CC BY
33
Средняя концентрация в потоке, выходящем из аппарата, рассчитывается по следующей формуле:
3
'с -(1 - у2)ау
С», = ^--(15)
-2 -
J (1
(1 - Y 2) dY 0
Приведенное математическое описание системы дополнительной очистки, при совместном решении с математической моделью совмещенного микрофильтрационно -десорбционного процесса, позволяет выбирать режим, в котором рассматриваемый процесс необходимо проводить. Выбор режима зависит от целей: если необходимо производить очистку от механических примесей и эмульсионной воды, то процесс можно проводить при достаточно больших производительностях- 100-250 кг/(м ч), если же требуется высокая степень очистки от растворенной воды и газов, то процесс проводят при 25-100 кг/(м ч).
Работа выполнена в РХТУ им. Д.И. Менделеева при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №06-03-32963а)
Список литературы
1. Дмитриев Е.А. Способ регенерации трансформаторного масла и устройство для его осуществления./ Дмитриев Е.А., Трушин А.М., Зимин И.В., Кабанов О.В., Прохорова Т.В.- Патент РФ №2071972 // Б.И. 1997. №2.
2. А.Д. Полянин Справочник по точным решениям уравнений тепло - и массоперено-са/ А.Д. Полянин, А.В. Вязьмин, А.И. Журов, Д. А. Казенин М.: Факториал, 1998. 367 с.
3. А.М. Кутепов Химическая гидродинамика: справочное пособие/А.М. Кутепов, А.Д. Полянин, З.Д. Запрянов, А.В. Вязьмин, Д. А. Казенин.- М.: Квантум, 1996. 336 с.
4. Rotem Z. Exact solution for diffusion to flow down an incline/ Rotem Z., Neilson, J. E. // Can. J. Chem. Eng. 1969. Vol. 47. P. 341-346.
УДК 542.941.4
И.Н. Татаринова, А.В. Беспалов, А.И. Козлов, В.Н. Грунский Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИАМИНОБЕНЗАНИЛИДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЛОЧНЫХ ВЫСОКОПОРИСТЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
The new technology of reception triaminebensanilid by recovery trinitrobensanilid with use of block high- porous cellular catalyst is developed. It is shown, that use of the stationary catalyst possesses a number of advantages before use powder- like one, namely the technology of reception becomes simpler, is prevented destructions of the catalyst, purer end- products turns out.
Разработана новая технология получения триаминобензанилида восстановлением тринитробен-занилида с использованием блочного высокопористого ячеистого катализатора. Показано, что использование стационарного катализатора обладает рядом преимуществ перед использованием порошкообразного, а именно упрощается технология получения, предотвращается разрушение катализатора, получается более чистый целевой продукт.
2',4',4- триаминобензанилид (ТАБА) широко используется при синтезе высокопрочных волокон, при производстве красителей и других органических соединений.[1].
Как правило, ТАБА получают каталитическим восстановлением соответствующих по-линитросоединений [2].
В промышленных условиях распространено каталитическое жидкофазное восстановление 2',4',4- тринитробензанилида (ТНБА) в воде на нанесённом палладийсо-держащем катализаторе. Катализатор содержит не более 0,55 масс. % палладия, не более 0,55 масс % железа и не более 1,0 масс % никеля. Катализатор содержит палладий, нанесённый из раствора хлоргидрокомплексов палладия. В качестве носителя для катализатора используют порошкообразные угли различных марок, оксид алюминия, цинка и т.д. Процесс ведут при температуре не выше 130 оС и давлении водорода не выше 1,5 МПа, используя при этом концентрацию исходного вещества (2',4',4 тринит-робензанилида) в водной суспензии, позволяющую получить после восстановления в области температур до 130 оС раствор ТАБА, что служит необходимым условием для отделения суспендированного катализатора от катализата гидрирования.
Применяемая в настоящее время промышленная технология каталитического жидкофазного восстановления 2',4',4- тринитробензанилида (ТНБА) представлена на рис. 1 и имеет следующие недостатки:
• сложность технологического процесса, связанная с отделением катализатора от катализата восстановления, из которого при постепенном охлаждении и перемешивании кристаллизуется и выделяется фильтрацией (горячей вакуумной или под давлением) целевой продукт;
• в результате перемешивания водной суспензии нитросоединения и катализатора с числом оборотов мешалки 2800 в минуту происходит разрушение катализатора, в конечном итоге, загрязняющего целевой продукт;
• безвозвратные потери палладия (до 50 %) в процессе фильтрации, что повышает значительно себестоимость ТАБА, так как стоимость ТАБА определяется в основном стоимостью катализатора;
• продолжительность реакции восстановления составляет в зависимости от типа промышленных реакторов, где осуществляется восстановление ТНБА, до 140 минут.
Поэтому на сегодняшний день в производстве ТНБА поставлены следующие задачи:
• упростить технологический процесс, а именно ликвидировать стадию отделения катализатора от катализата восстановления;
• предотвратить разрушение катализатора,
• избежать безвозвратных потерь драгоценного металла - палладия;
• получить более чистый целевой продукт;
• уменьшить продолжительность реакции восстановления;
• увеличить срок службы катализатора.
Решить поставленные задачи возможно используя палладийсодержащий катализатор, нанесенный на блочный высокопористый носитель, полученный путем нанесения шликера на пенополиуретан (ППУ) с последующим обжигом [3]. Таким образом, получали блочный высокопористый ячеистый материал (а- А1203) с пористостью не ниже 70- 95 %, который использовали в качестве носителя катализатора. Полученный носитель, имеет высокую аэро- и гидропроницаемость, обладает более высоким коэффициентом внешнего массообмена по сравнению с носителями сотовой структуры. Носитель модифицируют, создавая активную подложку, пропитывая носитель золем (у-А1203). Каталитически активный компонент катализатора - палладий наносят на высокопористый ячеистый носитель методом пропитки из растворимых солей палладия (нитрата палладия). Термообработку нанесенного слоя нитрата палладия проводят при температуре 450 оС. Восстановление оксида палладия до металла осуществляют молекулярным водородом при температуре 50..55 оС.
Новые блочные высокопористые ячеистые катализаторы были испытаны в нефтехимическом синтезе, в том числе, при очистки отходящих газов от легколетучих органических веществ (фенол, ксилол, толуол, бутанол) [5], в каталитическом жидкофаз-ном восстановлении ТНБА c получением ароматических полиаминосоединений [6-10].
Жидкофазное восстановление ТНБА проводили в реакторе с реакционной зоной, заполненной блочным высокопористым ячеистым катализатором, в присутствии воды (или парового конденсата, или органического растворителя). После процесса гидрирования блочный высокопористый ячеистый катализатор подвергали регенерации. Число регенераций блочного высокопористого ячеистого катализатора достигает пятидесяти и более без потери его первоначальной активности.
Технологическая схема получения ТАБА с использованием новых блочных высокопористых ячеистых катализаторов в каталитическом жидкофазном процессе восстановления представлена на рис. 2. Использование новой технологической схемы с использованием катализатора, нанесенного на блочный ячеистый носитель, имеет ряд преимуществ перед использованием технологической схемы, применяемой в настоящее время.
Рис. 1 Технологическая схема с использованием насыпного катализатора
Рис. 2 Технологическая схема с использованием катализатора, нанесенного на блочный
ячеистый носитель
Использование нового катализатора:
• упрощает проведение технологического процесса: ликвидируется стадия фильтрации катализатора от катализата восстановления;
• предотвращает разрушение катализатора,
• изменились условия восстановления: значительно снизилось давление с Р=1,0- 1,8 МПа (катализатор на угольном носителе) до Р=0,5- 1,0 МПа (катализатор на блочном ячеистом носителе);
• приводит к отсутствию безвозвратных потерь драгоценного металла -палладия.
Кроме того, получается более чистый целевой продукт; уменьшается продолжительность реакции; увеличивается срок службы катализатора.
После выполненных испытаний эрозия блочного высокопористого ячеистого катализатора отсутствует. Об этом можно судить по прозрачности реакционной массы и, как следствие этого: перед выполнением анализов на содержание компонентов реакционной массы не требовалось дополнительной фильтрации.
Использование нового катализатора, также, значительно снижает себестоимость ТАБА, так как стоимость ТАБА (2',4',4- триаминобензанилида) определяется в основном стоимостью катализатора, применяемого для жидкофазного гидрирования. Эксперименты и расчёты показывают, что регенерация блочного палладиевого катализатора обходится дешевле в 3 раза и более, чем регенерация катализатора на порошкообразном угольном носителе, и в 10 раз дешевле, чем приготовление свежего, число регенераций блочного катализатора может достигать 50 и более; отсутствуют дополнительные потери палладийсодержащего катализатора, поскольку ликвидируется стадия фильтрации катализатора от реакционной смеси.
Список литературы
1. Патент №2233700. РФ, опуб. 10.08.2004
2. Джолдасова Ш.А. Восстановление тринитробензанилида на палладиевом катализаторе/ Ш.А. Джолдасова, Л.А.Соколова, Ф.Б.Бижанов // Известия АН КазССР, Серия химическая. 1984.- №5. - С.26- 28.
3. Патент №2288911. РФ, опублик. 11.12.2006
4. Анциферов В.Н. Проблемы порошкового материаловедения. Часть II. Высокопористые ячеистые материалы / В.Н.Анциферов, А.М.Беклемышев, В.Г.Гилев, С.Е.Морозова, Г.П. Швейкин. - Екатеринбург: УрО РАН, 2002. - 262с.
5. Макаров А.М. Композиционные высокопористые ячеистые материалы в каталитических технологиях очистки газовых выбросов промышленности / А.М. Макаров // Экология и промышленность России. - 2006. -апрель. - С. 8-9, 46.
6. Козлов А.И. Жидкофазное восстановление 2',4',4- тринитробензанилида на блочном ячеистом катализаторе/ А.И.Козлов, И.Н.Татаринова, А.В.Беспалов, В.Н. Грунский // Химическая промышленность сегодня. - 2006. - №6. - С.18- 20.
7. Козлов А.И. Каталитическое жидкофазное гидрирование тринитробензанилида. Влияние температуры и давления / А.И.Козлов, И.Н.Татаринова, А.В.Беспалов, В.Н. Грунский // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. - 2005. - Т.XIX, №2 (50). - С. 85- 87.
8. Козлов А.И. Каталитическое жидкофазное гидрирование тринитробензанилида. Влияние концентрации и растворителя на реакцию гидрирования / А.И.Козлов, И.Н.Татаринова, А.В.Беспалов, В.Н. Грунский // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр- Т.XIX, №2 (50). - С.87- 90.
9. Татаринова И.Н. Жидкофазное каталитическое гидрирование тринитробензанилида. Влияние давления и концентрации/ И.Н.Татаринова, А.И.Козлов, А.В.Беспалов, В.Н. Грунский// Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр- Т.XX, №2 (60). -С.7- 10.
10. Татаринова И.Н. Жидкофазное каталитическое гидрирование тринитробензанилида в растворителях различной / И.Н.Татаринова, А.И.Козлов, А.В.Беспалов, В.Н. Грунский// Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр- Т.XX, №2 (60). - С.10- 12.
