1.2 Характеристика реакционного процесса

Процесс получения акролеина прямым окислением пропилена кислородом воздуха проходит по реакции

k1

СН2 = СН -- СН3 + О2 CH2 = CH -- COH + H2O (1)

r1

Кроме неё протекают побочные реакции:

k2

С3Н6 + 4,5О2 3CO2 + 3H2O (2)

r2

k3

С3Н6 + 3О2 3CO + 3H2O (3)

r3

Все три реакции необратимы и протекают одновременно. Реакция окисления пропилена протекает при температуре 380-420°С и давлении 0,1 МПа. Реакция каталитическая.

В качестве катализатора используется оксиды металлов (Cu, Mo, Bi и многие другие).

Одним из наиболее часто применяемых является катализатор Cu2O на силикагеле или пемзе.

Катализаторы V2O3, WO3, MoO3, и Cr2O3 хотя и давали значительное количество акролеина, но реакция протекала неселективно. Оптимальным количеством катализатора Cu2O, нанесённого на силикагель, является 1,0-1,5 % меди. При более высоких концентрациях на катализаторе присутствовала частично металлическая медь, способствующая образованию СО2. Кроме акролеина образуются оксиды углерода, которые как обычно при гетерогенно-каталитическом окислении, получаются непосредственно из пропилена и из акролеина. Для селективного осуществления процесса необходимо иметь катализаторы, направляющие окисление в сторону преимущественного образования акролеина. Таким катализатором и является Cu2O. На этом катализаторе достигается высокая селективность при малом времени контакта и умеренной температуре. На оксиде меди (I) время контакта составляет 0,2 с при температуре 380-420°С. Состав исходной смеси ограничивается пределами взрывоопасных концентраций (для пропилена 2,8-3,1% (об.)). В нашем случае концентрация попилена составляет менее 2% (об). В качестве газа-окислителя используем технический воздух, который дешевле технического кислорода. Процесс ведется с избытком кислорода. Степень конверсии пропилена меняется в пределах 60-100%, а селективность от 70-100% [1].