученных данных можна сделать вывод, что влияние ПГ на прохождение процеса окисления связано во-первых с влиянием на начальные стадии процеса (увеличение количества реакций зарождения и передачи цепи), а во-вторых с формированием активного каталитического комплекса [НК – ПГ – субстрат]. Использование бинарной каталитической системы АК – Х позволяет увеличить конверсию ЭБ на 2% (с 17,5% до 19,5%) с сохранением селективности по АФ 85,5%. Влияние присутствия Х на прохождение процеса окисления также связано с двумя факторами. Во –первых – Х влияет на увеличение скорости процесов получения вторичных продуктов окисления (прежде всего АФ), а во –вторых – формирование комплекса [АК – Х – субстрат] способствует прохождению процеса прямого окисления ЭБ в АФ без промежуточной стадии образования ГПЭБ. Проведены физико-химические исследования влияния ультразвуковой оброботки реакционной смеси на технико-экономические показатели процеса жидкофазного окисления этилбензола. с целью объяснения эффективности созданных каталитических систем. Показано, что использование УЗО, при проведении окисления в присутствии индивидуального АК, приводит к повышению коверсии ЭБ на 6% (с 17,5% до 23,5%) при селективности по ацетофенону – 89%. Совместное использование бинарных каталитических систем и УЗО демонстрирует небольшое снижение технико-экономических показателей процеса окисления, по сравнению с экспериментами проведенными без УЗО смеси. Такие результаты объясняются двойственным влиянием УЗО на прохождение процеса. С одной стороны энергия ультразвуковых колебаний повышает количество реакций зарождения и передачи цепи, с другой – способствует распаду каталитических комплексов [катализатор – добавка – субстрат]. Обоснована возможность практического использования созданных каталитических систем. Показано, что испольсование созданых каталитических систем позволяет увеличить продуктивность реакционого объема, повысить конверсию ЭБ ы селективность получения основных продуктов (прежде всего ГПЭБ и АФ). На основе проведеных исследований были предложены принципиальные технологические схемы получения гидропероксида этилбензола и ацетофенона. Dissertation is devoted to intensification of homogeneous catalytic oxidation of ethylbenzene - in order to obtain material for further reception of styrene, synthetic resins, pharmaceutical preparations and other important products. It was found that the creation of new multicomponent catalytic systems and combining them with the usage of ultrasonic treatment of the reaction mixture can improve the technical and economical parameters of the ethylbenzene homogeneous liquid-phase catalytic oxidation process, while not requiring significant changes in the existing technological schemes. For the first time the influence of individual modifiers on the process of thermal oxidation of ethylbenzene was investigated. It was found that the effect of polyethylene glycol (molecular weight of 1000) and Chromoxan, when used as a supplement to the basic catalyst is associated with formation of catalytic complexes [catalyst - additive - substrate] and the nature of additives. The presence of polyethylene glycol effects on stages of initiation and chain transfer, Chromoxan - at formation of secondary reaction products. The effect of ultrasonic treatment of the reaction mixture was investigated. It is shown that the application of established catalytic systems can increase the efficiency of the reaction volume, the selectivity for the desired products of oxidation, reduce the time of process. The above listed studies formed the basis for creation of a fundamental technological scheme of ethylbenzene hydroperoxide and acetophenone production.