Приготовление алюмохромового оксидного катализатора

При отсутствии промышленного алюмоплатинового катализатора можно при­готовить менее активный, но более доступный алюмохромовый оксидный ката­лизатор по следующей методике. 300 г γ-оксида алюминия пропитывают 130 мл 38%-ного водного раствора оксида хрома СгО₃ до полной адсорбции раствора носителем. Полученную смесь высушивают в сушильном шкафу при темпера­туре не выше 150 °С в течение 2 ч, охлаждают и обрабатывают 110 мл 8%-ного водного раствора нитрата калия. Тщательно перемешивают до полной адсорбции раствора и снова высушивают в сушильном шкафу при 150°С в течение 4 ч. Затем катализатор осторожно измельчают, просеивают через сито с размером ячеек 1,5—3,0 мм, необходимое количество загружают в реактор и восстанав­ливают.

Для восстановления катализатора в реактор через кран 2 по­дают водород со скоростью 50 мл/мин, включают обогрев реактора и нагревают его до 500 °С. По достижении указанной температуры увеличивают скорость по­дачи водорода до 150 мл/мин и восстанавливают катализатор в течение 4 ч. Полученный таким образом катализатор используют для опытов по ароматиза­ции парафиновых углеводородов.

Контрольные вопросы

1. Назначение процесса ароматизации.

2. Реакции ароматизации.

3. Применение продуктов процесса ароматизации.

Литература

1. Одабашян Г.В. Лабораторный практикум по химии ТООНХС. М., Химия, 1982, с. 86-89.

2. Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ. 10-е изд. М.. Химия, 1973, 717 с.

Лабораторная работа №4

Тема: Гидрокрекинг углеводородов и составление материального баланса опыта.

Гидрирование бензола в циклогексан

Теоретические основы процесса

Большое число важнейших химических соединений (циклогексан, циклогексанол, высшие спирты, амины, стирол, изобутилен, бутадиен-1,3 и др.) в промышленности получают при помощи про­цессов гидрирования и дегидрирования.

Реакции гидрирования и дегидрирования тесно связаны друг с другом, протекают в противоположных направлениях и в большин­стве случаев находятся в термодинамическом равновесии:

АН₂ А + Н₂

Реакция гидрирования сопровождается уменьшением объема реакционной массы и выделением тепла, а реакция дегидрирова­ния — увеличением объема реакционной массы и поглощением теп­ла. Поэтому сдвиг равновесия в сторону гидрирования или дегид­рирования зависит от условий процесса. Так, низкие температуры и высокие давления благоприятствуют реакции гидрирования, а высокие температуры и низкие давления — реакции дегидрирова­ния. Процессы гидрирования и дегидрирования, как правило, про­водят в присутствии катализаторов, которые значительно повыша­ют скорость процесса и его селективность. В качестве катализато­ров применяют металлы и их сплавы (Pt, Pd, Ni, Cu, Zn и др.), оксиды металлов и их смеси (Fe₂O₃, Сr₃О₃, ZnO, MgO и др.), сульфиды металлов и их смеси (NiSi, WS₃, MoS₃ и др.).

Металлы являются наиболее активными катализаторами, поэто­му их чаще всего используют в процессах гидрирования, которые проводят при температурах до 220 °С и давлении до 6 МПа. В про­цессах дегидрирования применяют преимущественно оксидные ка­тализаторы, которые по сравнению с металлами хотя и менее ак­тивны, но при 500—650 °С обладают большей селективностью, стабильностью и легко регенерируются.

Циклогексан и циклогексанол являются важными промежуточ­ными продуктами в процессе получения циклогексанона, капролактама и адипиновой кислоты. Кроме того, они широко используются как растворители.

В промышленности циклогексан и циклогексанол получают гидрированием бензола и фенола соответственно. Процесс прово­дят под давлением при мольном отношении гидрируемого веще­ства к водороду, равном 1: (10÷30). Например, бензол гидриру­ют на никелевом катализаторе при 180—200 °С и 1,5—2,0 МПа или на сульфидных катализаторах при л;300°С и 20—30 МПа:

При гидрировании бензола на никелевом катализаторе повы­шение температуры выше 220 °С приводит к частичному распаду циклогексана на углерод, метан и другие побочные продукты и к. быстрой дезактивации катализатора.

Фенол гидрируют на никелевом катализаторе при температурах не выше 150°С и давлении 1,5—2,0 МПа в газовой фазе. При более высокой температуре значительная часть фенола гидрируется до циклогексанона и расходуется на образование других побочных продуктов:

Циклогексанон можно гидрировать в циклогексанол, но условия гидрирования более жесткие. Селективность гидрирования бензола и фенола составляет 98% и выше.

Цель работы

Изучение реакции гидрирования бензола в циклогексан в газо­вой фазе при атмосферном давлении, определение степени конвер­сии бензола и составление материального баланса.