Приготування кислотних цеолітвмісних каталізаторів на основі вітчизняної сировини, кислотні властивості синтезованих зразків. Фізико-хімічні властивості підходів кислотних цеолітних каталізаторів. Динаміка дезактивації зразків, хімія вуглистих відкладень.
Аннотация к работе
Усі ці процеси реалізовано на кислотних каталізаторах: крекінг, ізомеризація й ароматизація - на твердофазних, алкілування - на рідкофазних (висококонцентрованих сірчаній і фтористоводневій кислотах). На відміну від "чистих" карбоній-іонних реакцій крекінгу та алкілування, для реалізації яких достатньо самої лише кислотної функції цеолітів, ізомеризація й ароматизація потребують біфункціональних каталізаторів, що, на додаток до кислотної, несуть іще гідруюче-дегідруючу функцію. Каталізатори цього типу, крім переносу водню у вигляді протонів та гідрид-іонів за участю кислотних центрів Бренстеда та Льюїса, здійснюють перенос молекулярного водню відповідною металічною фазою. Крім чисто пізнавального значення, нові узагальнюючі підходи до цих питань відкривають шляхи до розробки ефективних каталізаторів через оптимізацію кислотних спектрів, заміни дефіцитних і дорогих платини та паладію доступнішими та дешевшими гідруюче-дегідруючими металами, оптимізації пористої структури каталізаторів, оптимізації каталітичних технологій в цілому. Дисертація виконувалась в рамках науково-дослідних робіт ІБОНХ НАН України за темами 2.1.10.21-95 "Розробити спосіб синтезу алкілбензолів для виробництва сульфонатних присадок мінеральних масел" (№ держреєстрації 0195U025776), 2.1.10.21-96 "Алкілування ізобутану бутенами за умов конкурентної сорбції реагентів на поверхні каталізатора" (№ держреєстрації 0198U007240), 2.1.10.21-02 “Оптимізація кислотних спектрів цеолітних каталізаторів” (№ держреєстрації 0102U003347), 2.1.10.39-03 "Дослідження процесу окиснення цеолітного коксу мікроімпульсним методом" (№ держреєстрації 0103U005442), ЦНП-26-02 "Розвиток наукових основ створення каталізаторів, носіїв та сорбентів" (№ держреєстрації 0102U005105), за Договорами з Міністерством освіти та науки України від 14.08.97 № 2-845-97 "Розробити каталізатор ізомеризації легких парафінів на основі модифікованих природних морденітів українських родовищ" (№ держреєстрації 0298U001920), від 11.04.01 № 8/27-2001 "Розроблення каталізаторів для одержання високооктанових компонентів моторного пального" (№ держреєстрації 0101U006030), а також за Договором з АТ "Укртатнафта" 17.03.99 № 14/12-721/6 "Видати "Вихідні дані" для складання ТЕО процесу ізомеризації фракції п.к.Суттєвим недоліком літературних даних з позицій можливих широких узагальнень у рамках карбоній-іонних перетворень вуглеводнів у цілому є відсутність масштабних порівняльних досліджень різних карбоній-іонних реакцій на одних і тих же зразках каталізаторів чи принаймні зразках однієї і тієї ж цеолітної основи за малих конверсій субстрату. Особливістю одержаного розподілу продуктів була відсутність серед них одного із основних ізооктанів - 2,2,4-триметилпентану (ТМП), який до цього часу фіксувався за всіх умов проведення реакції в присутності як рідких кислот, так і на твердих каталізаторах. Алкілування ізобутану сумішшю бутенів на трьох зразках - цеоліті, синтезованому in situ (1), каталізаторі з трикомпонентним (2) та зразку з двокомпонентним ІЧ-спектром (3) - показало конверсію бутенів на рівні 90-95 % і ~180 %-ні виходи алкілату на подані бутени за суттєвої різниці у питомих виходах алкілатів, ненасиченості останніх і, як результат, тривалості роботи каталізатора (рис. Найефективнішим виявився зразок із двокомпонентним ІЧ-спектром, оптимальний на сьогодні за кислотністю, який при питомому виході продукту 8 г/г каталізатора пропрацював 26 годин. При алкілуванні ізобутану ізобутеном було диференційовано ТМП-, ДМГ-та С9 -алкілувальну, крекінгову й олігомеризаційну функції каталізатора (рис.У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми в області кислотно-основного каталізу, що виявляється в синтезі цеолітних каталізаторів оптимальної кислотності з оптимальними адсорбційно-структурними характеристиками для карбоній-іонних гетерогенно-каталітичних перетворень вуглеводнів, в нових закономірностях перебігу реакцій за умов максимального виявлення основної функції каталізатора в тій чи іншій реакції, нових закономірностях розподілу первинних продуктів перетворення, новій концепції механізмів карбоній-іонних перетворень вуглеводнів, новому трактуванні коливального перебігу гетерогенно-каталітичних карбоній-іонних перетворень, новій концепції адсорбційно/десорбційних гістерезисів. Вирішення цієї наукової проблеми відкриває шляхи до синтезу ефективних цеолітвмісних каталізаторів карбоній-іонних перетворень вуглеводнів, у тому числі на основі вітчизняних сировинних ресурсів, до подовження тривалості міжрегенераційного періоду їх роботи, одержання товарних продуктів високої якості чи високочистих напівпродуктів для подальших синтезів. На основі широкопористих цеолітів типу фожазиту синтезовано каталізатор алкілування ізобутану бутенами (цеоліт типу Х, нетрадиційний спосіб синтезу) та каталізатор алкілування бензолу й толуолу а-олефінами С10-С24 (цеоліт типу Y) з оптимальними сп