Сочинение на тему Эпоксидирование этилена. Каталитические преобразователи
- Опубликовано: 04.07.2020
- Предмет: Наука
- Темы: Зеленая химия, Химическая реакция, Химия
Эпоксидирование этилена. Каталитические нейтрализаторы
Введение
Этиленоксид (ЭО), получаемый в результате реакции, называемой эпоксидированием этилена, является одним из наиболее часто производимых в мире химических веществ, общий объем производства которого превышает 20 Мт / год (Diao). Он считается одним из наиболее ценных и влиятельных химических промежуточных продуктов, и более 70% полученного ЭО используется для производства этиленгликоля (Бернардо). Эпоксидирование этилена является жизненно важным химическим процессом в современной промышленности. Это продукт, этиленоксид (ЭО) или эпоксид, широко используемый в качестве сырья при производстве других коммерческих и промышленных химикатов.
Процесс изучался и разрабатывался более ста лет и до сих пор привлекает внимание химиков из-за его сложной химии и кинетики. Здесь мы рассмотрим некоторые истории этого химического вещества и обсудим некоторые характеристики процесса реакции, такие как: изменение температуры, стадии реакции, катализаторы, физические свойства и биопродукты. В конце мы надеемся обобщить эти химические вещества войдите в историю сегодня и изучите последние вопросы и разработки, направленные на дальнейшую оптимизацию процесса в современной экономике.
История
Этиленоксид, также неофициально известный как эпоксид, является промышленным промежуточным продуктом. Несмотря на то, что он имеет много применений, его самое большое применение – это промежуточное звено в производстве этиленгликоля, основного ингредиента антифриза, сырья для производства полиэфирного волокна (источник 1). Из-за чрезвычайной полезности и легко доступных реагентов (этилена и кислорода) это очень хорошо изученная реакция. Самые ранние исследования, в которых пытались синтезировать этиленоксид, оказались трудными из-за его нестабильной природы в качестве промежуточного соединения. с использованием медленного сгорания этилена в кислых условиях и при высоких температурах. Это исследование не дало никакого этиленоксида, однако оно показало, что этиленоксид не образуется в условиях медленной реакции.
Хотя в 1931 году был проведен эксперимент, показывающий, что окисление олефинов может происходить некаталитически (источник 3), оно кинетически неблагоприятно. В 1928 году в ранней работе по каталитическому окислению этилена был предложен металлизированный кремнеземный катализатор, в котором был сделан вывод о том, что металлические катализаторы действительно способствуют окислению этилена (источник 4). Хотя это может показаться очевидным с сегодняшним знанием, это было замечательно в свое время, потому что катализ был такой новой областью. История реакции / процесса Краткая история развития процесса ЭО: (материал, который уже имел Самир) Процесс хлоргидрина был первым коммерческим процессом для производства ЭО, основанным на реакции, открытой Вюрцем в 1859 году.
Синтез ЭО из прямого окисления этилена был впервые открыт в 1931 году Лефортом. Лефор запатентовал процесс катализируемого серебром окисления этилена с получением EO H2O и CO2. Все процессы прямого окисления EO сегодня используют химию Лефорта. Первый коммерческий процесс получения ЭО путем прямого окисления был разработан в США компанией Carbide and Carbon Chemicals Corp. (сегодня известной как Union Carbide). Union Carbide запустила свой первый завод в 1937 году на основе использования воздуха. Union Carbide не лицензировал свой процесс. Затем, в 1953 году, воздушный процесс Scientific Design был коммерциализирован и предложен для лицензирования. К концу 1950-х годов прямое окисление начало вытеснять процесс хлоргидрина.
В 1958 году Shell представила первый процесс на основе кислорода для прямого окисления этилена до EO. Другие воздушные процессы были разработаны в 1960-х годах, некоторые из них принадлежали: Japan Catalytic, Chemische Werke Huls, Dow и Montecatini (теперь Montedison). В 1969 году процесс «Научный дизайн / Halcon» был коммерциализирован. Источник: Энциклопедия химической обработки и дизайна: Том 20 Мотивация. Одним из самых больших стимулов для производства этиленоксида является огромная конкурентоспособность химического вещества в связи с тем, что он используется в производстве множества потребительских товаров. Потому что ЭО используется как производственный инструмент в других химических процессах, рынок ЭО состоит из бизнеса для бизнеса; Некоторыми компаниями, которые являются основными потребителями ЭО для использования в промышленных процессах, являются DuPont, Indian Oil и BASF SE (Mordor).
В 2013 году спрос на этиленоксид составлял 19 миллионов метрических тонн в год, а в период с 2018 по 2023 год рынок, согласно прогнозам, вырастет еще на 5,8% (Мордор). Ожидается, что этот рост на 5,8% ожидается из-за высокого спрос на полиэтилентерефталат (ПЭТ) (Мордор) в Азиатско-Тихоокеанском регионе из-за возросших потребностей в текстиле, чистящих средствах и пластмассах, для производства которых все же требуется ПЭТ. Однако для производства ПЭТ необходим ЭО как сырьевой ингредиент ; (Мордор), таким образом, по мере того, как спрос на ПЭТ растет, спрос на ЭО также увеличивается. Китай, в частности, по прогнозам станет крупнейшим потребителем ЭО, (Мордор), поскольку они являются одним из ведущих мировых экспортеров продуктов, содержащих ПЭТ. .
Кроме того, растущий спрос на этиленгликоль является еще одним ключевым фактором роста рынка ЭО на 5,8% (Мордор). ЭО требуется для производства этиленгликоля (Мордор), который также является ключевым ингредиентом в медицине, текстиль, косметика и пластмассы, все из которых растут в потребительском спросе.
Отчет разведки
Это обеспечивает некоторую гибкость, если общие затраты на энергию слишком высоки; однако серебро (Ag) обладает значительно более высокой селективностью, чем другие оксидные катализаторы, и имеет тенденцию приближаться к завершению реакции. Целью процессов является простое частичное окисление реагента, что для большинства катализаторов является непростой задачей. Как правило, катализаторы вызывают полное или частичное сгорание реагентов, разрушая выход продукта. серебро является единственным катализатором, который демонстрирует почти идеальную селективность желаемого частично окисленного продукта этиленоксида и является экзотермическим процессом.
Кинетика, как правило, определяет чистоту продукта. Микрореакторы были жизненно важны для исследования эффектов скорости и селективности при различных обработках катализатора и условиях. С селективностью серебряного катализатора, уже имеющего такой высокий потенциал, можно достичь почти идеального выхода, если процесс спроектирован правильно с надлежащими параметрами и обработкой. Однако даже это трудно, поскольку не было достигнуто единого мнения относительно механизмов реакции промежуточных соединений на каталитической поверхности или стадии ограничения скорости.
Многие теории были выдвинуты различными заслуживающими доверия исследователями, но все они делают определенные предположения, игнорируя жизненно важные роли в процессе реакции. Некоторые наблюдаемые эффекты заключаются в том, что селективность катализатора пропорциональна корню квадратному из концентрации кислорода в реакции. Еще одна связанная с этим селективность и превращение в предварительную обработку катализатора; чем дольше лечение, тем выше конверсия, но незначительно.
Свойства, реакционная способность и безопасность
Основные химические вещества, представляющие интерес для успешного производства этиленоксида путем эпоксидирования этилена, и их свойства перечислены ниже: Таблица №: Физические свойства Точка кипения (ᵒC) Точка плавления (ᵒC) МВт (г / моль) Плотность (г / мл) ) Температура вспышки (ᵒC) Этилен -103,8 -169,2 28,054 0,91-0,96-136 Кислород -182,96 -218,4 31,998 Газ: 0,001429 Liq: 1,141-этиленоксид 10,55 -111,7 44,053 0,8 (незначительно изменяется в зависимости от температуры) -29Серебро 2212 962 107,868 10,49- https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/
Реакционная способность и безопасность
Этилен Реакционная способность: растворим в воде (131 мг / л при комнатной температуре), диэтиловый эфир, этанол, ацетон, бурно реагирует с фтором и сильными кислотами. Безопасность: нетоксичен (при нагревании не разлагается), воспламеняется, воспламеняется, взрывоопасен, не вызывает коррозии, при нагревании до разложения образует едкие, токсичные и раздражающие пары. Реакционная способность кислорода: растворимость в воде: 39 мг / л, сильный окислитель / окислитель, не вступает в реакцию с водой или воздухом, воспламеняется при контакте со спиртами, аммиаком, водородом, аминами. Безопасность: негорючий, вещи, которые горят на воздухе, будут гореть больше в кислороде, невоспламеняющиеся при чистом, токсичном, взрывоопасном, легко воспламеняющемся Этиленоксиде Реакционная способность: изомерны с ацетальдегидом и виниловым спиртом, смешиваются с водой и тетрахлоридом, растворимы в бензоле, ацетоне, этаноле и эфире, стабильны в водной безопасности: легковоспламеняющаяся, токсичная, раздражающая, экзотермическая полимеризация происходит при нагревании, взрывное разложение, carcinogenSilverReactivity: становится темнее в цвете (тускнеет) при воздействии серы, сероводорода, или озон, нерастворимый в воде, разложение может вызвать выделение токсичных газов / паров, инертных ко многим кислотам, кроме азотной и серной кислот. Безопасность: хранится вдали от аммиака, сильных растворов перекиси водорода и сильных кислот, раздражающих веществ, канцерогенов. Важно сохранить состав газовой реакции вне горючей области в процессе, и это достигается путем поддержания низкой конверсии за проход (Бернардо).
Место на большом заводе
Этилен оксид находится на более крупном заводе как многогранный химический промежуточный продукт. Наибольшая потребность в этиленоксиде в мире обусловлена производством этиленгликоля, и около 70% произведенного в мире этиленоксида превращается в этиленгликоль. Таким образом, процесс производства этиленоксида, скорее всего, будет обнаружен внутри более крупного завода этиленгликоля. .Этиленоксид используется в производстве производных, которые поставляют сырье для многих промышленных химикатов, таких как полиэфирные волокна, бутылки для напитков (ПЭТ), компоненты мыла и моющих средств, антифриз / охлаждающая жидкость (этиленгликоль), косметика и краски.
World Industrial Использование этиленоксида
С точки зрения подачи, различия в методах производства обычно заключаются в том, решит ли компания использовать воздух или чистый кислород в качестве окислителя. Проблема с использованием воздуха состоит в том, что у нас есть большое количество азота, который накапливается и должен быть удален. Проблема с этим необходимым удалением азота заключается в том, что значительное количество непрореагировавшего этилена, как было доказано, также удаляется с азотом. Чтобы уменьшить количество потери этилена, в систему добавляют дополнительный воздух и пропускают через несколько реакторов окисления с катализаторами и непрореагировавшим этиленом и азотом, чтобы получить более желаемый продукт.
Недостатком этого является высокая стоимость, которая идет с большим количеством реакторов. Использование воздуха также является недостатком, потому что он дает более низкую степень превращения этилена. Если используется чистый кислород, чистота должна быть близка к 95%, что может быть дорогостоящим и более опасным с точки зрения безопасности из-за его химических свойств, указанных выше (Бернардо). Альтернативный способ получения ЭО заключается в интегрированных мембранных операциях. Технология, обеспечиваемая мембранами, позволила в целом снизить образование отходов, использование энергии и затраты, а также размер оборудования в широком спектре промышленных производств. Три типа мембранных операций применимы в процессе производства EO: мембранные реакторы (MR), мембранные контакторы (MC) и газоразделительные (GS) мембранные блоки.
<р> МР используются для подачи окислителя (кислорода) в процесс (Бернардо) и полезны с точки зрения повышения конверсии и селективности при снижении интенсивности требуемой энергии. Использование MR является отличным способом контролировать добавление окислителя в более низкой концентрации, что уменьшает возникновение побочных реакций или продуктов, участвующих в последовательных реакциях (Бернардо). MC используются для ускорения массопереноса между двумя фазами, поэтому MC можно использовать для поглощения продукта диоксида углерода и желаемого продукта EO. Растворимость EO в воде отличная, поэтому MC можно использовать для ускорения массопереноса между ними для восстановления EO. Преимущество использования MC состоит в том, что требуется меньшее количество растворителя, что означает меньшее нагревание пара и откачку энергии. Наконец, если поток рециркуляции выбран для участия в производственном процессе, мембранные установки GS используются для извлечения непрореагировавшего этилена для рециркуляции в реактор (Бернардо).
Литература:
<Ол>
Полимеры представляют собой большие молекулы и имеют одну и ту же структурную единицу, повторяющуюся снова и снова, и эти повторяющиеся единицы известны как мономеры. Эти
Пероксидазы – это оксидоредуктазы, созданные рядом растений и микроорганизмов. Уменьшение количества пероксидаз в непосредственной близости от субстрата, дающего электроны, делает пероксидазы ценными в многочисленных бизнес-приложениях.
Размер первичных частиц ND, полученных методом детонации, хорошо подходит для биомедицинских исследований, продукты детонации должны быть тщательно очищены. В зависимости от материалов и матриц, присутствующих