Введение
1. Современное состояние проблемы процесса окислительного хлорирования метана 11
1.1. Обзор способов получения низших олефинов из природного газа 18
1.1.1. Окислительная димеризация (конденсация) метана в этилен 19
1.1.2. Получение этилена каталитическим пиролизом метанола/диметилового эфира 24
1.1.3. Пиролиз хлористого метила, полученного оксихлорированием метана (МХТО) 29
1.2. Окислительное хлорирование метана 37
1.2.1. Катализаторы окислительного хлорирования метана 38
1.2.2. Кинетика и механизм процесса ОХМ 50
1.2.3. Технология процесса ОХМ 58
2. Постановка задачи 64
3. Методическая часть 65
3.1. Методика приготовления катализатора оксихлорирования метана. 65
3.2. Методика определения содержания меди в катализаторе 66
3.3. Измерение эксплуатационных текстурных характеристик катализатора68
3.4. Описание лабораторной установки и методика проведения эксперимента 68
3.5. Методика проведения хроматографического анализа реакционной смеси 71
3.6. Методика определения количества хлористого водорода и хлора 73
3.7. Методика расчета результатов 74
3.8. Анализ катализатора методами дифрактометрии и электронной микроскопии 78
3.9. Методика обработки кинетических данных 78
3.9.1. Расчет среднеквадратической погрешности описания моделью объекта 79
3.9.2. Расчет коэффициента корреляции Пирсона 79
3.9.3. Построение графика качества описания кинетической моделью 80
4. Подбор параметров проведения процесса ОХМ 82
4.1. Исследование процесса ОХМ на фарфоровой насадке и пористом носителе, состоящем из а-А12Оз -70% и БіОг -30% 82
4.2. Исследование процесса ОХМ на катализаторе состава СиС12 - КС1 -LaCl3/a-Al203 - Si02 85
4.2.1. Влияние на процесс ОХМ состава исходной смеси: содержания кислорода, хлористого водорода, метана 86
4.2.2. Влияние температуры на процесс ОХМ 91
4.2.3. Зависимость скорости образования хлористого метила от времени контакта 94
4.2.4. Зависимость скорости образования хлористого метила от содержания Си2+ в катализаторе 97
4.2.5. Влияние давления на процесс ОХМ 100
4.2.6. Выбор условий проведения процесса ОХМ 102
5. Исследование катализатора 103
5.1. Определение уноса хлорида меди с носителя 103
5.2. Сравнение удельной поверхности и удельного объема нанопор носителя 108
5.3. Изучение фазового состава катализатора методом порошковой рентгеновской дифракции 111
6. Изучение кинетических закономерностей и выдвижение гипотез о возможном механизме протекания процесса ОХМ 120
6.1. Расчет степенных кинетических моделей 123
6.2. Расчет энергии активации 127
6.3. Расчет содержательных кинетических моделей 129
7. Принципиальная технологическая схема промышленной установки процесса ОХМ с последующим пиролизом хлористого метила 141
7.1. Описание технологической схемы промышленной установки 141
7.2. Реактор окислительного хлорирования метана поз. Р-2 148
7.3. Материальный баланс процесса получения этилена из природного газа через промежуточный синтез хлористого метила окислительным хлорированием метана 150
7.4. Рекомендации по утилизации отходов производства 150
Выводы 152
Сокращения 154
Список литературы 155
Приложение А 170
Приложение Б 189
