2. Материалы для изготовления аппаратов.

Гомогенные кислотные и основные катализаторы являются, как правило, сильными кислотами и основаниями и, следовательно, отличаются высокой агрессивностью по отношению к материалу аппаратуры. В зависимости от природы и концентрации катализатора реакционная смесь может обладать различной степенью коррозионной активности.

Для растворов минеральных кислот невысокой концентрации бывает достаточно использования специальных легированных сталей (т.н. "нержавейка"), содержащих титан (например, Х18Н10Т).

Для растворов минеральных кислот высокой концентрации используют более кислотостойкие материалы, такие как молибденистые стали, титан. Или используют футерованные аппараты. В качестве футеровки применяют: эмаль, керамику, фторопласт.

Для щелочных катализаторов нержавеющую сталь не применяют из-за ее невысокой стойкости в таких средах, а используют высокоуглеродистые (т.н. "черные") стали, например марки Ст20. Для реакционных сред, содержащих основания категорически нельзя использовать алюминий и алюминиевые сплавы, так как алюминий растворяется в растворах щелочей с образованием алюминатов. Для основно-каталитических процессов также используются футерованные эмалью или фторопластом аппараты.

2. Утилизация гомогенных кислотно-основных катализаторов

Важной проблемой является утилизация отработанных гомогенных катализаторов. Возможны три направления утилизации:

• рецикл (возврат в процесс);

• переработка в какой-либо товарный продукт;

• уничтожение.

Оптимальное направление утилизации катализатора обуславливается в каждом конкретном процессе экономическими, а в последнее время, все более, и экологическими критериями. С точки зрения экологии наиболее предпочтительными являются рецикл и переработка катализаторов в полезные продукты. Но во многих случаях эти два направления не реализуются по экономическим соображениям, так как могут быть связаны с высокозатратными способами извлечения катализатора из реакционной массы.

Рецикл катализатора осуществляют в тех случаях, когда:

- катализатор легко отделяется от реакционной массы

- доведение его до исходного качества не очень затратно.

Примерами таких процессов служат: рецикл комплекса Густавсона при алкилировании ароматических соединений, рецикл смеси серной и азотной кислот при нитровании ароматических соединений. В данных процессах используется взаимная нерастворимость катализатора и остальных компонентов реакционной смеси, вследствие чего катализатор можно легко отделить отстаиванием.

Переработку катализатора в товарный продукт осуществляют в случаях, когда катализатор используется в больших количествах, рецикл его невыгоден, а уничтожение непозволительно с экономической или экологической точки зрения, и если превращение в товарный продукт можно осуществить достаточно простым методом. Примером служат:

– гидролиз FeCl₃ в процессах хлорирования c улавливанием HCl в виде соляной кислоты,

- превращение серной кислоты в (NH₄)₂SO₄, используемый в качестве удобрения (процессы получения метилметакрилата и капролактама).

Но, зачастую, в случае переработки катализатора в товарный продукт, встает очень сложная проблема очистки получаемых продуктов от органических примесей, что может не позволить (по экономическим соображениям) реализовать данный вариант утилизации.

В случае, когда невозможно применить первые два направления утилизации катализаторов, то прибегают к его уничтожению. Как правило это процессы, в которых катализаторы используются в низких концентрациях, либо когда способ отделения катализатора от продуктов реакции требует превращение его в другое соединение, не находящее дальнейшего полезного применения.

Возможны разные схемы отделения катализатора от реакционной массы, которые можно разделить на три группы:

2. Утилизация катализатора в составе отходов производства. Этот вариант реализуется в процессах, в которых полезные компоненты реакционной массы отделяют ректификацией (перегонкой), и катализатор остается в кубовых остатках, которые затем либо реализуют как сырье для других процессов, либо сжигают, либо подвергают биоразложению. Как правило, перед отправлением смеси на стадию разделения катализатор нейтрализуют, что бы избежать нежелательных каталитических и коррозионных процессов в кубах перегонных аппаратов. Примеры: производство фенола и ацетона кумольным методом, производство целлозольвов и карбитолов, производство ацетонциангидрина, производство эфиров муравьиной кислоты.

3. Обработка реакционной массы водным раствором нейтрализующего агента. При этом катализатор превращается в соль, которая отделяется от реакционной смеси в виде водного раствора. Последний, после химической или био-очистки отправляют в промышленную канализацию. Примеры: производства низкомолекулярных сложных эфиров, 2-этилгексеналя. Частным случаем является поглощение катализатора гетерогенными ионнообменными материалами с последующей регенерацией ионообменников кислотно-основными растворами. Например, при производстве неионогенных ПАВ.

4. Превращение катализатора в твердые нерастворимые соединения (как правило гидролизом или нейтрализацией) легко отделяемые от реакционной смеси фильтрованием. Отфильтрованные соединения катализатора как правило подлежат захоронению (если не находится им применения в каком-либо другом производстве, например в качестве наполнителя при производстве строительных материалов и т.п.). Примеры: производство диоктилфталата (гидролиз тетрабутоксититана до гидроокиси титана), процессы галогенирования (гидролиз FeCl₃ до Fe(ОН)₃), процессы полиоксиалкилирования (нейтрализация оснований серной или фосфорной кислотой), производство пентаэритрита (нейтрализация гидроокиси кальция серной кислотой).

Кроме перечисленных выше вариантов бывают случаи, когда присутствующий в продукте, в низких концентрациях, катализатор не влияет на его потребительские свойства (т.е. когда содержание катализатора соответствует сертификату качества на продукт), и, следовательно, стадия отделения катализатора в таких производствах отсутствует, что значительно упрощает технологию. Например производство технических неионогенных ПАВ, производство технического феноксиэтанола (по основно-каталитической реакции присоединения оксида этилена к фенолу).