СОВРЕМЕННЫЕ БЕЗРТУТНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

СОВРЕМЕННЫЕ БЕЗРТУТНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ АЦЕТИЛЕНА Бамбетова К.В.1, Бегиева Б.М.2

1Бамбетова Карина Владимировна - студент, институт архитектуры, строительства и дизайна; Бегиева Белла Муратовна - студент, социально-гуманитарный институт,

Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, г. Нальчик

Аннотация: в данной статье представлены результаты анализа патентной литературы по разработкам безртутных катализаторов для проведения процесса гидрохлорирования ацетилена.

Ключевые слова: винилхлорид, гидрохлорирование ацетилена, хлорид золота.

На данный момент в России почти треть винилхлорида получают гидрохлорированием ацетилена. Существует два метода с использованием ацетилена в качестве сырья: 1. Гидрохлорирование ацетилена, где сырьем является чистый ацетилен и хлороводород; 2. Комбинированный метод, где сырье - пирогаз с содержанием ацетилена не менее 8% и хлороводород. Последний метод подразумевает проведение процесса в несколько стадий, на первой из которых происходит прямое хлорирование этилена из пирогаза до 1,2-дихлорэтана, который потом подвергается крекингу для получения винилхлорида и хлористого водорода. СН2=СН2 + С12 ^ СН2С1-СН2С1

сн2а-сн2а ^ сн2=снс1 + на

На второй стадии образовавшийся хлороводород поступает на стадию гидрохлорирования ацетилена.

СН^СН + НС1 ^ СН2=СНС1

В процессе гидрохлорирования используется катализатор, состоящий из хлорида ртути (II) на активированном угле. Хлориды ртути являются токсичными (1 класс опасности), а

также они образует с хлороводородом подвижный комплекс, который уносится с поверхности катализатора. В результате проведенного анализа было выявлено, что наиболее активными по отношению к реакции гидрохлорирования являются хлориды золота, иридия, платины и палладия (рис. 1). Так как катализаторы на основе солей золота проявили наибольшую активность, большинство патентов на тему нертутных катализаторов для гидрохлорирования ацетилена предлагают использовать в качестве действующего вещества хлориды золота [2]. С новым катализатором конверсия ацетилена и селективность процесса составили более 99,9%, выше, чем у ртутного катализатора. Недостатком этого катализатора являются быстрая дезактивация за счёт восстановления золота. Эта проблема решается путем введения различных добавок: солей меди, солей других благородных металлов, органических соединений таких, как фенантролин, тиомочевина и др. Также добавки позволяют снизить содержание золота в катализаторе, тем самым снизив его стоимость.

Соли рутения, палладия или платины в качестве добавок к катализатору проявляют стабилизирующий эффект - срок службы катализатора повышается с 200 ч без потери активности до 500 ч. С использованием этого катализатора конверсия ацетилена составляет 98%, а селективность 99%. Недостатком же данных добавок является высокая цена благородных металлов. Наиболее перспективными являются катализаторы на основе хлоридов золота и меди. Хлорид меди может катализировать реакцию гидрохлорирования и без хлорида золота, что позволяет уменьшить количество используемого благородного металла и снизить стоимость катализатора. Также добавка хлорида меди позволяет увеличить срок службы катализатора, выступая в качестве

3+ 0

стабилизатора, препятствующего восстановлению Au до Au .

О _I___i_._I_._i___I 100-■-1-'-1-'-1-■-1-'-1---1-'-1

.4 .3 -2 -1 0 1 0.8 09 1.0 1.1 1 2 1.3 1.4 1.5

Стандартный электродный потенциал металла, В Стандартный электродный потенциал металла, В

Рис. 1. Активности разных хлоридов металлов на АУ для процесса гидрохлорирования ацетилена

В качестве компонента катализатора на основе неблагородных металлов используют медь или барий. При этом конверсия ацетилена снижается до 30%. На данный момент исследованные катализаторы без добавления благородных металлов являются менее активными, чем катализаторы, содержащие золото. Наиболее перспективным является катализатор, содержащий хлориды золота и меди на активированном угле, где общее содержание металлов 3% мас., а соотношение Au:Cu = 1:5. Данный катализатор является более активным, безопаснее ртутного (класс опасности 3-й, а у ртутного - 1-й) и имеет возможность регенерации.

Список литературы

1. Флид М.Р. Состояние и перспективы развития производства винилхлорида - мономера для получения ПВХ. В сб. Тезисы Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы теоретических основ производства хлорорганических продуктов". Баку, 1975. С. 64-66.

2. Davies C. Gold Catalysts for the Hydrochlorination of Acetylene: автореф. дис. ... канд. наук / C. Davies, 2012. 160 с.