References

catal

Катализ в промышленности

Kataliz v promyshlennosti

1816-03872413-6476

LLC "KALVIS"

10.18412/1816-0387-2024-1-5-33

catal-993

Research Article

КАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

CATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRY

Окислительное хлорирование углеводородов. Сообщение 1. Реакция Дикона. Окислительное хлорирование предельных углеводородов С1 и С2

Oxidative chlorination of hydrocarbons. Part 1. The Deacon reaction. Oxidative chlorination of saturated hydrocarbons C1 and C2

Флид

М. Р.

Flid

M. R.

ctls@kalvis.ru

Научно-исследовательский инженерный центр «Синтез», МоскваРоссияResearch and Development Engineering Center «Syntez», MoscowRussian Federation

2024

23012024

241533

2024

LLC "KALVIS"

https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice

https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/993

Рассмотрены основные закономерности процессов окисления хлороводорода (реакция Дикона), окислительного хлорирования метана и этана. Показано, что наиболее распространенными и изученными катализаторами этих процессов являются хлормедные системы на различных носителях, которые содержат также хлориды щелочных и редкоземельных металлов, способствующих уменьшению уноса активной фазы с поверхности катализатора с одновременным повышением активности. Указано также на перспективность использования рутениевых катализаторов. Рассмотрены основные кинетические и технологические закономерности процессов оксихлорирования. Приведены условия, способствующие повышению выхода целевых продуктов – низших хлорметанов при оксихлорировании метана и винилхлорида при оксихлорировании этана. Предложены варианты реакторных узлов процессов оксихлорирования.

The review paper considers main regularities of the hydrogen chloride oxidation (the Deacon reaction) and oxidative chlorination of methane and ethane. The most efficient catalysts for these processes were shown to be the copper chloride systems on various supports, which contain also chlorides of alkaline and rare-earth metals that decrease the carry-over of the active phase from the catalyst surface and increase the activity. The main kinetic and technological regularities of the oxychlorination processes were considered. The conditions that promote an increase in the yield of target products – lower chloromethanes at oxychlorination of methane and vinyl chloride at oxychlorination of ethane – were revealed. Variants of technological schemes for the oxychlorination processes were proposed.

оксихлорированиеуглеводородыметанэтанкатализаторхлорид меди

oxychlorinationhydrocarbonsmethaneethanecatalystcopper chloride

References1

Трегер Ю.А. // Химическая промышленность. 1996. № 6. С. 337.

Флид М.Р., Трегер Ю.А. Винилхлорид. Химия и технология. В 2-х т. М., Калвис. 2008.

Chemical Engineering. 1965. Nov. 8. P. 245.

Наворски Дж., Велез. Э. // Оксихлорирование этилена. В сб. «Катализ в промышленности» под ред. Б. Лича. Т. 1. М.: Мир, 1986. С. 253—288.

HangSei Ma, Yalan Wang, Yanying Qi, Kumar R.Roat, and De Chen // ACS Catal. 2020. V. 19. Р. 9299—9319.

Гельбштейн А.И. // О механизме и кинетике реакций окислительного хлорирования углеводородов. В сб. «Всесоюзная школа по катализаторам». Новосибирск, 1981. № 3. С. 33—81.

Deacon H. // British Pat. № 1403, 1868.

Deacon H. // US Pat. № 85370, 1868.

Deacon H. // US Pat. № 118209, 1871.

Deacon H. // US Pat. № 165802, 1875.

Rоkа К. // Improvements in or relating to the Chlorination of Methane. British Pat. № 186270, 1921.

Пат. Германии № 430539, 1922.

Ernst O. // Wahl H.D.E. Patent 486952, 1929.

Брагинский О.Б. Мировая нефтехимическая промышленность. М.: Наука, 2003. 556 с.

Занавескин Л.Н., Аверьянов В.А., Трегер Ю.А. // Успехи химии. 1996. № 65 (7). С. 667.

Занавескин Л.Н., Аверьянов В.А. // Успехи химии. 1998. № 67 (8). С. 788.

Экологическая химия. Основы и концепция. Под. ред. Ф. Корте. М.: Мир, 1996.

Трегер Ю.А., Карташов Л.М., Кришталь Н.Ф. Основные хлорорганические растворители. М.: Химия, 1984. 224 с.

Трегер Ю.А., Розанов В.Н., Флид М.Р., Карташов Л.М. Окислительное хлорирование алифатических углеводородов и их хлорпроизводных // Успехи химии. 1988. Т. LVII. Вып. 4. С. 577—594.

Allen J.A., Clark A.J. // Rev. of Pure and Appl. Chem. 1971. V. 21. Р. 145.

Rideal E.K., Taylor H.S. Catalysis in theory and practice. London: Macmillan, 1926. 179 р.

Crawford R.M. // Chem. Eng. Progr. 1950. V. 46 (10). Р. 483.

Johnstone H.F. // Chem. Eng. Progr. 1948. V. 44. Р. 657.

Arnold C.W., Kobe K.A. // Chem. Eng. Progr. 1952. V. 48 (6). Р. 293.

Allen J.A. // J. Appl. Chem. 1962. V. 12. Р. 406.

Mallikarjunan M.M., Zahed Hussain S. // J. of Ind. and Sci. Res. 1983. V. 42. Р. 209.

Hongfei Ma, Yalan Wang, Yaning Qi, Kumar R. Rout and De Chen // ACS Catul. 2020. V. 10. Р. 9299—9319.

Чопоров Я.П. // Химическая промышленность. 1958. № 2. С. 80.

Slama J., Kodeis Z. // Chem. Prum. 1967. V. 17. Р. 179; Cdl. Czech. Chem. Comm. 1969. V. 34. Р. 2378.

Fontana C.M., Gorin E., Kidder G.A. et al. // Ind. Eng. Chem. 1952. V. 44. Р. 363.

Ruthven D.M., Kenney C.N. // Chem. Eng. Sci. 1967. V. 22. Р. 1561; 1968. V. 23. Р. 981.

Carruba R.V., Spencer J.L. // Ind. Eng. Chem. Proc. Dev. 1970. V. 9 (3). Р. 414.

Hurter F. // J. Soc. Chem. Ind. 1883, 103.

Jellinek K., Rudat A. // Z. Anorg. Allgem. Chem. 1926. V. 155. Р. 73.

Korvezce A.E. // Rec. Trav. Chim., 1931. V. 50. Р. 1085.

Смирнов В.И., Тихонов А.И. // Изв. АН СССР. Отд. техннаук. 1956. № 9. С. 49.

Slama J. // Collect. Chem. Common. 1971. V. 36. Р. 2691.

Шаховцева Г.А., Васильева И.Б., Аветисов А.К. и др. // Кинетика и катализ. 1970. Т. 11. № 6. С. 1469; 1971. Т. 12. № 1. С. 244.

Бакши Ю.М., Аглулин А.Г., Дмитриева М.П., Гельбштейн А.И. // Кинетика и катализ. 1977. Т. 18. № 6. С. 1472.

Аглулин А.Г., Бакши Ю.М., Гельбштейн А.И. // Кинетика и катализ. 1976. Т. 17. С. 670.

Волков С.В. В кн. «Ионные расплавы». Киев: 1975. Вып. 3. С. 65—69.

Курляндская И.И. и др. В кн. «Всесоюзная конференция по механизму гетерогенно-каталитических реакций». М.: 1974. Препринт № 2, 6.

Бакши Ю.М., Аглулин А.Г. II Всесоюзная. научная. конференция. «Современное состояние и перспективы развития теоретических основ производства хлорорганических продуктов». Баку. 1978. Т. 1. С. 19.

Аглулин А.Г. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. № 3. С. 308—314.

Аглулин А.Г. // Кинетика и катализ. 2014. 55. № 5. С. 599.

Укше Е.А., Леонова Л.С., Букун Н.Г. Ионные расплавы. Вып. 1. Киев: Наукова думка. 1974. С. 21.

Van Norman J.D., Tivers R.S. // J. Electrochem. Soc. 1971. V. 118. № 2. P. 258.

Аглулин А.Г. // Кинетика и катализ. 2014. Т. 55. № 5. С. 610.

Chaleroux C. // Compt. Rend. 1954. V. 239. Р. 1218.

Chaleroux C., Roulle A. // Compt. Rend. 1956. V. 242. Р. 2947.

Chaleroux C. // Ann. Chim. (Paris). 1960. V. 5. Р. 1069.

Иващенцев Я.И., Лифантьева Т.А. // Изв. вузов. Цветные металлы. 1968. № 11 (5). С. 20.

McKewan W.M. // Trans. Met. Soc. A.I.M.F. 1958. V. 212. Р. 791.

Allen J.A., Clark A.J. // J. Appl. Chem. (London). 1966. V. 16. Р. 327.

Iwanaga K., Seki K., Hibi T. The development of improved hydrogen chloride oxidation process / Sumitomo Kagaku. 2004. P. 1—4.

Davydov A.A. Molecular spectroscopy of oxide catalyst surfaces / Ed. Sheppard N.T. Chichester: John Wiley and Sons Ltd. 2003. P. 668.

Шалыгин А.С. Каталитический синтез и превращение хлорсодержащих соединений С1—С2 углеводородов: дис. … канд. хим. наук. Новосибирск: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, 2012.

Amrute A.P., Mondelli C., Scmidt T., Hauert R., Perez-Ramirez J. Industrial RuO2-based deacon catalysts: Carrier stabilization and sctive phase content optimization // ChemCatChem. 2013. Vol. 5. P. 748—756.

Mondelli C., Amrute A.P., Krumeich F., Schmidt T., Perez-Ramirez J. Shaped RuO2/SnO2—Al2O3 catalyst for large-scale stable Cl2 production by HCl oxidation // ChemCatChem. 2011. Vol. 3. P. 657—660.

Трегер Ю.А., Гужновская Т.Д. Интенсификация хлорорганических производств. Высокоэффективные каталитические системы. М.: Химия. 1989.

Трегер Ю.А., Розанов В.Н. Получение хлорорганических соединений на основе одноуглеродных молекул. // Успехи химии. 1989. Т .LVIII. Вып. 1. С. 138—164.

Силина И.С. Основы технологии получения хлористого метила каталитическим окислительным хлорированием метана под давлением. Дис. … канд. техн. наук. М.: РТУ МИРЭА, 2017.

Розанов В.Н., Гвозд Е.В., Трегер Ю.А., Бабич Н.Ф. // Химическая промышленность. 1983. С. 584.

Gorin E., Fontana C.M., Kidder G.A. // Ind. Eng. Chem. 1948. V. 40. P. 2128; 1952. V. 44. P. 363.

Власенко В.М., Фещенко Л.В., Жигайло Я.В., Чернобривец В.Л. // Катализ и катализаторы. 1984. № 22. С. 28.

Курляндская И.И., Кудрявцева Т.Ф., Трегер Ю.А. и др. // Химическая промышленность. 1979. № 5. С. 15.

Little J.A., Kenney C.N. // J. Catal. 1985. V. 93. № 1. P. 23—29.

Розанов В.Н., Гвозд Е.В., Трегер Ю.А. // Химическая промышленность, 1985. № 12. С. 717.

Розанов В.Н., Гвозд Е.В., Бабич Н.Ф., Трушечкина М.А., Трегер Ю.А. Подбор катализаторов оксихлорирования метана для процесса в неподвижном слое // Химическая промышленность. 1989. № 10. С. 726—729.

Peringer E., Tejuja C., Salzinger M. On the synthesis of LaCl3 catalysts for oxidative chlorination of methane // Applied Catalysis A: General. 2008. Vol. 305. P. 178—185.

Podkolzin S.G., Stangland E.E., Jones M.E., Peringer E., Lercher J.A. Methyl chloride production from methane over lanthanum-based catalysts // J. Am. Chem. Soc. 2007. V. 129. P. 2569—2576.

Podkolzin S.G., Stangland E.E., Schwelzer A.E., Jones M.E. // Oxidative halogenation of C1 hydrocarbons to halogenated C1 hydrocarbons. US Pat. 2008/0275279 A1. 2008.

Schwelzer A.E., Jones M.E. Hickman D.A. // Oxidative halogenations of C1 hydrocarbons to halogenated C1 hydrocarbons and integrated processes related thereto. US Pat. 6452058 B1. 2002.

Peringer E., Salzinger M., Hutt M., Lemonidou A.A., Lercher J.A. Modified lanthanum catalysts for oxidative chlorination of methane // Top Catal. 2009. V. 52. P. 1220—1231.

Alwies W.A.M., van der Heijden, Podkolzin S.G., Jones M.E., Bitter J.H., Weckhuysen B.M. Catalytic hydrogen-chlorine exchange between chlorinated hydrocarbons under oxygen-free conditions // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47. P. 5002—5004.

Гельперин Е.И., Бакши Ю.М., Аветисов А.К. и др. // Кинетика и катализ. 1979. Т. 20. № 1. С. 129.

Гельперин Е.И., Бакши Ю.М., Аветисов А.К. и др. // Кинетика и катализ. 1978. Т. 19. № 6. С. 1527.

Ellsworth A.C. / Пат. Великобритании № 998689, 1965.

Barclay J.L. / Пат. ФРГ № 2540067, 1976.

Carroll R.T., Dewitt E.J., Trapasso L.E. / Пат. Великобритании № 980015, 1965.

Riegel H. / Пат. Франции № 1574705, 1969.

Croce L.J., Gabriks M. / Пат. США № 4046821, 1977.

Шаховцева Г.А., Васильева И.Б., Аветисов А.К. и др. // Кинетика и катализ. 1970. Т. 11. № 6. С. 1469; 1971. Т. 12. № 1. С. 244.

Пат. Японии № 50-24929, 1975.

Dotson R.L. // J. Catal. 1974. V. 33. Р. 210.

Курляндская И.И., Кудрявцева Т.Ф., Трегер Ю.А. // Химическая промышленность. 1979. № 5. С. 271.

Хейфец Л.И., Неймарк А.В., Курляндская И.И. // ДАН СССР. 1978. Т. 6. № 238. С. 1361.

Энглин А.Л., Гужновская Т.Д. // ЖВХО им. Д.И. Менделева. 1969. № 3. С. 288.

Caprara G., Montorsi G, Lovatere G. // Chim e ind. 1968. V. 50. P. 200.

Аглулин А.Г. Кинетические закономерности и некоторые вопросы механизма реакции окислительного хлорирования метана на трегерных медьсодержащих солевых катализаторах. Дисс. … канд. хим. наук. М.: НИФХИ им. Л.Я. Карпова, 1980.

Кудрявцева Т.Ф., Феофанова Н.М., Гужновская Т.Д. Всесоюзная научно-техническая .конференция «Состояние и перспективы развития теоретических основ производства хлорорганических продуктов». Тез. докладов. Баку: 1981. С. 90.

Карташов Л.М., Атасов А.А., Прохорова И.Н. и др. // ЖПХ. 1983. № 6. С. 1260.

Flid M.R., Kurlyandskaya I.I., Solomonic I.G. et al. In the proc. of NATO ASI «Advances and challenges in the catalytic activation and functionalisation of light alkanes». Portugal, 1997. Р. 17—23.

Flid M.R., Kurlyandskaya I.I., Treger Yu.A. et al. Studies in surface science and catalysis / 3-rd World Сongress on Oxidation Catalysis. San-Diego, USA, 1997. V. 110. Р. 305—313.

Флид М.Р. Ресурсосберегающие, сбалансированные по хлору технологии получения винилхлорида из этан-этиленового сырья. Дисс. … докт. техн. наук. М.: 2002. 333 c.

Аглулин А.Г., Бакши Ю.М., Гельбштейн А.И. // Кинетика и катализ. 1985. Т. 26. № 1. С. 26.

Ohtsuke Y. // J. Catal. 1978. V. 51. № 2. P. 169.

Hass H.B., McBee E.T. // Ind. Eng. Chem. 1935. V. 27. P. 1190; 1936. V. 28. P. 333; 1942. V. 34. P. 296.

Скудаев В.И., Соломонов А.Б., Герцен П.П. // Журнал прикладной химии. 1986. С. 839.

100

Шаталов Б.И. // Химическая технология. 1982. № 1. С. 10.

101

Алхазов Т.Г., Марголис Л.Я. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. М.: Химия. 1984.

102

Lin Jong-Liang, Bent Brian E. // J. Phys. Chem. 1992. V. 96. № 21. P. 8529.

103

Аглулин А.Г., Костиков Н.А. Механизм образования оксидов углерода в условиях окислительного хлорирования метана // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50. № 3. С. 440—446, 447—454.

104

Аглулин А.Г. // Кинетика и катализ. 1995. Т. 36. № 5. С. 702—709.

105

Bell R.C., Zemski K.A., Castleman A.W. // J. Phys. Chem. A. 1999. V. 103. № 11. Р. 1585.

106

Силина И.С., Кацман Е.А., Трегер Ю.А., Розанов В.Н., Брук Л.Г. Кинетика процесса окислительного хлорирования метана // Тонкие химические технологии. 2017. Т. 17. № 2. С. 50—61.

107

Гельперин Е.И., Аветисов А.К., Гельбштейн А.И. Кинетика и механизм окислительного хлорирования этана. В сб.: «Хлористый водород в хлорорганическом синтезе». М.: НИИТЭХИМ, 1987. С. 38.

108

Аветисов А.К., Гельперин Е.И., Гельбштейн А.И. // Кинетика и катализ. 1984. Т. 25. № 4. С. 850.

109

Гельперин Е.И., Бакши Ю.М., Аветисов А.К. и др. // Кинетика и катализ. 1983. Т. 24. № 3. С. 633.

110

Mortensen M., Minet R.G., Tsotsis T.T. et al. // Chem. Ing. Sci. 1999. V. 54. Р. 2131.

111

Nieken U., Watzenberger O. // Chem. Eng. Sci. 1999. V. 54. Р. 2619.

112

Cai X., Xie Y., Gui L.et al. // Shiyou Huagong. 1992. V. 21 (2). Р. 81.

113

Трегер Ю.А., Трусов Л.И., Розанов В.Н., Силина И.С., Мурашова О.П., Яськова В.Я., Брук Л.Г. Исследование процесса окислительного хлорирования метана при повышенных давлениях // Вестн. МИТХТ. 2013. Т. 8. № 3. С. 95—98.

114

Трегер Ю.А., Розанов В.Н., Трусов Л.И., Мурашова О.П., Яськова В.Я., Силина И.С. / Способ каталитического окислительного хлорирования метана. Пат. RU 2522575 C1. 2013.

115

Розанов В.Н., Трегер Ю.А., Мурашова О.П., Силина И.С., Аверина Е.А. Сравнение технологий процессов получения низших олефинов из метана через промежуточный синтез и последующий пиролиз метанола или хлористого метила // Нефтегазохимия. 2015. № 2. С. 29—34.

116

Розанов В.Н., Трегер Ю.А., Мурашова О.П., Силина И.С. О селективности процесса окислительного хлорирования метана // Химическая промышленность сегодня. 2016. № 3. С. 29—35.

117

Розанов В.Н., Трегер Ю.А., Силина И.С. // Исследование стабильности катализаторов окислительного хлорирования метана. Катализ в промышленности. 2016. Т. 16. № 4. С. 51—56.

118

Шилов А.Е., Сабирова Р.Д. // ДАН СССР. 1957. Т. 114. С. 1058.

119

Шилов А.Е., Сабирова Р.Д. // Журнал физической химии. 1959. Т. 33. С. 1365.

120

Шилов А.Е., Сабирова Р.Д. // Журнал физической химии. 1960. Т. 34. С. 860.

121

Гусейнов М.М., Салахов М.С., Рзаев А.М. // Азерб. нефт. хоз-во. 1975. № 12. С. 45.

122

Трегер Ю.А., Гужновская Т.Д., Феофанова Н.М. // Химическая промышленность. 1985. № 1. С. 12.

123

Гужновская Т.Д., Трегер Ю.А., Феофанова Н.М. и др. // Химическая промышленность. 1986. № 1. С. 8.

124

Кунии Д., Левеншпиль О. Промышленное псевдоожижение. Пер. с англ. М.: Химия, 1976.

125

Клег И.М., Хардман Р. / Пат. РФ № 2133729, 1994.

126

The chemistry of the carbon-carbon triple bond. Ed. S. Patai J.W.a.S., 1978. V. 1. Р. 522; V. 2. Р. 454.

127

Int. Pat. Appl. WO 95/07249, March 1995, to EVC Technology. Пат. США № 5763710, 1998.

128

Int. Pat. Appl. WO 95/07250, March 1995, to EVC Technology.

129

Int. Pat. Appl. WO 95/07251, March 1995, to EVC Technology. Пат. США № 5728905, 1998.

130

Int. Pat. Appl. WO 95/07252, March 1995, to EVC Technology. Пат. США № 5663465, 1997.

131

Chem. Weekly. 1998. V. 105. № 4. Р. 19; V. 161. № 9. Р. 36.

132

Flid M.R., Trushechkina M.A., Treger Y.A. // J. Termodinamic and Catalysis. 2017. V. 8. Р. 189. DOI: 10.4179/2157-7544.1000189.

133

Трушечкина М.А., Флид М.Р., Сидоренкова А.П., Флид В.Р., Трегер Ю.А. Коксообразование в процессе пиролиза 1,2-дихлорэтана. В сб.: «Теория и практика гетерогенных катализаторов и адсорбентов». Под ред. О.И. Койфмана М., Ленанд, 2020. С. 301—368.

134

Флид М.Р., Карташов П.М., Трегер Ю.А. // Основные за- кономерности восстановления хлорорганических соединений. В сб.: «Теория и практика гетерогенных катализаторов и адсорбентов». Под ред. О.И. Койфмана М., Ленанд, 2020. С. 221—300.

135

Flid M.R., Kartashov L.M., Treger Y.A. // Catalysts. 2020. V. 10. Р. 216. DOI: 10.3390/catal10020216.

136

Vinyl Chloride and PVC Manufacture. Process and Enviromental Aspects by Marshall Sittig. Noyes Data Corp. New Gersey, USA, 1978.

137

Гужновская Т.Д., Ошин Л.А., Сонин Э.В. и др. // Химическая промышленность за рубежом. 1974. № 10. С. 36.

138

Пат. США № 3949010, 1976.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.