Парциальное каталитическое окисление С3-С4-углеводородов монооксидом азота - Статья

Катализ и нефтехимия, 2001, №9-10 43 Парциальное каталитическое окисление С3-С4-углеводородов монооксидом азотаПоказана возможность образования ценных продуктов парциального окисления, в частности спиртов, при взаимодействии С3-С4-углеводородов с монооксидом азота наоксидных и цеолитных катализаторах. В данной работе изучена возможность протекания реакции парциального окисления низших углеводородов (пропана, пропилена, бутана, пропан-бутановой смеси) монооксидом азота с целью получения кислородсодержащих соединений. Для отдельных образцов катализаторов был проведен также масспектрометрический анализ продуктов реакции с использованием методик ионизации электронным ударом, бомбардировкой быстрыми атомами аргона и ионизацией в электрическом поле. Для этого продукты реакции вымораживали на выходе из реактора в охлажденной до 203-213 К стеклянной ловушке, полученный таким образом конденсат вводили в масспектрометр1. Далее по мере уменьшения эффективности реагенты располагаются в ряд: монооксид азота, диоксид азота (в случае его восстановления до азота), кислород и диоксид азота (вслучаевосстановлениядомонооксидаазота): N2O > NO> NO2(до N2) > O2 > NO2>(до NO).

1

2

Т, К

Рис. 2. Спектры ТПД аммиака с поверхности Fe-ЦВК(1) и V2O5-SNO2 (2)

Таблица 4. Концентрация кислотных центров изученных катализаторовподесорбцииаммиака

Концентрация Температурамакси-Катализатор кислотных мумадесорбции, К центров, ммоль/г Т1, К Т2, К Fe-ЦВК 0,43 493 663 35 % Fe/SIO 0,10 463 - 5 % Fe/SIO2 Zr4 0,18 473 - 0,59 % V O /0,49 % SNO2 0,26 463 623

2

2 5

Известно, что активация углеводорода (протонирование) может происходить на кислотных центрах как цеолитных, так и оксидных катализаторов [16-18]. По-этому была изучена кислотность поверхности отдельных образцов катализаторов методом ТПДА. Из табл. 4 следует, что в исследованном процессе на более активных катализаторах концентрация кислотных центров выше. Низкоактивный в нашем случае фосфат железа практически не адсорбировал аммиак. Кроме того, изученные образцы различаются и распределением кислотных центров по силе. Катализаторы Fe-ЦВК и V2O5-SNO2 кроме слабокислотных центров, десорби-рующих аммиак при 463-493 К, обладают заметным количеством центров большей силы, десорбция с которых протекает в интервале 623-663 К. Это проиллюстрировано рис. 2, на котором приведены спектры термодесорбции аммиака с поверхности Fe-ЦВК и V2O5-SNO2. Полученные результаты могут свидетель-

1. Mizuno N., Nishiyama Y., Kiyoto I. et al., Stud. Surf. Sci. Catal., 2000, 130, 797.

2. Dumitriu D., Angelescu E., Parvulescu V.I., Rom. Chem. Quart. Rev., 1998,6 (2),113.

3. Wang Y., Otsuka K., J. Chem. Soc. Faraday Trans. Part I, 1995, 91 (21),3 953.

4. Топільницький П.І., Гайванович В.І., Шищак О.В., Проблеми виробництва реформульованого бензину, Львів, 1998.

5. Ancilotti F., Fattore V., Fuel Proc. Technol., 1998, 57 (3), 163.

6. Панов Г.И., Харитонов А.С., Рос. хим. журн., 2000, (4),7.

7. Tanabe K., Holderich W.F., Appl. Catal. A: General, 1999,181, 399.

8. OTSUKAK., Takahashi R., Iamanoka I., J. Catal.,1999, 185 (1), 182.

9. Otsuka K., Takahashi R., Amakawa K. et al., Catal. Today, 1998, 45 (1-4), 23.

10. Орлик С.Н., Стружко В.Л., Стасевич В.П. и др., Теорет. иэксперим. химия, 1996,32 (4), 47.

11. Миронюк Т.В., Стружко В.Л., Орлик С.Н., Там же, 2000,36 (5), 307.

12. Жоров Ю.М., Термодинамика химических процессов, Москва, Химия, 1995.

13. Сталл Д., Вэстрам Э., Зинке Г., Химическая термодинамика органических соединений, Москва, Мир, 1971.

14. Michaels J.N., Stern D.L., Grasselli R.K., Catal. Lett.,1996,42 (3-4), 135.

15. Sokolovskii V., Arena F., Giordano N. et al., J. Catal.,1997, 167 (1), 296.

16. Пуцма М.Л., Химия цеолитов и катализ на цеолитах, Подред. Дж. Рабо, Москва, Мир, 1980, 5.

17. Miller J.T., Glusker E., Peddi R. et al., Catal. Lett.,1998,51 (1-2),15.

18. Орлик С.Н., Стружко В.Л., Миронюк Т.В. и др., Теорет. иэксперим. химия, 2001,37 (5), 306.

Поступилавредакцию 28ноября 2001 г

48 Катализ и нефтехимия, 2001, №9-10

Парціальне каталітичне окислення С3-С4-вуглеводнів монооксидом азоту

В.А. Остапюк, Л.М. Алєксєєнко, В.Л. Стружко, С.М. Орлик

Інститутфізичноїхіміїім. Л.В. ПИСАРЖЕВСЬКОГОНАНУКРАЇНИ Україна, 03039 Київ, просп. Науки, 31; факс: (044) 256-62-16

Показана можливість утворення цінних продуктів парціального окислення, зокрема спиртів, під час взаємодії С3-С4-вуглеводнів з монооксидом азоту на оксидних і цеолітних каталізаторах. Швидкість і селективність процесу залежать як від природи каталізатора (кислотні властивості поверхні), так і від умовпроведенняреакції (температури, співвідношенняконцентраційреагентів, часуконтакту).

Partial Catalytic Oxidation of

C3-C4-Hydrocarbons by Nitrogen Monoxide

V.A. Ostapyuk, L.M. Alekseenko, V.L. Struzhko, S.N. Orlik

L.V.Pysarzhevsky Institute of Physical Chemistry, National Academy of Sciences OFUKRAINE, 31, Nauki Prosp., Kyiv, 03039, Ukraine; Fax: (044)265-62-16

A feasibility of the partial oxidation valuable products (alcohols, in particular) yield while C3-C4-hydrocarbons reacting with nitrogen monoxide in the presence of oxide and zeolite catalysts has been demonstrated. This process rate andselectivity were shown dependentonboth the catalystnature (surface acidic properties) andthe reaction running conditions (i.e., temperature,reagentsconcentration proportion,contacting time period).

УВАГА! ВІДОМОСТІ ІЗ ПЕРШИХ РУК: НАДІЙНИЙ “ОДЯГ” ДЛЯ МЕТАЛЕВИХ ТРУБ!

Водостійке покриття для металевих труб на основі епоксіпраймера і поліетиленової композиційної плівки “Термізол”.

В лабораторії “Старіння та стабілізації покрить” ІБОНХ НАН України розроблено і впроваджено увиробництво двошаровуплівку “Термізол” звисокою адгезі-єюдомодифікованн\ОГОЕЛАСТИЧНОГОЕПОКСІПРАЙМЕРАЕП-0010М.

Технологічнийпроцеснанесенняпокриттянатрубивключаєтакіоперації: - нанесенняепоксіпраймеру (валкамиаборозпиленням);

- намотказнатягом ( поспіралі) двошаровоїплівки “Термізол”; - наданнячасудляформуванняпокриття.

Технічні показники: Температураексплуатації, °С Адгезіядосталі, кгс\см, неменше Товщинапраймування, мм, небільше Товщинаполімерногопокриття, мм

-водиншар, - удвашари. мінімальнатемператураформуванняпокриття, °С Часформуванняпокриття, год, неменше

Телефон: 559-70-24

Від -60до 90°С 6,0 0,1

1,1 2.2 10 12