Профессиональное обучение
жүктеу/скачать 1,24 Mb. Pdf көрінісі
|
2019 бак Пягай А.В
- Бұл бет үшін навигация:
- 3.5 Анализ качества бензина с добавлением этил-трет-бутилового
- Образец RON MON AKI
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
E
thyl alcohol , % 2 -P ropa nol
, 2 -methyl - ,
%
op an e, 2 -e fhoxy - 2 - m ethyl - , % 1 -P entene , 2,4,4 -tri methyl
- , %
K,% Ethyl
alcohol
Промышленный Purolite СТ-275
70 2,36 21,63 2,57 72,88 0,25
88,37
0,5% ПАК/ цеолит
50
60
70 6,82
87,92 0,46 4,78
- 12,08
80 4,62
93,49 0,53 1,33
- 6,51
90 5,63
93,45 0,23 0,66
- 6,55
1% ПАК/цеолит 50 3,5 93,93 0,16 2,25 0,05
6,07 60
5,66 91,73 0,2 2,40
70 9,32
69,85 0,83 19,74
0,24 30,15
80 0,79
89,94 0,68 8,31
0,12 10,06
90 0,44
92,73 0,75 6,03
- 7,27
Далее было изучено влияние высоты слоя катализатора на выход ЭТБЭ. С этой целью были проведены аналогичные исследования в сопоставимых условиях с высотой слоя катализатора 10 см. Результаты представлены в (таблице 3.2).
Таблица 3.2 Основной состав продуктов реакции взаимодействия изобутилена и этилового спирта на катализаторах h =10 см.
Т,°С 1 -P rope ne , 2 -methyl
-
% E thyl alcohol , % 2 -P ropa nol
, 2 -methyl - ,
%
op an e, 2 -e fh oxy - 2 - m ethyl - , %
,% Ethyl
alcohol
Промышленный Purolite СТ-275
70 2,67 68,73 12,25 15,83
1% ПАК/цеолит 60 11,93 85,86 0,07 1,9
70 6,60
90,87 0,019 2,19
9,13
80 4,83
93,61 - 1,55
6,39
90 10,16
87,13 0,07 2,53
14,87
20
Из сравнения результатов (таблицы 3.1 и 3.2) следует, что увеличение слоя от 7 см до 10 см не приводит к увеличению выхода продукта. Наиболее оптимальной является высота слоя катализатора 7 см.
Исследование цеолитного катализатора с помощью хроматографического метода Анализ продуктов реакции осуществляли хроматографическим методом на хроматографе Agilent 6890N, с использованием детектора масс- селективного, азотно-фосфорный. Изготовитель фирма «Agilent Technologies» США. Хроматограммы чистых веществ и смеси при 70°С представлены на (рисунках 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 и 3.11).
3 . 0 0 4 . 0 0
5 . 0 0 6 . 0 0
7 . 0 0 8 . 0 0
9 . 0 0 1 0 . 0 0 1 1 . 0 0 1 2 . 0 0 0 2 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 0 1 4 0 0 0 0 0 1 6 0 0 0 0 0 1 8 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 2 2 0 0 0 0 0 2 4 0 0 0 0 0 2 6 0 0 0 0 0 2 8 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 T im e --> A b u n d a n c e T I C : 7 0 -1 . D \ d a t a . m s 3 . 1 5 9 3 . 4 5 2 3 . 6 5 7 4 . 4 5 8 6 . 3 7 4 21
Рисунок 3.7 – Хроматограмма 1-Propene, 2-methyl
Рисунок 3.8 – Хроматограмма Ethyl alcohol
3 5 4 0
4 5 5 0
5 5 6 0
6 5 7 0
7 5 8 0
8 5 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0
4 0 0 0 5 0 0 0
6 0 0 0 7 0 0 0
8 0 0 0 9 0 0 0
m/ z--> A b u n d a n c e S c a n 1 7 8 (3 .1 5 9 min ): 7 0 -1 .D \ d a ta .ms 3 0
3 5 4 0
4 5 5 0
5 5 6 0
6 5 7 0
7 5 8 0
8 5 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0
2 0 0 0 2 5 0 0
3 0 0 0 3 5 0 0
4 0 0 0 4 5 0 0
5 0 0 0 5 5 0 0
6 0 0 0 6 5 0 0
7 0 0 0 7 5 0 0
8 0 0 0 8 5 0 0
9 0 0 0 9 5 0 0
m / z--> A b u n d a n c e S c a n 2 6 9 (3 .4 5 2 m in ): 7 0 -1 .D \ d a ta .m s
22
Рисунок 3.9 – Хроматограмма 2-Propanol, 2-methyl
Рисунок 3.10 – Хроматограмма Propane, 2-efhoxy -2- methyl
2 8 3 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0 4 2 4 4 4 6 4 8 5 0 5 2 5 4 5 6 5 8 6 0 6 2 6 4 6 6 6 8 7 0 7 2 7 4 7 6 7 8 8 0 0 5 0 0
1 0 0 0 1 5 0 0
2 0 0 0 2 5 0 0
3 0 0 0 3 5 0 0
4 0 0 0 4 5 0 0
5 0 0 0 5 5 0 0
6 0 0 0 6 5 0 0
7 0 0 0 7 5 0 0
8 0 0 0 8 5 0 0
9 0 0 0 9 5 0 0
m/ z--> A b u n d a n c e S c a n 3 3 3 (3 .6 5 7 min ): 7 0 -1 .D \ d a ta .ms 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 0 5 0 0
1 0 0 0 1 5 0 0
2 0 0 0 2 5 0 0
3 0 0 0 3 5 0 0
4 0 0 0 4 5 0 0
5 0 0 0 5 5 0 0
6 0 0 0 6 5 0 0
7 0 0 0 7 5 0 0
8 0 0 0 8 5 0 0
9 0 0 0 9 5 0 0
m/ z--> A b u n d a n c e # 4 3 8 5 : P ro p a n e , 2 -e th o xy-2 -me th yl-
23
Рисунок 3.11 – Хроматограмма 1-Pentene, 2,4,4-tri methyl
эфира После получения и анализа полученной композиции проводится проверка на увеличение октанового числа бензина АИ-92 на анализаторе качества нефтепродуктов SHATOX SX-300. Результаты анализа приведены в (таблице 3.3), где представлены значения октанового числа с добавлением эфирсодержащей композиции.
RON - Research Octane Number (исследовательский метод) MON - Motor Octane Number (моторный метод) AKI - Anti-Knock Index (антидетонационный коэффициент)
Таблица 3.3 Результаты изменения октанового числа Образец RON MON AKI Бензин АИ - 92 84,8 79,9
82,3 ПАК 1 % при 50°С 96,2 86,2
91,2 ПАК 1 % при 60°С 96,4 86,5
91,4 ПАК 1 % при 70°С 97,3 87,3
92,3 ПАК 1 % при 80°С 95,6 85,6
90,6 ПАК 1 % при 90°С 96,0 86,0
91,0
Из результатов следует, что полученная композиция, содержащая этил- трет-бутиловый эфир, повышает октановое число бензина. Следует отметить, что наивысшее значение октанового числа наблюдается при добавлении композиции, полученной при 70°С, октановое число увеличилось с 82,3 до 92,3.
3 0 3 5
4 0 4 5
5 0 5 5
6 0 6 5
7 0 7 5
8 0 8 5
9 0 9 5 1 0 0 1 0 5 1 1 0 1 1 5 1 2 0 0 5 0 0
1 0 0 0 1 5 0 0
2 0 0 0 2 5 0 0
3 0 0 0 3 5 0 0
4 0 0 0 4 5 0 0
5 0 0 0 5 5 0 0
6 0 0 0 6 5 0 0
7 0 0 0 7 5 0 0
8 0 0 0 8 5 0 0
9 0 0 0 9 5 0 0
m/ z--> A b u n d a n c e S c a n 1 1 7 8 (6 .3 7 4 min ): 7 0 -1 .D \ d a ta .ms
24
На основании проделанного исследования можно заключить, что синтез этил-трет-бутилового эфира на цеолитном катализаторе с полимерным носителем является перспективным направлением в области производства кислородсодержащих добавок, так как цеолитный катализатор является природным, а следственно легкодоступным. В процессе выполнения дипломной работы было достигнуто решение поставленных задач. Практическая значимость данного исследования состоит в возможности применения данного катализатора для производства этил-трет-бутилового эфира. Выводы:
1. В присутствии цеолитного катализатора синтезирован этил-трет- бутиловый эфир. 2. Рассмотрено влияние температуры на выход ЭТБЭ. Найдено, что оптимальной температурой для получения этил-трет-бутилового эфира является 70°С. 3. Изучено влияние содержания ПАК на выход ЭТБЭ. Установлено, что двукратное увеличение пропорции полимер/цеолит приводит к повышению выхода ЭТБЭ в 4 раза (с 4,78 до 19,74 %). 4. Методом хроматографии проведен анализ продуктов реакции взаимодействия изобутилена и этанола. Найдено % содержание основного и побочных продуктов. Таким образом, необходимые задачи были решены, поставленная цель достигнута. В заключении отметим, что в лаборатории, где проводилось выполнение дипломной работы, в основном проводится термический крекинг, а синтез этил-трет-бутилового эфира является новым перспективным направлением.
25
Список книг и монографий
1.
Онойченко С. Н. Применение оксигенатов при производстве перспективных автомобильных бензинов. – М.: Издательство «Техника», ТУМА ГРУПП, 2003. – 64 с. 5.
Рынок МТБЭ в России. Отраслевой обзор Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков, 2010. – 76 с. 17. Патриляк К. И., Сидоренко Ю. Н., Бортышевский В. А. Алкилирование на цеолитах. – К.: Наук. думка, 1991. – 176 с. 23.
R. González, Doctoral Thesis, University of Barcelona, 2011. 37.
Топчиева К.В., Тхоанг Хо Ши. Активность и физико-химические свойства высококремнистых цеолитов и цеолитсодержащих катализаторов. М.: Изд-во Московского ун-та, 1976.167с. 38.
Нефедов Б.К., Радченко Е.Д., Алиев Р.Р. Катализаторы процессов углубленной переработки нефти. М.: Химия, 1992. 266 с. 39. Чукин Г.Д. Строение оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. Механизмы реакций. – Москва: ООО “Принта”, 2010. – 288 с. 40. Чуйко А.А., Горлов Ю.И. Химия поверхности кремнезёма: строение поверхности, активные центры, механизмы сорбции. – Киев: Наукова думка, 1992. – 248 с.
Список периодических изданий 2.
Donahue CJ, D’Amico T, Exline JA. Synthesis and characterization of a gasoline oxygenate, ethyl tert-butyl ether. Journal of Chemical Education 2002; 79: 724–6. 3.
EPA. MTBE fact sheets #1: overview. Washington, DC: U.S. Environmental Protection Agency; 1998. 4. EPA. Oxyfuels information needs. Wasghington, DC: U.S. Environmental Protection Agency; 1996. 6.
Matsumoto N, Sano D, Elder. M. Biofuel initiatives in Japan: strategies, policies, and future potential. Applied Energy 2009;86(1): 69–76. 7. Fujii S, Yabe K, Furukawa M, Matsuura M, Aoyama. H. A one- generation reproductive toxicity study of ethyl tertiary butyl ether in rats. Reproductive Toxicology 2010; 30:414–21. 8. Ozbay N, Oktar N. Thermodynamic study of liquid phase synthesis of ethyl-tert-butyl ether using tert-butyl alcohol and ethanol. Journal of Chemical and Engineering Data 2009; 54:3208–14. 26
9. Thiel C, Sundmacher K, Hoffmann U. Synthesis of ETBE: residue curve maps for the heterogeneously catalysed reactive distillation process. Chemical Engineering Journal 1997; 66:181–91. 10.
Yang BL, Yang SB, Yao RQ. Synthesis of ethyl tert-butyl ether from tert-butyl alcohol and ethanol on strong acid cation-exchange resins. Reactive and Functional Polymers 2000; 44: 167–75. 11.
Assabumrungrat S, Kiatkittipong W, Sevitoon N, Praserthdam P, Goto S. Kinetics of liquid phase synthesis of ethyl tert-butyl ether from tert-butyl alcohol and ethanol catalyzed by b-zeolite supported on monolith. International Journal of Chemical Kinetics 2002; 34:292–9. 12. Fite C, Iborra M, Tejero J, Izquierdo JF, Cunill F. Kinetics of the liquid- phase synthesis of ethyl tert-butyl ether (ETBE). Industrial and Engineering Chemistry Research 1994; 33:581–91. 13. Streicher C, Asselineau L, Forestiere A. Separation of alcohol/ether/hydrocarbon mixtures in industrial etherification processes for gasoline production. Pure and Applied Chemistry 1995; 67:985–92. 14.
Westphal GA, Krahl J, Bruning T, Hallier E, Bunger J. Ether oxygenate additives in gasoline reduce toxicity of exhausts. Toxicology 2010; 268:198–203. 15. Domingues, L, Pinheiro, CIC, Oliveira, NMC, Fernandes, J, Vilelas, A. Model development and validation of ethyl tert-butyl ether production reactors using industrial plant data. Industrial and Engineering Chemistry Research 2012. 16. Kaiser EW, Andino JM, Siegl WO, Hammerle RH, Butler JW. Hydrocarbon and aldehyde emissions from an engine fueled with ethyl-t-butyl ether. Journal of the Air and Waste Management Association 1991; 41:195–7. 18. Vila M, Cunill F, Izquierdo J-F, Tejero J, Borra M. Equilibrium constants for ethyl tert-butyl ether liquid-phase synthesis. Chemical Engineering Communications 1993; 124:223–32. 19. Puziy AM, Poddubnaya OI, Kochkin YN, Vlasenko NV, Tsyba MM. Acid properties of phosphoric acid activated carbons and their catalytic behavior in ethyl-tert-butyl ether synthesis. Carbon 2010; 48:706–13. 20. Prior JMV, Loureiro JM. Residual thermodynamic properties in reactor modeling. Chemical Engineering Science 2001; 56:873–9. 21.
Segovia JJ, Villaman ̃a ́n RM, MartAn MC, Chamorro CR, Villamanan MA. Thermodynamic characterization of bio-fuels: excess functions for binary mixtures containing ETBE and hydrocarbons. Energy 2010; 35:759–63. 22.
O. Franc ̧ oisse, F.C. Thyrion, Chem. Eng. Process. 30 (1991) 141–149. 24.
Ozbau, N. Thermodynamic Study of Liquid Phase Synthesis of Ethyl tert-Butyl Ether Using tert-Butyl Alcohol and Ethanol / N. Ozbau, N. Oktar // J.Chem. Eng. Data. – 2005. – No. 10. – P. 2011-2016. 25.
Bu-Lun Yang. Synthesis of Ethyl tert-Butyl Ether from tert-Butyl Alcohol and Ethanol on Strong Acid Cation-Exchange Resins / Bu-Lun Yang, San- Ba Yang, Rui-qing Yao // Reactive and Functional Polymers. – 2000. – Issue 2. – P.167-175. 27
26. Umar M. Synthesis of Ethyl tert-Butyl Ether with tert-Butyl Alcohol on Various Ion Exchange Resin Catalysts / M. Umar, A. R. Saleemi, S. Quaise //Catalysis Comunication. – 2008. – Issue. 9. – P. 721-727. 28.
Oudshoorn, O. L., A novel structured catalyst packing for catalytic distillation of ETBE Chemical Engineering Science / O. L. Oudshoorn, M. Janissen, W. E. J. van Kooten, J. C. Jansen, H. van Bekkum, C. M. van den Bleek and H. P. A. Calis // 1999. – Issue 10. – Pages 1413-1418. 29. Poz ́niczek J, Luban ́ ska A, Micek-Ilnicka A, Mucha D, Lalik E, Bielan ́ ski. A. TiO 2 and SiO 2 supported Wells-Dawson heteropolyacid H 6 P
W 18 O 62
as the catalyst for ETBE formation. Applied Catalysis A: General 2006; 298:217– 24. 30.
Umar M, Patel D, Saha B. Kinetic studies of liquid phase ethyl tert- butyl ether (ETBE) synthesis using macroporous and gelular ion exchange resin catalysts. Chemical Engineering Science 2009; 64:4424–32. 31.
Bielan ́ ski A, Luban ́ ska A, Micek-Ilnicka A, Poz ́niczek J. Polyoxometalates as the catalysts for tertiary ethers MTBE and ETBE synthesis. Coordination Chemistry Reviews 2005; 249:2222–31. 32.
Vlasenko NV, Kochkin YN, Topka AV, Strizhak PE. Liquid-phase synthesis of ethyl tert-butyl ether over acid cation-exchange inorganic-organic resins. Applied Catalysis A: General 2009; 362:82–7. 33.
Larsen G, Lotero E, Marquez M, Silva H. Ethyl tert-butyl ether (ETBE) synthesis on H-mordenite: gas-phase kinetics and drifts studies. Journal of Catalysis 1995; 157:645–55. 35.
Власенко Н.В., Кочкин Ю.Н., Швец А.В., Касьян Н.В. Цеолиты структуры бета - перспективные катализаторы синтеза этил-трет-бутилового эфира // катализ в нефтеперерабатывающей промышленности. - Киев, 2008. № 1. С. 27-32. 36. Шириязданов Р.Р., Давлетшин А.Р., Смирнов В.К. Кузнецов Е.В., Рахимов М. Н., Абрамов П. И., Ипатова Е. А. Получение этил-трет-бутилового эфира из биоспиртов на цеолитах // Башкирский химический журнал. - 2011. №2. - С.48 – 51.
Список патентов 27.
Пат. 568698 США АС07С4109FI. Smith L. A. jr., Loescher M. E. Process for the Conversion of Tertiary Butyl Alcohol to Ethyl Tertiary Butyl Ether. 34. Пат. 2327682 Российская Федерация. Способ получения этил-трет- бутилового эфира /Смирнов В.А., Шляпников А.М., Чуркин В.Н., Бубнова И.А., Бубенко В.Б., Стряхилева М.Н., Карпов И.П.; опубл 2008. жүктеу/скачать 1,24 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|