Основи технології отримання метакрилатів газофазним каталітичним окисненням ізобутилового спирту - Автореферат

Зокрема, з метакрилонітрилу (МАН) можна одержати метилметакрилат (ММА) чи метакрилову кислоту (МАК) та її похідні, які також застосовують у різних галузях промисловості, тому виробництво метакрилатних мономерів і полімерних матеріалів на їхній основі займає одне з головних місць у хімічній промисловості будь-якої розвиненої країни світу. Альтернативною до ізобутилену та трет-бутилового спирту сировиною для одержання МАК та її похідних може бути ізобутиловий спирт (ІБС), який міститься в «сивушній олії» - побічному продукті одержання етанолу зброджуванням крохмалистої чи цукристої сировини. Для досягнення мети необхідно було вирішити такі завдання досліджень: - розробити ефективні каталізатори для процесів окиснення та окиснювального амонолізу ізобутилового спирту; створити кінетичну модель процесу окиснювального амонолізу ізобутилового спирту до метакрилонітрилу, з використанням якої встановити оптимальні умови на кращому за виходом бажаних продуктів каталізаторі та запропонувати технологічну схему. Встановлено, що в процесі окиснення та окиснювального амонолізу ізобутилового спирту при понижених температурах (до 523 К) основними продуктами парціального окиснення є ізомасляний альдегід (ІМА) та незначні кількості ізобутилену, останній за вищих температур окисненням, а ізомасляний альдегід окиснювальним дегідруванням перетворюються в метакролеїн.Наведено методику приготування каталізаторів, методи дослідження каталітичних та фізико-хімічних властивостей каталізаторів. Результати досліджень показують, що за низьких температур ІМА та ІБ є проміжними продуктами утворення МА в процесі окиснення ІБС і на вихідному Fe-Те-Мо-Ох каталізаторі максимальний вихід ІМА становить 53 % за Т = 553 К, ?к = 2,4 с і концентрації ІБС 5 мол. Але кращі результати за селективністю одержують у випадку окиснювального дегідрування метилізобутирату (МІБ), який синтезують естерифікацією ІМК метанолом (схема 2) у присутності Кт - паратолуолсульфокислоти або сульфокатіоніту Ку 2/8, тому в роботі досліджено окиснювальне дегідрування МІБ до ММА (схема 2) на різних оксидних каталізаторах (табл. Видно, що з каталізаторів, приготованих на основі цезієвої солі фосфоромолібденової ГПК (К1-К5), максимальна степінь перетворення МІБ за температури 523 К спостерігається на каталізаторі з домішкою хрому (К4), а мінімальна - з домішкою вольфраму (К3). Енергії активації десорбції NH3 з поверхні каталізаторів К1-К5 та температура максимуму виходу відповідно до першого та другого піків NH3, що характеризують силу кислотних центрів, є значно вищими, ніж для каталізаторів К6-К8, а, отже, на К1-К5 добре відбуваються процеси доокиснення, що зменшує вихід ММА.В дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється у створенні основ технології отримання метакрилатів газофазним каталітичним окисненням ІБС, що дозволяє отримувати метакрилонітрил та метилметакрилат з високими виходами та селективностями. Вперше запропоновано ефективні каталізатори для процесів окиснювального амонолізу ізобутилового спирту, окиснення ізомасляного альдегіду до ізомасляної кислоти, окиснювального дегідрування метилізобутирату до метилметакрилату та вдосконалено вже існуючі каталітичні контакти окиснення ізобутилового спирту до метакролеїну та окиснення метакролеїну до метакрилової кислоти. Встановлено, що окиснювальне дегідрування метилізобутирату до метилметакрилату відбувається зі значно вищою селективністю за останнім (95%) у порівнянні з окиснювальним дегідруванням ізомасляної кислоти до метакрилової (51,6 %). Встановлено, що найбільш активним і селективним каталізатором для окиснення та окиснювального амонолізу ізобутилового спирту є Fe:Te:Mo (1:0,85:1) оксидний контакт, промотований BACL2 зі співвідношенням Ва/Мо = 0,1 з виходом метакролеїну 76,6 % за Т = 643 К і ?к = 3,6 с та метакрилонітрилу 73,5 % за Т = 673 К ± 8 К і ?к = 3,4 с; для окиснення ізомасляного альдегіду до ізомасляної кислоти - Мо12PAS0,6Cu0,25Ох контакт з виходом ізомасляної кислоти 84,6 % за Т = 613 К і ?к = 2,4 с; для окиснювального дегідрування метилізобутирату до метилметакрилату - Mo12P1,2Sb0,5W0,6K0,7 контакт з виходом метилметакрилату 95 % за Т = 513 К і ?к = 2,4 с; для окиснення метакролеїну до метакрилової кислоти - Мо12PAS0,6Cu0,25Ох каталізатор з виходом метакрилової кислоти 74,2 % за Т = 583 К і ?к = 2,5 с. Показано, що фізико-хімічні властивості поверхні каталізатора впливають на його ефективність, зокрема, питома поверхня та поверхнева кислотність впливають на активність і селективність FETEMOOX каталізатора, промотованого солями Ва, встановлено вплив сили кислотних центрів каталізатора на адсорбцію і термодесорбцію ІБС на його поверхні, визначено оптимальну концентрацію промотора, а також, встановлено, що максимальну кількість центрів адсорбції ізобутилового спирту має оптимальний каталізатор з відношенням Ва/Мо = 0,1.Автором проведено дослідження каталітичної активності Fe-Те-Мо-Ох каталізатора, промотованого К2SO4, встановлено оптимальну концентрацію про

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ