в) хлоросформ

С2H4 + 6HCl + 2O2 2CHCl3 + 4H2O (29)

г) трихлоретан

С2H4 + 3HCl + O2 C2H3Cl3 + 2H2O (30)

і інші домішки, всього до 1-2% від одержаного дихлоретану.

В процесі примислової експлуатації на діючій установці використовуються каталізатори, які виготовлені на носіях з різними характеристиками, завдяки чому може змінюватися якісний і кількісний склад продуктів реакції.

Хороший каталізатор оксіхлорування дає:

майже повну конверсію хлористого водню;

високий вихід дихлоретану, внаслідок низького горіння етилену з утворенням СО і СО2 і малого надлишку етилену у вихідному газі;

чистоту по дихлоретану вищу, ніж 99%;

відмінне псевдозрідження внаслідок оптимальної густини шару каталізатора і високе значення коефіцієнта теплообміну;

відсутність тенденції до злипання, що попереджує небезпеку зупинки реактора;

хорошу міцність до стирання і зносу для мінімізації втрат каталізатора.

В ході процесу на поверхні каталізатора можуть проходити наступні реакції окиснення і відновлення:

С2H4 + 2CuCl2 + 2O2 C2H4Cl2 + Cu2Cl2 (31)

Сu2Cl2 + 0,5O2 + 2HCl 2CuCl2 + H2O (32)

Поява вмісту заліза в каталізаторі пояснюється наступними реакціями між стінками реактора і каталізатором.

Fe + CuCl2 FeCl2 + Cu (33)

2Fe2+Cl2 + 2Cu2+Cl2 2Fe3+Cl3 + Cu2+1 + Cl2 (34)

2FeCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6HCl (35)

Fe + Ѕ O2 + H2O + 2CO2 Fe (HCO3)2 (36)

Fe(HCO3)2 + 2H2O Fe(OH)2 + 2H2CO3 (37)

2Fe(OH)2 Ѕ O2 + H2O Fe(OH)2 + 2H2CO3 (38)

Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O (39)

За два роки роботи каталізатор змінив свої характеристики, що привело до погіршення його якості в реакторі в процесі оксіхлорування. Тому ми поставили перед собою завдання: вивчити можливості регенерації каталізатора оксихлорування і дослідити методи такої регенерації в умовах максимально наближений до промислових на дослідно-лабораторній установці.

Експерименти проводились в двох напрямках: на новій дослідно-лабораторній установці -– шляхом термообробки кталізатора в режимі киплячого шару, в кисневому і повітряному режимах; в лабораторних умовах, шляхом відмивки каталізатора в ДХЕ; а також аналізом зразків за всіма фізико-механічними властивостями до і після регенерації.

Регенрація проводилась в двох режимах: в атмосфері повіртя із нагріванням до 180о; 210 о; 250оС, а також в атмосфері кисню, при його концетрації 20, 30, 40% і концентрації азоту (80, 70, 60%). Одночасно проводились аналізи на вміст в каталізаторі хлорної міді, заліза з вихначенням насиченої ваги,питомої поверхні і об’єму в каталізаторі до і після регенерації. Одержані дані наведені в таблиці 22.

Результати аналізу фізико-механічних властивостей каталізатора оксіхлорування етилену до і після регенерації в повітряному і кисневому режимах.

№ | Режим регенерації, температура, С, год. | вміст міді в каталізаторі %ваг. | Вміст заліза, % ваг. | Об’єм щілин, см 3/2 | питома опверхня м 2/2 | насипна вага | колір

Свіжий кталізатор | 4,2 | 0,21 | 0,36 | 140,0 | 1,02 | зелений

Кталізатор без регенерації. Каталізатор після регенерації при нагріванні: | 4,15 | 0,30 | 0,26 | 74.5 | 1,31 | коричневий

180оС, 8 год. | 4.10 | 0,30 | 0,26 | 78,5 | 1,20 | темно-зелений

210оС, 8 год. | 4,51 | 0,301 | 0,276 | 85,0 | 1,28 | зелений

250оС, 8 год. | 4,585 | 0,30 | 0,286 | 99,0 | 1,27 | салатний

Каталізатор екстакційний в ДХЕ, 80 оС, 8 год. | 4,75 | 0,254 | 0,276 | 101,2 | 1,12 | темно-зелений

Каталізатор екстакційни в ДХЕ, 60 оС, 8 год. при переміщування. Каталізатор після регенерації з використання кисню температури | 4,58 | 0,255 | 0,269 | 100,0 | 1,12 | зелений

210 оС, 8 год., О2/N2=30/70 | 4,18 | 0,31 | 0,27 | 100,5 | 1,27 | залений

210 оС, 8 год., О2/N=40/60 | 4,76 | 0,275 | 0,28 | 105,0 | 1,26 | світло-зелений

250оС, 8 год., О2/N=40/60 | 4,77 | 0,26 | 0,32 | 108,0 | 1,25 | зелений

Після регенерації. Яка проводилась протягом 8 годин при заданій температурі, проводили дослідження для визначення активності і селективності регенарованого каталізатора в процесі оксилювального хлорування С2Н4 в стандартному режимі: 225оС, співідношення компонентів С2Н4 : НCl : О2 = 1.07 : 2 : 0,7, розхід ципкуляційного газу (СО2 = 60%) – 72 – 80л/год, температура на закалючій колоні – 87-100оС, тиску в систему 7-12КПа, повний розхід відходів – 76-86л/год., час роботи – 1год. Додатково в період роботи аналізували склад циркуляційного газу на вміст СО, СО2, С2Н4, О2. Одержані результати наведені в таблиці №22. Після цього визначали: масу утвореного ДХЕ, хроматорафічним способом аналізували його чистоту і вміст мікросумішей, вимірювали кількість непрореагованого хлористого водню. Потім розраховували конверсію по хлористому водню, по С2Н4, і вихід ДХЕ від теоретичного. Ці дані наведені в таблиці 23, до і після повітряного і кисневого режиму регенерації.

Таблиця 23. Результати дослідження активності каталізатора оксіхлорування С2Н4 після його регенерації.

№ | Темпра-тура регене-рації, оС | Співвідношен-ня О2/N2, % | Горіння С2Н4, % | Конверсія | Чисто-та ДХЕ, % | Ефективність по С2 | Маса зра-зка | Вихід ДХЕ від теоре-тичного %

HCl | С2Н4 | О2

1. | до регенр. | 21/79 | 4,92 | 98,48 | 89,02 | 90,00 | 98,58 | 92,76 | 101,5 | 86

180 | 21/79 | 1,96 | 98,37 | 92,73 | 89,36 | 99,37 | 92,15 | 109,5

180 | -//- | 4,90 | 97,05 | 90,93 | 88,67 | 99,25 | 90,25 | 105,9

с. | 180 | -//-