Механизм оксиэтилирования спиртов на фосфор-титановых катализаторах. Теоретическое исследование методом функционала плотности

• Автор: Завелев, Денис Ефимович
• Шифр специальности: 02.00.13, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 219 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Механизм и кинетика реакций о-оксидов с водой и спиртами

1.1.1. Обобщенная схема реакций «-оксидов с протонодонорны-

ми веществами

1.1.2. Некаталитическая и основнокаталитическая реакция ок-

сиэтилирования

1.1.3. Кислотно-каталитическая реакция оксиэтилирования

1.1.4. Селективность гидратации «-оксидов при различных типах катализа

1.2. Получение этиленгликоля, диэтиленгликоля, целлозольвов и кар-
битолов
1.2.1. Гидролиз дихлорэтана
1.2.2. Синтез этиленоксида и этиленгликоля через этиленхлор-
гидрин
1.2.3. Некаталитическая гидратация этиленоксида
1.2.4. Гидратация этиленоксида при гомогенном катализе кислотами
1.2.5. Гидратация этиленоксида при гомогенном катализе основаниями
1.2.6. Гидратация этиленоксида при гомогенном катализе ал-
коксидными и другими металлорганическими катализаторами
1.2.7. Гидратация этиленоксида при гетерогенном катализе
ионообменными смолами

1.2.8. Формалъдегидный метод получения этиленгликоля
1.2.9. Получения этиленгликоля через диацетат этиленгликоля
1.2.10. Получения этиленгликоля через этиленкарбонат
1.2.11. Получение этиленгликоля из синтез-газа
1.2.12. Получение этиленгликоля через диметилоксалат
1.2.13. Прямое получение этиленгликоля из целлюлозы
1.2.14. Получение диэтиленгликоля, целлозольвов и карбитолов
1.3. Гетерогенные кислотные и бифункциональные катализаторы ок-сиалкилирования
1.3.1. Обзор гетерогенных кислотных и бифункциональных катализаторов оксиалкилирования спиртов
1.3.2. Предполагаемый механизм оксиэтилирования на гетерогенных кислотных и бифункциональных катализаторах .
1.4. Фосфор-титанатные катализаторы оксиэтилирования
1.4.1. Методика приготовления титанатных катализаторов
1.4.2. Рентгенографические исследования титанатных катализаторов
1.4.3. Адсорбционные характеристики титанатных катализаторов
1.4.4. ИК-спектральные и ХАИЕЭ исследования титанатных
катализаторов
1.4.5. Влияние модификации анатаза на его свойства
1.4.6. Кинетические исследования фосфор-титанатных катализаторов оксиэтилирования
1.4.7. Общие сведения о диоксиде титана
1.4.8. Поверхность анатаза и характер активных центров поверхности
1.4.9. Адсорбция воды и спиртов на поверхности анатаза

1.4.10. Влияние поверхностной модификации на свойства активных центров поверхности анатаза
1.5. Постановка задач
Глава 2. Изучение полученных алкоксо-методом фосфор-тита-натных оксидов методом ИК-спектроскопии
2.1. Методика ИК-спектральных исследований
2.2. ИК-спектры поглощения диоксида титана, полученного алкоксо-
методом
2.3. ИК-спектры поглощения анатаза, модифицированного этриол-
фосфитом
2.4. ИК-спектры поглощения анатаза, модифицированного другими
фосфорорганическими предшественниками
2.5. Выводы из главы 2
Глава 3. Теоретическое изучение структуры поверхности фос-фор-титанатных оксидов
3.1. Методика проведения квантово-химических исследований
3.1.1. Выбор метода моделирования поверхности катализатора
3.1.2. Выбор модельных кластеров
3.1.3. Выбор методики расчета
3.1.4. Выбор программного обеспечения
3.1.5. Аппаратное обеспечение расчетов
3.1.6. Общие принципы проведения расчетов
3.2. Моделирование поверхности (001) анатаза
3.3. Моделирование изоморфного замещения атомов титана атомами
фосфора

бромоводородом и диоксидом теллура:
Н2С=СН2 + 2 АсОН + К)2 -> АсОСН2СН2ОАс + Н20 (1.2.9.1)
с последующим гидролизом полученного эфира:
АсОСН2СН2ОАс + 2 Н20 ->• НОСН2СН2ОН + 2 АсОН (1.2.9.2)
Данный метод использовался сравнительно недолго, в настоящее время не используется из-за необходимости использования коррозионностойких конструкционных материалов [97], что, очевидно, негативно отражается на себестоимости продукта.
Также было предложено для окисления олефинов в ацетаты соответствующих гликолей использовать бис(ацетонитрил)хлоронитропалладий(П) [101], однако данных о промышленном применении данного катализатора нет.
1.2.10. Получения этиленгликоля через этиленкарбонат
В данном двухстадийном процессе ЭО на первой стадии реагирует с диоксидом углерода с образованием этиленкарбоната:
Реакция проводится при температуре 100-250°С и давлении более 2 МПа при катализе аммонийными солями (например, [МЕ14]1, рЧЕЦН]Вг, [ЫЕ^Вг, 1ЧН4Вг, МН4С1) [102]. Также может использоваться гетерогенный катализ анионообменными смолами, содержащими четвертичные аммониевые галиды, в этом случае реакция проводится при температуре 105-115°С и давлении 1,5-2,5 МПа, выход этиленкарбоната составляет порядка 90% [103]. Недавно было предложено в качестве катализатора использовать четвертичные фосфониевые соли [104], в этом случае реакция проводится в водном растворе при температуре порядка

(1.2.10.1)