Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0093

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0093
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет"
Название доклада
Разработка нанокаталитической технологии получения эпоксисоединений из биоспиртов для производства полимерных функциональных материалов.
Докладчик
Флид Виталий Рафаилович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработка малоотходных технологий получения высоковостребованных эпоксисоединений – оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола методом нанокаталитического жидкофазного эпоксидирования пропилена и его производных пероксидом водорода на силикалите титана с использованием в качестве растворителя биоспиртов С1-С4 с характеристиками продуктов, соответствующими требованиям производства полимерных функциональных материалов.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность: решение задачи импортозамещения путем создания промышленных технологий производства эпоксидных соединений как полупродуктов в производстве эпоксидных смол, не выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью;
Новизна: разрабатываемые технологии получения эпоксидных соединений с использованием пероксида водорода не имеют аналогов в отечественной и зарубежной промышленной практике.
Описание исследования

 

Разработаны лабораторные технологические регламенты процессов получения оксида пропилена, эпихлоргидрина и глицидола жидкофазным нанокаталитическим эпоксидированием соответственно аллилхлорида и аллилового спирта пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола, а также программы и методики исследовательских испытаний процессов жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования пропилена, аллилхлорида, аллилового спирта пероксидом водорода на силикалите титана в среде метанола. Разработана рецептура катализатора на основе наноструктурированного силикалита титана, позволяющая синтезировать порошкооборазный и гранулированный катализатор «золь-гель» методом, характеризующимся высокими значениями активности и селективности в процессах жидкофазного эпоксидирования олефинов.  Разработаны частные технические задания  на разработку реакторов лабораторных установок (стендов), на основе которых созданы лабораторные реакторы непрерывного действия для исследований процессов эпоксидирования пропилена, аллилхлорида, аллилового спирта, а также синтеза и наработки экспериментальных образцов оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола.

Разрабатываемые  технологии процессов жидкофазного нанокаталитического эпоксидирования пропилена и его производных пероксидом водорода на силикалите титана должны обеспечивать следующие показатели:

- для пропилена – конверсия пероксида водорода не ниже 99%, выход оксида пропилена не ниже 95%;

- для аллилхлорида – конверсия пероксида водорода не ниже 99%, выход эпихлоргидрина не ниже 94%;

- для аллилового спирта – конверсия пероксида водорода не ниже 98%, выход глицидола не ниже 93%.

Результаты исследования

Проведены исследовательские испытания процессов жидкофазного эпоксидирования пропилена, аллилхлорида, аллилового спирта в среде метанола как растворителя. Катализатор – гранулированный силикалит титана. Условия проведения процессов: температура 40-60оС, мольное соотношение пропилен (аллилхлорид, аллиловый спирт) / пероксид водорода равно 3:1, в качестве эпоксидирующего агента используется 30%-й водный раствор пероксида водорода. Основные полученные результаты: конверсия пероксида водорода во всех процессах превышает 99%, выход оксида пропилена составляет 95,2-96,5%, эпихлоригидрина 94,3-95,5%, глицидола 93.1-93,5%.

Исследована кинетика процессов жидкофазного эпоксидирования пропилена и его производных водным раствором пероксида водорода в среде метанола. Разработаны математические модели процессов. Показано, что с точки зрения типа реактора и режима ведения процесса наиболее предпочтительным является применение традиционных реакторов с неподвижным слоем катализатора. Для необходимости более эффективного перемешивания исходных реагентов высота слоя насадки над катализатором и на опорной решетке реактора составляет не менее 10 см каждого слоя. С учетом наличия  слоя насадки в реакторе и в  случае увеличения производительности в реакторе необходимо предусмотреть больше пространства, чем этого требует загрузка катализатора.  Для выбора наиболее подходящей модели для описания парожидкостного равновесия  в многокомпонентной системе продуктов эпоксидирования оценены параметры уравнения NRTL и UNIQUAC с учетом идеальности и неидеальности паровой фазы для бинарных систем, описанных в литературе.

Установлено, что в условиях проведения процессов получения ОП, ЭХГ и ГД при содержании ОФН 0,5-0,6 г/л нержавеющая сталь 12Х18Н10Т обладает каталитической активностью на уровне алюминия АД1, но в отличие от последнего не вызывает образования накипи на стенках оборудования, что позволяет использовать этот материал для изготовления технологического оборудования процессов получения ОП, ЭХГ и ГД,

Полученные экспериментальные данные положены в основу разработки принципиальных технологических схем опытно-промышленных установок.

Осуществлена лабораторная апробация схем выделения эпоксисоединений (оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола) из реакционных смесей.  Разработаны проекты ТЗ на проведение ОТР по разработке опытно-промышленных технологий получения катализатора мощностью 1 т в год, а также опытно-промышленных технологий получения оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола мощностью 50 тыс. т в год, 50 тыс. т в год и 10 тыс. т в год соответственно. Выполнены технико-экономические оценки указанных процессов. Разработаны принципиальные технологические схемы  опытно-промышленных установок получения оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола, включающие схемы выделения целевых продуктов, а также проекты  паспортов отходов указанных производств.

Практическая значимость исследования
Полученные результаты могут быть положены в основу разработки промышленных технологий производства оксида пропилена, эпихлоргидрина, глицидола с мощностями, соответствующими рыночным потребностям. Промышленные объединения, на которых наиболее реально внедрить разрабатываемые технологии: ОАО «Каустик», Волгоград, ОАО «Башкирская содовая компания», Стерлитамак.