ИСТИНА

Золькеталь (2,2-диметил-1,3-диоксолан-4-метанол) относится к новому классу оксигенатов - высокооктановых компонентов моторных топлив [1]. Бензины с этим оксигенатом характеризуются улучшенными моющими свойствами, характеристиками горения, меньшим образованием оксидов углерода и углеводородов. Учитывая масштабы потребления автомобильных топлив, разработка промышленной технологии производства золькеталя является актуальной задачей. Производится золькеталь путем взаимодействия глицерина с ацетоном, как правило, на гетерогенных катализаторах, преимущественно на катионообменных смолах и цеолитах [2]. Процесс кетализации является равновесным, и для увеличения выхода целевого продукта используется 5-20 кратный мольный избыток ацетона и различные приемы удаления из реакционной массы воды. Анализ научной и патентной информации по синтезу золькеталя показал, что опубликованные сведения не систематизированы, и их недостаточно для разработки технологической схемы промышленного производства продукта. Эксперименты по исследованию влияния различных технологических параметров на синтез золькеталя проводились в проточном реакторе колонного типа диаметром 26,4 мм и высотой слоя катализатора 47 мм. В качестве катализатора была использована катионообменная смола КУ-2-8 с размером зерен 0,315-1,25 мм. Мольное соотношение глицерин : ацетон = 1:5. Плотность орошения смесью исходных реагентов составляла 0,12-0,32 м3/(м2•час). В результате ограниченной взаимной растворимости глицерина и ацетона исходная реакционная смесь представляла собой эмульсию, приготовленную механическим смешением. При проведении процесса в стекающей пленке реагентов при температуре 35оС наблюдалось расслоение исходной эмульсии в этой пленке. В результате расслоения глицерин адсорбировался на поверхности смолы, затрудняя доступ ацетона к поверхности катализатора. В результате почти вдвое снижалась скорость процесса. Кроме того, при расслоении эмульсии за счет высокой вязкости глицерина в верхней части реактора толщина пленки адсорбированного глицерина становилась достаточно большой, что приводило к уменьшению свободного сечения реактора. Следствием этого было "подвисание" реакционной массы и образование затопленных участков катализатора. Избежать этого явления можно было только при снижении плотности орошения с 0,19 до 0,12 м3/(м2•час). Возникшие проблемы могут быть решены путем гомогенизации исходной смеси реагентов двумя возможными методами: увеличением избытка ацетона или введением определенного количества этанола. На рисунке 1 представлена диаграмма взаимной растворимости в тройной системе глицерин-ацетон-вода при температуре 35ºС. Рисунок 1. Диаграмма растворимости в системе глицерин-ацетон-вода при температуре 35ºС. Из представленных данных следует, что исходная смесь становится гомогенной только при двадцатикратном избытке ацетона. В то же время было установлено, что смесь глицерина и ацетона (мольное соотношение 1:5) становится гомогенной при введении в нее практически эквимолярного количества этанола. Расчетное и экспериментальное сравнение этих двух способов гомогенизации показало, что при введении этанола равновесная степень превращения глицерина уменьшается на 7,5%, но при этом в 4,5 раза уменьшаются затраты на организацию рецикла ацетона. Кроме того за счет более высокой концентрации глицерина в исходной смеси скорость реакции возрастает более чем 2,6 раза, а соответственно, увеличивается и производительность оборудования. Следовательно, технология синтеза золькеталя с использованием этанола технологически и экономически предпочтительна.