Дипломдық ЖҰмыс мыс-алюминий катализатордың қатысуымен ксилозаның тотықсыздануы Орындаған Аманбаев Дархан Нуридуллаұлы



бет2/3
Дата26.06.2016
өлшемі0.55 Mb.
#159066
түріДиплом
1   2   3

Эпимер+ ендиол С –6 атомды


Кетоза қант қыш-

қылдары


5,4,3 және1 атомымен

айырылған өнiмдер

Баландин А.А. және Ваюнин Н.А. /8/ пiкiрлерi бойынша моноз кезiнде сызықты (оксо-пiшiндегi ) пiшiн, циклдi емес пiшiнге қарағанда оңай гидрленедi, себебi оған мультиплеттi активтi комплекс түзу үшiн 10,7 ккал энергия қажет, ал циклдi емес пiшiндерге 17 ккал қажет.

Баландиннiң мультиплеттi теориясы тәжiрибелiк деректемелерге сәйкес келедi. Ол айырылу селективтiлiгi, гидрогенизациялық селективтiлiк, айырылу процентi деген ұғымдарды енгiздi.

Айырылу селективтiлiгi (С.S) С-С тiзбегiнiң айырылу селективтiлiгiн көрсетедi. Ол глицерин мен 1,2- пропиленгликольдiң қосындысының, этиленгликоль, эритрит, глицерин, 1,2- пропиленгликоль қосындыларының қатынасымен сипатталады.

Гидрогенизациялық селективтiлiк (Н.S) аралық үш көмiртектiк қалдықтармен гидрленетiн селективтiлiктердi көрсетедi, сонымен қатар глицериннiң, глицерин мен 1,2 пропиленгликольдiң єосындысына айналуын көрсетедi.

Айырылу процентi (С.Р) глицерин, 1,2 пропиленгликоль, этиленгликоль және эритрит қосындыларының гекситол, глицерин, 1,2 пропилен және эритрит қосындысына қатынасын сипаттайды.

Глицериннiң өнiмiн арттыру үшiн бұл үш параметр қаншалықты жоғары бола алады, соншалықты көтеру керек .

Катализатор табиғаты мен механизмiнiң Баландиннiң мультиплеттi теориясы арқылы дәлелденуi көмiрсутек гидрогенолизiнiң кинетикасының дамуында үлкен роль атқарады.

Баландин катализатордың табиғаты әсерiнен гидрогенолиз реакцияларының оңай жүруiн салыстыру арқылы түсiндiрдi.

С-С байланысы 3-4 пентиттер және гекситтер бағытында гидрогенолиз заңдылығына сай келдi. Егер реакцияға түсетiн моноздардың немесе сәйкес келетiн көп атомды спирттердiң байланыс энергияларын ескерсек, онда есептеулердi жоғарғы нақтылықпен жүргiзуге болады.

Реакторда үнемi қозғау арқылы 5-атомды ксилит спиртi гидрогенолизге үшырады. Гомогендi қосымшалар ретiнде СаО, ВаО және NаОН зерттелдi. Бұл кезде рН төмендейдi, нәтижесiнде сiлтiлi промотердiң промоторы мен ксилит түзiледi.

Сонымен қатар моносахарид гидрогенолизiнiң жаңа механизмi құрастырылды.

Автор өтпелi комплекстiң келесi түрiн ұсынды:



3С  4С +




ОН ОН



Са

Cа өзiне қарай көмiртегi атом-ң электрондық тығыздығын тартады.


Бұл жағдайда көмiртегi атомдарына оң заряд жiберiледi, бұл оның шабуылын жеңiлдетедi. Нуклеофильдi атқылау электр тығыздығы аз ауданға бағытталады, ал электрофильдi атқылау электр тығыздығы жоғары ауданңа бағытталады. Электрофильдi атқылауды ( Са++, Ва++, Zn++, Fe++, және т.б) металл иондары атқарады. Мұндай атқылаудың нәтижесiнде С-С байланысының электр тығыздығы төмендейдi, соның арқасында ол әлсiреп, ыдырай бастайды.

Көмiрсутектердiң гидрогенолизiн толық зерттеу үшiн Кларктiң жұмысын қарастырамыз, ол ксилиттiң 488-518К температурада , сутегiнiң 141 және 394 атм қысымында және никельдiң (кизельгурде 50 Ni 100-200мм және Са(ОН)2) қатысындағы гидрогенолизiн зерттедi. Тәжiрибе үшiн 40 ксилиттiң сулы ерiтiндiсi, кизельгурдегi 9 Ni және 1 Са(ОН)2 қолданылды. Гидрлеу стандартты жағдайда жүргiзiлiп, реакция кезiнде реакция өнiмдерiнiң сынамалары алынып, олардың талдауы хроматография арқылы жүргiзiлдi.

Авторлар гидрогенолиз кезiнде жүретiн тармақты және паралельдi реакциялардың келесi сызбанұсқасын ұсынды.

ксилит

Глицерин эритрит+



этиленгликоль
1,2 пропилен- этиленгликоль

гликоль

Реакция жағдайына байланысты процесс әртүрлi бағытта жүредi. Аралық өнiмдердiң – эритриттiң, ксилиттiң және глицериннiң концентрациялары максимум арқылы өтедi. Реакция барысында гликольдiң мөлшерi өседi.

Толық кинетикалық талдау болмасада, ксилиттiң және глицериннiң гидрогенолизi бiрiншi реттi реакцияға жатады. Температура мен қысым реакция жылдамдығына және глицерин өнiмiне айтарлықтай әсер етедi. 473-503К температура үшiн Аррениус теңдеуi орындалады, 503К температурадан жоғарылаған кезде жылдамдық төмендейдi. және 33 ккал/моль жағдайда 204 атм үшiн ксилиттiң активациялық энергиясы 44 ккал/моль.

Температура өскен кездегi сутегi қысымы 141атм болған жағдайда ксилиттiң және глицериннiң гидрогенолиздерiнiң жылдамдық константаларының өзгеруi төменде келтiрiлген.

1.2.1-кесте. 1-шi реттi жылдамдық константасының температураға тәуелділігі.



Температура

1-шi реттi жылдамдық константасы,мин

0С

ксилит

глицерин

200

0,0112

0,0010

215

0,0213

0,0030

230

0,0311

0,0059

Глицериннiң ыдырау кезiндегi жылдамдық константасы температураға байланысты, ксилитке қарағанда тез өседi, бұл глицерин өнiмiнiң температураны көтерген сайын азаятындығын көрсетедi.

Глицерин өнiмiнiң максимальды шығуы 503К температурада және 204 атм қысымда 90 минут iшiнде болды, ал 488К және 141 атм қысымда 2,5 сағаттың iшiнде болды.

Көмiрсулардың гидрогенолизiнiң кинетикасын зертеу жұмыстары ТМД-да жүргiзiлмеген.

Маматовтың /26/ диссертациясында ксилиттiң гидрогенолизiнiң нәтижесi бойынша кинетикалық зерттеулер жүргiзiлiп байқалды.

Гидрогенолизге 25-к ксилиттiң судағы ерiтiндiсi 50 кизельгурдағы никель (Ni) қатысында жүргiзiлдi, ұнтақтың мөлшерi 0,25мм болды, ал 1 реакцияға түсетiн ксилит гидрогенолизi 10 Са(ОН)2 қатысында өттi.

Вишневскийдiң жүйесi бойынша зерттеулер 150 атм қысымда үнемi араластыру жағдайында гидраторда жүргiзiлдi. Ксилиттiң гидрогенолиз реакциясы өте күрделi болғандықтан одан қарапайым кинетикалық қатынастарды күтуге болмайды. Зерттеулер көрсеткендей ксилит гидрогенолизiнiң реакциясы алғашқы мерзiмiнде 0-шi реттi болады да, ал соңғы мерзiмде 1-шi реттi болады.

Үш түрлi температура үшiн жылдамдық константалары табылып, олар төменде көрсетiлген.

1.2.2-кесте. Жылдамдық константасының температураға тәуелділігі.

Температура

К мин-1

215

0,021

230

0,041

245

0,050

488-503К шекарасында Е=218 ккал/моль болған жағдайда мүмкiн болатын активациялық энергия есептелдi.

Никель катализаторының қанқасының қатысындағы ксилоза гидрогенолизiнiң кинетикасын Шнайдер В.А. /35/ зерттедi. Бұл процесс бiрiншi реттi сутегi арқылы және нөлiншi реттi зат арқылы жүретiндiгi дәлелдендi. Реакцияның мүмкiн болатын активациялық энергиясы 4,5ккал/моль -ға тең.

Зерттеушiлер Д-ксилозаның Д-ксилиттегi сүйық фазалы тотықсыздануын суспензияланған никель катализаторының қаңқасының қатысында зерттедi және тотықсыздану реакциясының жылдамдығының берiлген алғашқы негiзгi параметрлерге (катализатор концентрациясы, тәжiрибе температурасы, сутегi қысымы, ортаның құрамы, араластыру жылдамдығы) проценттiк қатынасын көрсететiң эмпирикалық теңдеу құрады.

Этил спиртiнiң реакциялық қоспасына қатысты қысым реакция жылдамдығын жоғарылатады. Бұл процесс катализатор бөлшектерiнiң бетiнде сутегi атомының баяу жүретiн диссоциативтi хемосорбциясына негiзделген. Бұл жұмыста Ni- Cu катализаторының қатысындағы ксилозаның судағы ерiтiндiсiнiң гидрогенолизiне үнемi араластыру кезiндегi әртүрлi факторлардың әсер етуi, катализатор мөлшерiне қатысты ксилозаның гидрогенизациялық жылдамдығы пропорционалды өседi. Берiлген жағдайларда ксилоза бойынша реакция ретi бiрге тең. Ксилоза гидрогенолизiнiң сутегi қысымына тәуелдiлiгiн Ленгмюр қисығы сипаттайды, сутегi қысымын артырған кезде сутегi бойынша реакция реттiлiгi бөлшектiктен нолге ауысады. Ксилоза гидрогенолизiнiң мүмкiн болатын активациялық энергиясы 42,1ккал/моль тең.

Бұл жұмыста алюминий, никель катализаторының қатысындағы, судағы және сулы спирт ерiтендiсiндегi (этанол, изопропанол) ксилозаның гидрогенолиз процесiнiң кинетикасына ксилозаның концентрациясы, температурасы, сутектiк қысымы әсер ететiндiгi дәлелдендi, сулы спирттiк ортада концентрация арқылы анықталған реакция жылдамдығы спирттiң табиғатына байланысты суға қарағанда жоғарылайды. Сутегi қысымының процестiң кинетикасына әсерiн зерттегенде, белгiлi бiр шекке дейiн өскен сайын гидрогенизация жылдамдығы соған пропорционал өседi, одан кейiн өзгерiссiз қалады. Сутегi бойынша реакцияның реттiлiгi ерiткiшке байланыссыз бөлшектiк болады, белгiлi бiр шекке жеткенде нөльдiк реттiлiкке өтедi. Сонымен қатар 293-413К температура аралығында, 5-130атм болған жағдайдағы сулы спирт ортадағы ксилозаның гидрлеу жылдамдығының теңдеуi ұсынылды.

Авторлар ксилозаның гидрогенолиз кинетикасын сулы және сулы-этанол ерiтiндiлерiнде катализатор потенциалын өлшеу арқылы зерттедi.

Қысымның 2,0-5,9МПа аралығында реакция жылдамдығы өседi, ал оның реттiлiгi сутегiге қатысты суда 2-ден, 80-к спиртте 1-ге дейiн өзгередi. Спирттi ортада сутегiнiң активациясы оңай, әрi тез жүредi және реакцияға атомарлы адсорбциялы сутегi қатысады. Суда ксилоза негiзiнен молекулярлы сутегiмен тотықсызданатындықтан, сутегiнiң активациялық сатысы арқылы бүкiл процестiң жылдамдығын анықтайды.

Никель катализаторының қаңқасын индиймен, сурьмамен, висмутпен промоторлап 383К температурада және 5атм-да пайдаланып ксилоза гидрогенолизiнiң кинетикасын анықтаған. Мұндай катализатор тұрақтылығы жағынан қосымша қосылмаған Ni қанқасынан басым келетiнi анықталды. Тәжiрибе температурасы, және катализатор мөлшерiнiң ксилозаның түрлену дәрежесiне әсерi зерттелдi.

/37-38/ жұмыста моносахаридтердiң сулы-спирт ортасындағы гидрлеу кинетикасы зерттелдi. Әсер етушi әртүрлi -де никель қаңқасының қатысында изопропанол су ерiткiш құрамының глюкозаның гидрленуiне әсер етуi зерттелдi.

Кедельбаев Б.Ш., Иманкулов А.С., Куатбеков А.М., Исмаилов Т.М., жұмыстарында /21/ квантты-химиялық әдiстер арқылы әр түрлi құрлысты глюкозаның төрт түрiнiң энергетикалық қасиетi және олардың гидрлену және реакциялық қабiлетi зерттелдi. Оксиальдегид пiшiндегi глюкозаның түрi тотықсыздану реакциясына талғамдығы жоғары екендiгi анықталды. Гидрогенолиз реакциясының энергетикалық тиiмдiлiгi түзiлген өнiмдердiң құрлысы арқылы анықталады, бiздiң жағдайда сорбит арқылы.

Гришин Т.В., Сульман Э.М., Сидоров А.М., Сульман М.Г., енбектерiнде /14/ Д-глюкозаны Д-сорбитке дейiн гидрлеу жағдайлары Ru(AI2O3), активтi ультродыбысты қолдану арқылы зерттелдi. Түрлену процесiнiң тиiмдi жағдайлары анықталды, өнiмдердiң алынуы 99-100% пайызға жеттi.




1.3 Әдебиеттiк шолуға қорытынды


  1. Тасымалдауыштардағы катализаторлар өз уақыттарында кең қолданылды, бiрақ тасымалдауыштардың (кизельгур) құрамының тұрақсыз болғандығы катализаторлардың активтiлiгiнiң ауытқылауына алып келдi.

  2. Көмiрсутектердiң гидрлеуiнде қолданылатын Cu-AI катализаторлары никель қаңқаларына қарағанда бiрнеше есе активтi және тұрақты болғанымен бұл катализатордың қасиеттері толық зерттелмеген.

  3. Мыс катализаторларының активтiлiгiне және физика-химиялық қасиеттерiне көптеген факторлар әсер етедi, бұл факторлардың бiрiгiп әсер етуi көптеген қиыншылықтар туғызады.

  4. Соңғы кезде анықталған көп компоненттi катализаторлар, зерттелген мыс Cu-AI=1:1 катализаторларына қарағанда көп есе активтi және тұрақты болып келедi.

  5. Полиолдардың алыну пайызына модифицирлеушi қосымшалардың қасиеттерi әсер етедi.


2. ЭКСПЕРИМЕНТТIК БӨЛIМ

2.1 Қолданылатын құралдар

Балқытатын агрегат ретінде жоғарғы жиілікке ие индукциялық пеш ОКБ-8020 қолданылды. Сокольский Д.В., Бижанов Ф.Б. және т.б. зерттеуушілердің /41/ өз зерттеулерінде қолданған Вишневскийдің электро-магнитті геометриялық оталдырғышы (0,6 квт күштілігімен), сыйымдылығы 0,5 л және гидродинамикалық тәртіпті сақтайтын винтті араластырғышы (R=60000) бар автоклавын қолданамыз.



2.2 Құймаларды дайындау және сiлтiлеу әдiстерi

Ертеректе /42/ авторларымен және /43/ зерттеушілердің көмегімен мысты-алюминий құймаларының дайындалу технологиясы құрылған. Құймалар жоғарғы жиiлiкке ие ОКБ-8020 маркалы пештерде, кварцты тигельдерде ауада дайындалды. Құймаларды дайындауда шикiзат ретiнде А-000 маркалы алюминий, электролиттiк мыс, цинк, никель (Zn, Fe, Ni) модифициялы қоспалар жоғарғы жиiлiкте қолданылды. Әуелi алюминийдi салып балқытып және 1073-1173К температурада мысты енгiздiк. Қиын балқитын элементтер (тугоплавкий) мен қатар балқымаларға мыс пен модификаторлар енгiздiк. Енгiзген металдардың балқу температурасына байланысты құймалардың температурасын 1873-2273К дейiн жеткiздiк, балқығанды 3 минут ұстап тұрып, оны үнемi кварцты таяқшамен араластырып, графиттi немесе шойынды құйғыштарға құйып ауада суыттық.

Жеңiл қайнағыш компонент (кальций) қосымшаларынан тұратын құймаларды келесi әдiспен дайындайды: мыс пен алюминийдi балқытып болғаннан кейiн кальцийдi енгiзедi және температура 1573К аспауын мұқият қадағалап отырады. Лабораториялы индукциялық пештерде 100-150г салмақты құймалар алынды.

Катализаторлар алу үшiн бастапқы құймалар майдаланып, жиiлiк мөлшерi 0,25-0,30мм фракция түселдi.

Құймалар Сокольскийдiң Д.В. /44/ құрастырған әдiсi бойынша 20% сулы ерiтiндiмен сiлтiлендi. Катализатордың активтiлiгiне реагенттердiң ендiрiлу реттiлiгi әсер ететiндiктен сiлтiлеу /45-46/ кезiнде келесi әдiстi ескеру қажет: арнайы термотұрақты ыдысқа құйманың ұнтағын салады, одан кейiн бiрнеше бөлiктермен сiлтi ерiтiндiсiн құяды. Сулы моншасындағы бiр сағатты сiлтiлеу қолданылады, катализаторды нейтралды реакцияға дейiн дистилденген сумен жуады.

2.3 Көмiрсутектердiң гидрлеуiне тәжiрибе жасау әдiстерi

Қазiргi уақытқа дейiн моносахаридтердiң гидрлеу процестерi үшiн стационарлы құйма катализаторлардың қолданылуы зерттелмеген. Өндiрiстiк жағдайларда суспензияланған никельдiң және мыс катализаторларының қолданысы бiр қатар қиындықтар туғызған (активациялау қиыншылығы, сүзгiлеу, регенерациялау және оған байланысты қиыншылықтар)

Гидрлеу процесi үшiн кизельгурдағы никель (Ni) катализаторының тұрақтылығы салыстырмалы түрде төмен. Бұл катализатор бiр айналымға қолданылған кезiнiң өзiнде бастапқы активтiлiгiне қарағанда 40-50% активтiлiгiн жоғалтады. Табиғи тасымалдағыштардың әр бiр жаңа тобы алғашқы тобынан ерекшелiнедi, бұл әрине катализатордың қасиетiне әсер етедi.

Құйма катализаторлардың стационарлы күйде қолданылуы олардың құрылыстық ерекшелiктерi, суспензиялық катализаторлардың кемшiлiгiн толықтырады. Үнемi араластырғышы бар /47/ ағымды циркуляциялы құралдың сызбанұсқасы 1-суретте келтiрiлген.

Стационарлы катализатордың активациясы реактордың өзiнде жүргiзiлдi (6). 2-5мм (80-100г) сызықты пiшiндi ұнтақталған құйма (8) реактор диффузорының төменгi бөлiгiне бекiтiлетiн арнайы стаканға салынды. НДВ-1000 типтi (3) тазалайтын насос арқылы реакторды алдымен дистилденген сумен толтырып, одан кейiн өлшеуiш (1) арқылы реакторға 20% сiлтi ерiтiндiсi жiберiлдi. Осы кезде 10-15% алюминийдi алып тастайды. Алюминийдiң алыну дәрежесi сутегiнiң бөлiнуi арқылы бақыланды, сутегiнiң бөлiну мөлшерiн ГСБ-400 (4) газ есептеуiш құралы арқылы өлшедi. Бөлiнген сутегiнiң мөлшерi мына реакция бойынша зерттелдi.


2NaOH+2H2O+2AI=2NaAIO2+3H2


Сутегiнiң бөлiнуi керек мөлшерге жеткеннен кейiн, сол насос арқылы өлшеуiштен сiлтiленген катализаторға дистилденген су жiберiлдi, ол су алюминийдiң сiлтiленуiн тоқтатып және катализаторды сiлтi қалдығынан тазалайды. рН= 7-9.

Реакторға дайындалған катализатормен қатар тазалайтын насос арқылы өлшеуiштен (2) 10% рН=9-10 ксилозаның сулы ерiтiндiсi жiберiлдi, сутегiнiң керектi қысымы келтiрiлiп, оталдырғыш (араластырғыш) (7) және қыздыру үшiн электр пешi (9) қосылды. Реактор 1квт күштiлiкке ие электр пешi арқылы қыздырылды, электр пештегi берiлген температура 275К–ге дейiн дәлдiкпен сақталып тұрды. Пеште ауытқулар өзгерiп тұрды, ол үшiн пеш тiзбегiне автотрансформатор ендiрiлдi. Реактордың температурасы милливольтметрлiк күштiлiкке ие.

Гидрогенизат төменгi қысымға ие сепараторда (12) жиналды, ол жақтан 30 минуттан соң талдау анализiне сынамалар жiберiлдi.

Стационарлы тiзбек орнатылғанан кейiн гидрлеу процессi 2,5-3сағат жүргiзiлдi, берiлген қысым 0,2кг/см3 дәлдiкпен реттегiшi бар редукциялық винтель арқылы ұсталып тұрды. Сутегi қалдығы 150сағ-1 жылдамдықпен редукциялық винтель арқылы шығарылды (сутегi қалдығының мөлшерi бiрте-бiрте ГСБ-400 газды есептеуiш құралы арқылы бақыланды)



2.4 Гидрлеу процесін жүргізудегі қажетті қондырғы

Каталитикалық зерттеудің бір әдісі оптималды катализаторға берілген реакцияны табу, бұл әдіс үлкен жылдамдық пен жоғары таңдаумен жүзеге асады.

Демек, қойылған есепті шешу үшін термодинамикалық реакцияның жүру мүмкіндігін және кинетикалық бағыттағы сұрақтарға жауап беріп, яғни катализаторды таңдау.

Сондықтан, катализдің негізгі мақсаты кинетикалық процесті үйрену, яғни жылдамдыққа әсер ететін фактор мен реакция жылдамдығының санын анықтау (бір компоненттің немесе реакция кезіндегі өнімнің концентрациясының өзгеруі.)

Жалпы жағдайда каталитикалық процесті келесі сатыларға бөлеміз:

1. Катализаторға әсер ететін заттардың диффузиясы.

2. Хемосорбция (катализатормен әсерлесу)

3. Ыдырау (немесе реакция) соңғы өнімнің аралық қосылуы

4. Реакция өнімдерінің десорбциясы

5. Катализатордың бетіндегі реакция өнімдерінің көлемге өтуі.

Кейбір жағдайларда ғана барлық сатылар белгіленеді және тағы да тікелей бақылауға беріледі. Катализатордан жоғарғы бөлігінен реакция өнімдерін шығару және оған әсер ететін заттарды жеткізу физикалық процесс болып табылады, бұл процесс массаалмасу шартының өзгеруімен байланысты. Сондықтан ережеге сай диффузиялық фактордың каталитикалық реакцияға әсер етуін қиындатады.

Сол себепті, кинетикалық процесті үйрену шын мәнінде өте қиын масса мен жылудың өзгеруі процесіне әсер ететін төменгі мәлімдеуді жоюды талап етеді, яғни кинетикалық реакцияны зерттеу жоғарыдағы факторлардың жоқ болуын қиындатады.


Реакция жылдамдығының катализатор көлеміне (а), араластыру интенсивтілігіне (б), катализатор көлеміне (в) тәуелділігі




а) б) в)

Сурет - 2.4.1

Бұл үшін арнайы араластыруды және аранайы қысуды дұрыс араластырып, реакторды іске қосу керек сондықтан катализатор қабаты изотермиялық болу керек, масса мен жылуды тез тасымалдап сыртқы және ішкі процестің өзгеруі реакция жылдамдығына қарағанда жылдам болу керек, реактордағы жылудың бөлінуі мен заттардың тасун толық суретті сипаттайды, оны араластырады не болмаса қысады ( поршенді тәртіп). Сонымен қатар қарапайым кинетикалық әдіске катализатордың активтілігі әдістен әдіске тұрақты және барлық немесе бірқатар реагенттер мен реакция өнімдерінің анализдеу әдісі нақты болуы керек.

Масса мен жылудың ішкі процесіне әсер ететін ыңғайлы реактормен сапалы катализаторды таңдауды жоюға болады, бұл үшін күшті араластыру және реакция жылдамдығындағы катализатор өнімінің көлеміне байланысты. Статикалық реакторда реакция жабық көлемде өтеді және кинетикалық процесс сол аумақта зерттелуі керек, реакция жылдамдығы катализатор өнімінің көлемі мен қозғалу санына тәуелді емес әдебиеттерде көрсетілгендей оптимальды параметрлердің интенсивтік араластыруының үлкен мәндері бар (700-800 терб/ мин кталитикалық утка үшін, 2400 айн/мин автоклав үшін), катализатор өнімінің көлемі (80-100 мк Ru қара, 250 мк – Ru/Al2O3). Бірақ оған қарамастан кинетикалық аумақта сұйықфазаның гидрлеу ағысын реакциямен дәл берілуге реакторге қамтамасыз етілу қажет, берілген рациональді параметрлер (араластыру интенсивтілігі катализатор өнімінің көлемі) қолданылатын еріткіш температураға тәуелді.

Сондықтан мұндай зерттеулер міндетті түрде статикалық реакторларда каталитикалық реакцияның гидрлеу кинетикасын үйренуді қажет етеді. Жұмыста олар сутегі қысымында сутегінің бірінші қатарында өтеді, (реакция жылдамдығы Н2 концентрацияның өзгеруіне тәуелді) тағы да нольдік ретпен Н2 өтеді (гидрлеу жылдамдығы қысымды жоғарлатқанда өзгермейді), каталитикалық жүйедегі қысымның жоғарлауы реакция жылдамдығының өсуіне әкеліп соғады, сонан соң диффузиялық факторлардың кинетикасының қиындалуы болады.

Ағын реакторында ең алдымен активті катализатор үлгілерін бөлшектердің әр түрлі өлшемдерімен сынау керек. Егер катализатордың активтілігі бірлік есебіне сай болса, оның салмағы өлшемі өзгерген соң өседі, сонан соң тұрақты орнығады (болады), сонда реакция масса ішілік өнімнің өзгерімен лимиттелмейді. Реакция жылдамдығын шектеу кезінде масса мен жылудың тасымалдау процесі катализатор ішіндегі өнімнің температураға кинетикалық тепе – теңдік константасын өзгертеді. Массаны тасымалдауға байланысты, қажетті энергия активациясы жоғарлағанда температура төмендетеді, ол экзотермиялық реакция кезінде жылу беріле жүреді, ал эндотермиялық реакцияда азайып сіңіріледі. Қыздырғанда катализатордың қозғалмаған қабатынан температураны тікелей өлшеу арқылы табуға болады.



а) Жоғары қысымды кинетикалық қондырғы (КУВД)

Соңғы жылдары сутегі қысымында сұйықфазалы гидрогенизация процесін зерттеу тәжірибелерінде жүргізу үшін А.С.Чеголь ұсынған қондырғы кеңінен қолданылады, ол реакцияға кететін сутегінің тұрақты қысымдағы көлемімен гидрлеуге мүмкіндік береді. Қондырғы шартты түрде ЖҚКҚ (жоғары қысымдағы кинетикалық қондырғы ) деп аталған. Оның көмегімен гидрлеу жылдамдығына қысымның әсерінің шекті мәні және осы фактордың ерітіндідегі гидрлеу реакциясының кинетикасы мен механизміне әсері анықталған.

Бұл аппарат кез - келген уақыттағы тұрақты қысыммен 0,10 – нан 15,15 МПа дейін және 273 К – нен 473 К – ге дейінгі температурада сутегінің бір бірлікке сіңіретін сұйықфазадағы гидрлеу жылдамдығын өлшейді. КУВД жылдамдықты өлшеумен қатар еріткішке әсерін үйретеді, катализаторды таңдаумен байланысты активтілігін , селективтілігін және басқа да сұрақтарды зерттейді сондай – ақ гидрлеу реакциясын зерттеп өңдейді.

Процесс жабық көлемде өтеді. Реакция гидрленетін заттың толық өзгеруіне дейін жалғасады, (немесе бірлік сатыға дейін өзгеруі) сондықтан 2 әр түрлі эксперименттік жұмыс жасағанда кинетикалық қисық алынуы мүмкін. Сондықтан берілген құрылған сұйық фазада гидрлеуді үйренудің статистикалық жүйедегі нұсқасы болып табылады.

Біздің ойымызша бұл әдіс зерттеуге өте қолайлы, қарапайым, ыңғайлы және барлық есептерді оңай шешуге көмектеседі сондай – ақ катализаторды таңдау мен байланыстылығы және сутегі қысымында сұйық фазаны гидрлеу реакциясын үйретеді. Негізгі эксперименттік әдістің өзгешелігі мыналар:

1. Кинетика заңдылығын тұрақты жоғарғы сутегі қысымында үйретуге мүмкіндік береді.

2. Эксперимент жасауға тұрақтылығын жағдай қамтамасыз етсе және гидрлеуге мүмкін береді.

3. Жеткілікті дәлдігі мен кинетикалық өлшемдердің ыңғайлылығы.

4. Саны аз мөлшердегі заттар мен катализатордың жұмыс мүмкіндігі, бұл бір тәжірибе жүргізудің минималды уақыты және эксперимент жүргізуде катализатордың құрылысы мен активтілігінің өзгеру мүмкіндігін айтарлықтай төмендетеді, сондай – ақ кинетикалық қисықтарды аз шығын уақытымен көрсетуге мүмкіндік береді.

5.Бұл зерттеудің нәтижелері әдебиетте көрсетілгендей, зерттеудің көп бөлігі атмосфералық қысымдағы сұйықфазалы гидрлеу процесі аналогиялық құрылғыда жасалуын үйретуге мүмкіндік береді.




Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет