Технологии производственные винилацетат Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

природного и доступного сырья - это весомый вклад в фундаментальную химию. Список использованной литературы:

1. Переславцева А.В., Галайко Н.В. Бетулин как источник получения противовирусных препаратов // Вестник Пермского научного центра. 2013. №3. C. 34-41.

2. Yakovleva M.P., Denisova K.S., Mingaleeva G.R., Ishmuratov G.Y., Gazetdinov R.R. Synthesis Of Optically Active Macrolides From L-Menthone Derivatives And Hydrazides Of Adipic And 2,6-Pyridinedicarboxylic Acids // Chemistry of Natural Compounds. 2018. Т. 54. № 3. С. 496-498.

3. Кузнецова С.А., Скворцова Г.П., Маляр Ю.Н., Скурыдина Е.С., Веселова О.Ф. Выделение бетулина из бересты березы и изучение его физико-химических и фармакологических свойств // Химия растительного сырья. 2013. № 2. С. 93-100.

©А.А. Денежкина, Р.Р. Газетдинов, 2020

УДК 547. 25. 057:665.652.72:541.124

Оманов Б.Ш., Хатамова М.С.

Навоий Давлат Педагогика Институти, Файзуллаев Н.И., Самарканд Давлат Университети

ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ВИНИЛАЦЕТАТ

Аннотация

В работе приведена «Золь-гель» технология создания нанокатализатора, обладающего высокими эффективностью, активностью и селективностью для каталитического ацетилирования ацетилена. Изучены текстурные характеристики катализатора состава (ZnO)x(CdO)y(ZrO2)z/ керамзит с высокой активностью. Изучены кинетические закономерности синтеза винилацетата на созданном катализаторе, рассчитан материальный баланс. Предложена усовершенствованная технологическая схема парофазного синтеза винилацетата.

Ключевые слова:

ацетилен, уксусная кислота, винилацетат, катализатор, «Золь-гель» технология, материальный баланс, технологическая схема.

Abstract

The paper presents the "Sol-gel" technology for creation of nanocatalysts, having high efficiency, activity and selectivity for the catalytic acetylating acetylene. The textural characteristics of the catalyst (ZnO)x-(CdO)y-(ZrO2)z/keramzite with high activity were studied. Kinetic objective laws of synthesis of vinyl acetate on the created catalyst were investigated, material balance calculated. In addition, advanced technologic scheme of vapor phase synthesis of vinyl acetate was offered.

Keywords:

acetylene, acetic acid, vinyl acetate, catalyst, "Sol-gel" technology, material balance, scheme.

Введение

Винилацетат (ВА) - виниловый эфир уксусной кислоты является одним из важнейших мономеров в промышленном органическом синтезе. ВА служит сырьем в производстве поливинилацетата, который в свою очередь используется для получения поливинилового спирта и поливинилацеталей, в качестве связующего полимербетона, для получения эмульсионных лаков и красок, а также клеев. ВА широко используется в производстве волокон, лекарственных средств, крове- и плазмозаменителей, а также в

процессах полимеризации в качестве эмульгатора. Также широкое применение находят сополимер ВА с винилхлоридом, этиленом, эфиром акриловой кислоты, стиролом и др. соединениями. Поэтому производство ВА растет быстрыми темпами во всем мире и достигло более 5,0 миллионом тон в год.

Одним из способов получения винилацетата является каталитический парофазный синтез на основе реакции ацетилена и уксусной кислоты:

С2Н2 + CH3COOH ^ CH2 = CHOCOCH3 В качестве катализатора чаще всего используют ацетат цинка, нанесенный на активные угли, характеризующиеся наличием макро- и мезопор. В ряде случаев существенное значение имеют и адсорбционные свойства активного угля [1].

Экспериментальная часть

Каталитическую реакцию ацетилирования ацетилена проводили в проточном реакторе при следующих оптимальных условиях: T=1800C, С2Ш:СНзСООН = 4:1, Ус2н2 =280 час-1 [1, 4-5].

Продукты реакции анализировали пламенно-ионизационным детектором газо-жидкостной хроматографией при следующих оптимальных условиях: неподвижная жидкая фаза с размерами частиц 0,250-0,315 мм в Цветохром -545, 15% нымлестосилом, стеклянная колонки 1000С, расход поступающего газа - азота 30 мл/мин.

Качественный анализ «свидетелей» и время удерживания величин параметров основан на методе сравнения; а количественный анализ рассчитан на основе метода внутренней нормализации [2, 5].

Данные по текстурным характеристикам образцов были получены на приборе ASAP 2010М в токе жидкого азота при 77,35К методом низкотемпературной адсорбции. Перед анализом образцы сушили при 1200С в течении 4 часов и сжигали при 5500С в течении 6 часов. Сопоставимая поверхность определялось методом БЭТ. Общий объём поверхности рассчитывали исходя из количества адсорбированного азота при максимальном насыщении. Распределения губки по размерам определяли методом BJH.

Результаты экспериментов и их обсуждения

Катализатор, объём которого составлял 9 см3, опускали в проточный реактор и промывали систему в токе азота со скоростью 10 л/ч в течении 15 минут. Синтез винилацетата из ацетилена проводили при нормальном атмосферном давлении при 1800С. При указанных выше условиях, срок службы катализатора составлял 2000 часов.

Синтез винилацетата в паровой фазе были опубликованы во многих работах, процесс поглощения осуществляется на активированном угле в присутствии ацетата цинка при 170-23 00С, процесс проводили при атмосферном давлении в диапазоне мольного соотношения ацетилен:уксусная кислота от 2:1 до 10:1. Частичная или полная замена ацетата цинка на ацетат кадмия приводит к повышению активности катализатора. В качестве промоторной добавки используют K2&2O7 (2% по сравнению с массой катализатора) [3-4]. Нами впервые в реакции каталитического ацетилирования в паровой фазе ацетилена, изучена каталитическая активность катализаторов, изготовленных из солей d - элементов, полученных по методу "золь-гель" (табл.1).

Таблица 1

Влияние первичных веществ на активность катализатора в реакции каталитического

ацетилирования ацетилена (Т=453К, С2ШСН3СООН = 4:1, V с2н =280 час-1, промотор: 1,8% К2СГ2О7)

№ Состав катализатора Конверсия СНзСООН, % Селективность S %

Общая По отношению винилацетату

1 ZnO/керамзит 60,0 43,0 71,1

2 ZnO:CdO/керамзит 80,6 73,5 91,2

3 ZnO:ZrO2/керамзит 51,4 38,2 74,3

4 ZnO:CdO: ZrO2/керамзит 85,4 79,8 93,4

5 ZnO:Cr2Oз/керамзит 46,2 30,6 66,2

6 Cr2Oз:CdO:ZrO2/керамзит 67,8 49,2 72,5

7 ZnO:Cr2Oз:ZrO2/керамзит 72,1 51,9 72,0

8 ZnO:Fe2O3:Cr2O3: /керамзит 70,9 48,0 67,7

Как видно из таблицы 1, катализатор (№4) содержащий оксиды цинка, кадмия, циркония обладает высоким выходом и селективностью.

В интервале температур 150-240оС при участии катализатора №4 изучена реакция винилирование уксусной кислоты (С2Н2:Ш3ТООН 4:1, Ус^ = 280 час"1, kat № 4.

Таблица 2

Влияние температуры на выход реакция ацетилирования ацетилена

(Т=180оС, С2Н2:СНзСООН=4:1, Vc2h2 =280 соат-1 кат № 4)

№ Температура, 0С Конверсия СН3СООН,% Селективность

Общий По отношению к винилацетату S %

1 150 58,4 40,5 69,3

2 165 72,5 59,8 82,5

3 180 85,4 79,8 93,4

4 195 90,2 78,4 86,9

5 210 92,8 73,5 79,2

6 225 94,9 65,4 68,9

7 240 96,8 55,8 57,6

Из таблицы 3 видно, что с повышением температуры процент конверсии увеличивается. При температуре 250 ° конверсия практически полная.

Применение неочищенного ацетилена не оказало заметного влияния на начальный процент конверсии уксусной кислоты. Наличие сорбционно-активной поверхности в реакционной зоне может обусловливать сорбцию контактной массой обычных примесей к ацетилену и тем уменьшать до известного предела влияние на их реакцию.

Выводы

А также приведены результаты исследований по влиянию факторов (температуры, загрузки катализатора, расходов газовой смеси, параметров контактного аппарата) на степень конверсии реагентов в процессе парофазного синтеза ВА в присутствии ацетата цинка (кадмия) на керамзите.

В работе приведены способы приготовления контактной массы, показана возможность регулирования активности катализатора и увеличения длительности его работы путем постепенного ступенчатого подъема температуры реакции.

Список использованной литературы:

1. Темкин О.Н., Шестаков Г.К., Трегер Ю.М.. Ацетилен: Химия, механизм реакций, технология, М: Химия, 1991. С.416.

2. Temkin O.N., Abanto-Chavez X.Y., Xoang Kim Bong // Kinetics and catalysis. 2000. T. 41. №3 P 136-138.

3. Romensky AV, MostovayaE..Xim. prom-t Ukraini. 2005. №3 P 50-52.

4. D. Kumar, M. S. Chen, andD. W. Goodman, "Synthesis of vinyl acetate on Pd-based catalysts," Catalysis Today, vol. 123, no. 1-4, pp. 77-85, 2007.

5. Feng_Wen Yan, Cun_YueGuo, Fang Yan, Feng_Bo Li, Qing_LiQian, Guo_Qing Yuan.

Vinyl acetate formation in the reaction of acetylene with acetic acid catalyzed by zinc acetate supported on porous carbon spheres. // Журналфизическойхимии. -2010, -T. 84. - № 5. -P. 896-901

6. Хоанг Ким Бонг, Фомичева Т.В., Шестаков Г.К., Темкин О.Н. //Журн. Прикл. Химии. 1997. Т.20. № 11. С.1782

7. Хоанг Ким Бонг, АбантоЧавез Х.Й., Ныркова А.Н. Шестаков Г.К., Темкин О.Н. // Журн. прикл. химии. 1998. Т. 71. №1. С.92

8. Романчук С В., Махлин В.А. // Кинетика и катализ. 1995. Т. 36. № 2 С. 303-310

©Оманов Б.Ш., Файзуллаев Н.И., Хатамова М.С., 2020 ~ 12 ~