Термины, связанные с цементом. Катализатор отфильтровывают

Главная --> Справочник терминов

Катализатор отфильтровывают Дегидрирование является эндотермическим процессом, поэтому катализатор необходимо постоянно подогревать. Можно сжигать водород, если подавать воздух; это позволяет получить необходимое тепло. Тогда при больших мощностях установок 'необходимо даже охлаждение, чтобы не выйти за пределы оптимальных температур (400—450 °С).

Процессы, реализующиеся в каталитическом риформинге, обратимы и естественно, возникает вопрос, почему ароматизацию нефти проводят при повышенном давлении в атмосфере водорода, что явно неблагоприятно отражается на положении равновесия всего процесса. Реакции, лежащие в основе каталитического риформинга, эндотермичны и требуют применения довольно высоких температур. В этих условиях наряду с образованием аренов в результате более глубоких процессов деструкции на катализаторе откладывается кокс, что приводит к дезактивации и отравлению катализатора. Для того, чтобы резко понизить образование кокса, весь процесс проводят под давлением водорода, хотя это не устраняет эту проблему полиостью и катализатор необходимо время от времени регенерировать в токе воздуха.

1. Стандартный катализатор гидрирования состоит из смеси никеля, окислов никеля и кизельгура, сформованной в виде таблеток и содержащей 50—55% никеля. Прежде чем применять катализатор для жидкофазного гидрирования описанного выше типа, его следует восстановить в токе водорода при 430°. Восстановленный катализатор охлаждают в токе водорода; его можно сохранять под спиртом или насытить углекислотой и хранить в герметически закупоренной склянке. Для применения в настоящем синтезе таблетированный катализатор необходимо предварительно растереть в порошок. Описанный катализатор широко применяется в нефтеперерабатывающей промышленности.

Для отделения катализатора достаточно 1—2 мин. центрифугирования при скорости 1500—2000 об./мин. Чтобы получить катализатор максимальной активности, все указанные операции следует проводить с возможной быстротой. Катализатор необходимо хранить в закрытом, наполненном этиловым спиртом сосуде, который следует сразу же поставить в холодильник.

Процессы в лн'вдоожиженном с.пое катализатора осушестп/шются по мног технолопгческим схемам. Для каталитических процессов, не требующих роге рации катализатора, используются реакторы типа приведенных на стр. 565 п У Если катализатор необходимо регенерировать, эту операцию проводят и с циал1,ных аппаратах •••регенераторах. Существуют установки с раздельными, ш структивио независимыми реактором и регенератором. П других установках актор и регенератор объедниспи п од!:н блок (р^с. ЙЙ).

1. Катализатор необходимо хранить в холодиль-

Осаждение смолистых и углеродистых отложений дезактивирует катализатор; скорость дезактивации зависит от рабочей температуры. Загрязнение поверхности катализатора подавляет окисление H2S кислородом. Когда содержание кокса на катализаторе достигнет около 6% при рабочей температуре примерно 370° С или 2% при 250° С, катализатор необходимо регенерировать. При высокой рабочей температуре отложения состоят из продуктов сухой перегонки, менее вредных для катализатора. Поэтому обычно процесс проводят при максимально возможной температуре. Поверхность катализатора загрязняется пикратами; ацетиленовыми и диолефиновыми углеводородами и циклопентадиеном; цианистый водород и окислы азота не оказывают вредного влияния. Регенерацию катализатора проводят выжигом отложений с воздухом. Выжиг смолистых отложений начинается при 240—245° С, но для удаления углеродистого материала (кокса) требуются более высокие температуры. Реакции выжига сильно экзотермичны; перегрев катализатора сверх 566° С не допускается. Во время регенерации полусульфид никеля взаимодействует с кислородом, образуя смесь окиси и сульфата никеля, которая под действием H2S, содержащегося в газе, повторно переходит в сульфидную форму. Если температура регенерации достигнет 595° С, никель начинает взаимодействовать с кремнеземом фарфорового носителя, и при 980° С около 10% никеля превращается в силикат, совершенно лишенный активности.

Первый внедренный в промышленности каталитический процесс удаления органических сернистых соединений из каменноугольного газа был разработан в Англии Карпентером и Ивенсом [8—101. В качестве катализатора при этом процессе применяется сернистый никель, который, как показали специальные исследования [И 1, представляет собой полусульфид Ni3S2. Катализатор приготовляют пропиткой шамотного щебня раствором хлористого никеля с последующим прокаливанием при 500° С. Получаемая таким образом окись никеля затем сульфидируется сероводородом, содержащимся в неочищенном каменноугольном газе. Максимальная активность катализатора наблюдается при температуре процесса 427—455° С; при более низких температурах активность резко падает. Основная реакция, протекающая при процессе, — гидрирование органических сернистых соединений, главным образом сероуглерода, в сероводород. Поскольку гидрирование сероуглерода сопровождается образованием углерода, катализатор необходимо периодически регенерировать. С повышением содержания сероводорода в поступающем газе эффективность превращения органических сернистых соединений снижается [10].

О к и с н ы е медь-хром-ванадиевые катализаторы. Эти катализаторы, разработанные Хаффом и Логаном [28, 29], способствуют превращению органических сернистых соединений в сероводород, который вместе с сероводородом, первоначально присутствовавшим в газе, связывается катализатором в виде сульфидов металлов. Таким образом, превращение и фактическое удаление сернистых соединений из газа достигаются за одну ступень. Катализатор необходимо периодически регенерировать воздухом для превращения сульфидов снова в окислы.

Условия проведения процесса зависят от типа поступающего на очистку газа и применяемого катализатора. Из неочищенных газов пиролиза ацетилен можно удалять избирательным гидрированием на специальном никелевом катализаторе при избыточном давлении выше 3,5 am и температуре 127 — 350° С в присутствии сернистых соединений [34]. При этих условиях содержание ацетилена удается снизить до менее 0,01% при одновременном гидрировании лишь сравнительно небольшого количества этилена. Катализатор необходимо периодически регенерировать водяным паром; кроме того, после нескольких циклов работы необходимо повторно сульфидировать катализатор.

До начала работы катализатор необходимо активировать. Для этого его нагревают при 600° С в слабом токе азота до исчезновения в отходящих газах двуокиси углерода (проба с баритовой водор!), что указывает на полное разложение образовавшегося в процессе приготовления катализатора углекислого магния.

Было показано [35], что реакция протекает быстро при 100 °С и давлении СО, равном 60 атм; в качестве растворителя используют этилацетат; мольное соотношение ацетамида и бу-таналя-1 составляет 2:1. Для обеспечения подходящей концентрации [СоН(СО)4] (активный катализатор) необходимо присутствие водорода (40 атм); в этих условиях выход iV-ацетил-норвалина через 20 мин составил >90%.

3-Х лорфенилметилкарбинол. В автоклав для гидрирования помещают 100 г 3-хлорацетофенона и 10 г хромита меди; начальное давление водорода составляет 69 атм. Гидрирование ведут при 140° в течение 7 час. После охлаждения реакционной смеси катализатор отфильтровывают, а фильтрат перегоняют. Получают 94,9 г 3-хлорфенилметилкар-бинола с т. кип. 85—89° (2 мм); п2^ 1,5418; выход составляет 94% от тео-рет. [18].

2. Смесь из 16,2 г (0,1 моля) 1,4-диацетилбензола (см. стр. 204), 8,1 г-никеля Ренея и 200 мл метилового спирта гидрируют при 3,5 атм в аппарате для гидрирования при низких давлениях; давление понижается на 0,91 атм (вычисленное понижение давления равно 0,896 атм). Катализатор отфильтровывают, метиловый спирт отгоняют и получают 12 г 1,4-ди-(а-окси-этил)бензола. Смесь из 9,0 г 1,4-ди-(а-оксиэтил)бензола, 12,5 г уксусного ангидрида и 1 мл пиридина нагревают на паровой бане в течение 16 час. Реакционную смесь перегоняют и получают 10,5 г полного эфира 1,4 ди-(а-оксиэтил)бензола и уксусной кислоты с т. кип. 110—112° (0,25 мм); п» 1,4932 [133].

3-(а-Оксиэти л) пиперидин получают восстановлением 3-ацетилпиридина как описано в случае синтеза 3-пиридилметилкарбинола (см. стр. 251); после поглощения первого моля водорода и прекращения восстановления прибавляют 20 мл соляной кислоты уд. в. 1,2 и восстановление продолжают. Общее количество поглощенного водорода превышает 4 моля на каждый моль исходного 3-ацетилпиридина приблизительно на 10%. Для повторного активирования катализатора в конце восстановления его необходимо встряхнуть с кислородом. Катализатор отфильтровывают и фильтрат упаривают досуха. Остаток экстрагируют абсолютным спиртом и титруют спиртовым раствором едкого кали в присутствии фенолфталеина. Отфильтровывают выпавший хлористый калий, отгоняют спирт и остаток фракционируют. Выделяют 7—9 г 3-этилпиридина ст. кип. 148—152° и 10—14г 3-(а-оксиэтил)пиперидина с т. кип. 105—120° (3 мм), застывающего при охлаждении; выход составляет 38—52% от теорет. Полученное вещество является смесью двух диастереоизомеров, которую используют далее не разделяя [322].

Гексагидро-л-аминобензойная кислота. В реакционном сосуде для гидрирования при встряхивании суспендируют 10 г дважды пердаристаллязованной из воды л-аминобензойной кислоты в 800 ли воды и прибаллятот 0,5 з свежеприготовленной окиси платины. Гидрирование продолжается 14,5 ч; количество поглощенного водпрода несколько превышает расчетное. Конец реакции лучше всего распознается по осаждению катализатора в виде хлопьев. Поело окончания гидрирования катализатор отфильтровывают, фильтрат упаривают досуха и перекриегаллизовывают коричневый кристаллический осадок из небольшого количества воды с добавлением активного угля. Для полноты осаждения кристаллов добавляют метиловой спирт. Выход составляет 6—7 и (60—70% от тео-

n-Хлоргидрокоричная кислота. Раствор 5 s п-хлоркоричной кислоть в 180 мл тетралина нагревают 1,5 ч до кипеиия с i а палладиевой черни в колб Кьельдаля с вертикальным воздушным холодильником. Боковая цепь кнслогь при этой гидрируется полностью. Катализатор отфильтровывают, извлекаю-из фильтрата раствором соды кислые компоненты, промывают содовую вытяжку

Лепидин, В 120 мл спирта растворяют 20 г 2-хлорлепидина и 6,3 г едкого кали. Затем добавляют 3 г никеля Ренея и гидрируют при комнатной температуре и атмосферном давлении до поглощения 1 моль водорода. Реакция заканчивается через 16 ч. Катализатор отфильтровывают и отгоняют спирт. Остаток экстрагируют эфиром и промывают водой. После высушивания эфирного экстракта растворителе отгоняют, а лепидин очищают перегонкой; т, кип, 126° С (40 мм рт. ст.). Выход 94% от теоретического.

N-Иропилапилвн [953]. Смесь 25 мл анилина, 15 г хорошо промытого проппховым спиртом никеля Ренея и 100 мл пропилового спирта нагревают в колбе с обратным холодильником при перемешивании в течение 16 ч. После-охлаждения катализатор отфильтровывают и несколько раз промывают спиртом. Фильтрат и промывной спирт объединяют и перегоняют в вакууме через колонку Вигре высотой 25 см. Выход амина 30,3 г (82% от теоретического); т. кип. 98,5— Ю(Г С (Н мм рт. ст.); «g 1,5406.

N-Метнланилин [23]. К смеси 640 г 29,8%-еого раствора водного форм-альдегида и 6 г триэтиламипа в течение 35 мин при перемети ланий приливают 558 в аяилина, поддерживая охлаждением температуру на уровне 20— 25° С. После прибавления всего анилина перемешивание продолжают еще 10 мин, после чего отделяют органический слой и смешивают его с 500 мл метилового спирта и 46 г триэтиламнна. Эту смесь гидрируют в присутствии катализатора никель на кизельгуре, при температуре 60—85° С и избыточном давлении водорода 10 ляг. Поглощение водорода закапчивается черйя 1,5 ч. Катализатор отфильтровывают, к фильтрату добавляют 20 мл 30% -ног о раствора NaOH и перегоняют в вакууме (120 мм рт. ст.). Сначала отгоняется V±0 мл метилового спирта, содержащего № мл триэтиламина. Перед дальнейшей перегонкой остаток переносят в делительную воронку и отделяют 230 мл воды. Получается 575 s продукта, содержащего 90% N -мети лани лпвга, 4,9% анилина я 5,1% 1Ч,К-диметил1анилйжа.

Алкилариламипы [2-4]. В 150 мл спирта растворяют 0,1 моль ароматического нптросоединенпя, 0,3 моль альдегида и 2,0 а ацетата натрия. После добавлении 3 — 6 г никеля Ренея смесь гидрируют при начальном избыточном давлении водорода 3 am. Через 12—24 ч поглощение водорода заканчивается. Катализатор отфильтровывают, фильтрат подкисляют HCl и растворитель отгоняют на паровой бане. Остаток подщелачивают раствором NaOH, пкстрага-руют эфиром амин и выделяют его пврегонкоп.

' По окончании восстановления, перед впуском воздуха, из реактора откачивают водород. Катализатор отфильтровывают, а продукт реакции выделяют обычным способом, отгоняя растворитель.

Окончание реакции определяют по прекращению выделения хлористого водорода (капля раствора аммиака,1 поднесенная на стеклянной палочке к отверстию холодильника, не должна дымить—образование NH4C1). Скорость реакции можно контролировать, собирая хлористый водород в поглотительную склянку с водой и периодически титруя получерный раствор соляной кислоты раствором едкоп>'натра. В конце реакции скорость выделения хлористого водорода внезапно падает. После того .как перестанет выделяться хлористый водород, прекращают подачу водорода, катализатор отфильтровывают, а растворитель отгоняют в вакууме. Катализатор можно употреблять несколько раз.

Кинетической кислотности Кинетического исследования Кинетического разделения Кипячением последнего Кипячении прибавляют Кислорода гидроксигруппы Кислорода количество Кислорода нитрогруппы Кислорода происходит