Одержання низькомолекулярних симетричних етерів на протонопровідних каталітичних мембранах - Автореферат

Завдяки кращій розчинності в бензинах, меншій гігроскопічності і агресивності використання етерів більш ефективне порівняно зі спиртами. Одержання синтетичного палива на основі диметилового етеру в одну стадію із синтез-газу відкриває можливість задіяти нову сировинну базу - буре вугілля, торф і відновлювану рослинну масу, що дозволить певною мірою знизити залежність України від закупівель нафти і палива. Напрямок дисертаційної роботи повязаний з планами науково-дослідних робіт ІБОНХ НАН України: тема 2.1.10.31-02 “Розробка каталітичних мембранних систем для одержання аліфатичних спиртів та простих ефірів як антидетонаційних присадок до бензинів” (№ держреєстрації 0102U003350); тема ЦНП 26-02 “Розвиток наукових основ створення каталізаторів, носіїв та сорбентів” (№ держреєстрації 0102U005105); тема 2.1.10.31-05 “Розробка каталітично-мембранних технологій одержання аліфатичних спиртів та простих ефірів - антидетонаційних присадок до бензинів” (№ держреєстрації 0105U001586); тема № 04/26-05 та № 08/26-06 “Нові селективні мембранні каталізатори для процесів одержання етерів”, виконана згідно з грантом НАН України у 2005-2006 роках, постанова Президії НАН України від 06.04.2005 р. Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі основні задачі: - розробка та створення лабораторного реакційного обладнання для тестування протонної провідності та каталітичної активності мембранних каталізаторів; Уперше одержано численний експериментальний матеріал з перетворення спиртів з довжиною вуглеводневого ланцюга С1-С4 в етери на мембранних каталізаторах, виготовлених на основі катіонітів MSC-H та Purolite CT-275 (виробництва фірм Dow, США і Purolite International Limited, Велика Британія відповідно) без та з потоками протонів.Під дією електричного поля між анодом (4) і катодами (3) потоки протонів рухалися крізь мембрани (2) до катодів (3), де і відновлювалися з утворенням водню і вивільненням води. Порівняльне тестування інтенсивності потоків протонів крізь мембрани ЄСМ-1-0,6, ЄСМ-2-0,6 і МК-40Л при напрузі 12 В показало (рис. Під її дією із водного розчину щавлевої кислоти, що подавалася до анодної камери (І), генерувалися протони потоками інтенсивністю І1 і І2 і транспортувалися до реакційно-катодної камери (ІІ), де протони потоку І1 розряджалися на поверхні катоду К1, а протони потоку І2 крізь мембрану М2 спрямовувалися до катоду К2 катодної камери (ІІІ). Роль потоку протонів І1 полягає у підтриманні необхідної кількості води для зволоження пор мембрани М2 і забезпечення безперервного транспорту протонів крізь неї. Якщо крізь реакційно-катодну зону (ІІ) пропускають водний розчин спирту з масовою часткою спирту вище 75% і створюють крізь мембрани М1 і М2 потоки протонів інтенсивністю І1 і І2, то в перші моменти через нестачу води в порах мембрани М2 спостерігається відсутність потоку протонів крізь неї.У дисертації наведено вирішення наукової та технічної проблем в області кислотно-основного каталізу, що виявилося у встановленні впливу потоків гідратованих протонів на швидкість дегідратації низькомолекулярних спиртів на мембранних каталізаторах. Отримані закономірності дозволили значно підвищити продуктивність каталізатора та запропонувати нову модель структури активних проміжних центрів та новий механізм реакції одержання етерів та олефінів. Дослідженням каталітичних властивостей розроблених мембран у реакціях дегідратації спиртів до етерів у міжмембранній реакційній “клітці” показано, що потоки протонів зумовлюють нерівноцінність активних центрів вхідної і вихідної сторін каталітичних мембран по відношенню до перетворення спирту. Підвищення каталітичної активності мембран з вхідної сторони забезпечується примусовим відведенням утворюваної у дегідратації води із реакційного простору в складі гідратного оточення протона і, як наслідок, відновленням високого рівня кислотності активних центрів.

Основний зміст роботи