Особенности механизма селективного окисления изобутилена на многокомпонентных каталитических системах на основе молибдатов переходных металлов

• Автор: Сюракшин, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 123 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1.

Литературный обзор

1.1 Катализаторы окисления олефинов в соответствующие альдегиды.

1.2 Структура и механизм действия катализаторов на основе молибдатов переходных металлов

1.3 Взаимодействие кислорода и олефина с поверхностью катализатора

1.4 Кинетика окисления олефина на молибдатных катализаторах

1.5 Современное состояние производства акрилатов

Глава 2

Экспериментальные методы.

2.1. Методика синтеза катализаторов парциального окисления изобутилена .
2.2 Исследование активности и селективности катализаторов
2.3 Исследование кинетики хемосорбции кислорода и изобутилена.
2.4 Методика изучения стадийного механизма реакции при каталитическом превращении углеводорода в импу льсе.
2.5 Термодесорбция кислорода с поверхности образца катализатора при его линейном разогреве
2.6 Методы исследования фазового состава и структуры катализаторов.
Глава 3
Результаты.
3.1 Катализаторы парциального окисления изобутилена.
3.2 Результаты рентгенофазового анализа образцов катализаторов
3.3 Активность и селективность катализаторов
3.4 Кинетика хемосорбции кислорода и изобутилена на поверхности образцов катализаторов
3.4 1 Хемосорбция кислорода.
3.4.2 Хемосорбция изобутилена.
3.5 Термическая десорбция кислорода с поверхности катализаторов.
3.6 Результаты исследований стадийного механизма реакции при каталитическом превращении реагентов в импульсе.
3.7 Результаты термогравиметрии для образцов К1ЧОЗ, БЬ5 и их смеси .
Глава 4
Обсуждение результатов.
4.1 Фазовый состав образцов исследуемых катализаторов.
4.2 Активность и селективность катализаторов на основе молибдатов Ее, Со и Вт.
4.3 Подвижность кислорода структуры катализатора
4.4 Взаимодействие изобутилена с поверхностью катализаторов на основе молибдатов Ре, и Со.
4.5 Процессы, протекающие на поверхности катализатора при взаимодействии реагентов.
4.6 Циклические фазовые превращения в условиях катализа
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Ранее проведнными исследованиями 1 было показано, что в случае создания промышленного процесса гетерогеннокаталитического получения акриловой АК и метакриловой МАК кислот а также их эфиров на основе низших олефинов пропилена и изобутилена выгодной технологической схемой организации производства является двухстадийная, с промежуточным получением соответствующего альдегида на первой стадии. Исходя из этого, вытекает задача создания катализатора, на котором может протекать процесс парциального окисления олефина с образованием альдегида. Проводившиеся исследования позволили выявить класс достаточно сложных каталитических систем, перспективных для промышленного осуществления упомянутого процесса. Исследователями были выявлены некоторые функциональные особенности отдельных структурных элементов синтезированных катализаторов, а также общие кинетические закономерности при парциальном окислении низшего олефина. Однако, данные исследования не позволили создать катализатор, максимальный выход целевого продукта альдегида на котором превосходил бы , кроме того остались не до конца изученными процессы, протекающие в структуре катализатора в ходе реакции. Представляется, что недостаточность исследований в области изучения взаимодействия катализатора в целом с реакционной средой, состоящей из реагентов и продуктов реакции, и недостаточность знаний о механизме как целевой, так и побочных реакций также являются факторами, не позволяющими кардинально улучшить характеристики катализаторов на основе молибдатов. На основании результатов данной диссертационной работы планируется предложить подходы к созданию эффективных катализаторов парциального окисления олефинов. Структурно представляемая диссертация состоит из введения, четырх глав, выводов и списка использованных литературных источников. В первой главе литературном обзоре рассмотрено современное состояние дел в изучении механизма каталитических реакций, протекающих на катализаторах, основанных на молибдатах переходных металлов Кроме этого, в главе дан краткий обзор современного состояния отечественного и мирового производства акрилатов. Во второй главе описаны экспериментальные методы, использованные в данной диссертационной работе. В третьей главе в виде таблиц и графиков с комментариями приводятся результаты исследований. Четвртая глава содержит трактовку полученных результатов на основании сопоставления структурных особенностей катализаторов с их каталитическими свойствами. В разделе Выводы приведены основные результаты данной работы. Глава 1. Литературный обзор. Анализ литературы показывает, что, как правило, катализаторами окисления низших олефинов с образованием непредельных альдегидов являются многокомпонентные оксидные системы, состоящие из пяти и более компонентов. В таблице 1 приведены характеристики некоторых каталитических систем в реакции окисления олефинов. Сопоставляя литературные данные, часть которых представлена в таблице 1, можно заключить, что наилучшими с точки зрения выхода целевого продукта являются оксидные каталитические системы, состоящие из переходных элементов, в первую очередь молибдена, кобальта, железа, висмута и никеля. Эти системы могут содержать в свом составе также некоторое количество сурьмы, фосфора, бора и щелочных элементов I группы. В ИХФ АН СССР был предложен высокоэффективный катализатор ИХФ для окисления изобутилена в МА в процессе двухстадийного получения МАК . Сое гав кагализатора МоиСоезВцЗЬаКьОх. Данная каталитическая система характеризуется 0 конверсией изобутилена и
ВаТеМо0 0 ч Т1 ф 1 0 н ф 1 О 0 с 1 ч ф 1 и 1 0 1 о СиТеРМо0 МоТеСэКО МоРеЛТе 8Ь0 МоСоВ1Ре ЭЬО МоСоВ1Ре ВЗЬЬПКО МоСоВ1Ре Мд8ЬК0 МоСоВРе iI0 МоСоВММ1Р Т10 МоСоВ1 РеРТ10 МоВьЗЬБе МСэпО МоВ18ЬРе МКСгО МоВ1Си0 МоВ18Ь0 МоВСг0 МоВ1СиВ 0 1 1 Бруттосостав катализатора 1 . КЗ Окисляемый олефин. Со 3 со и о Со со со со и со со со СО со со Со со СО со сз . СО СО Со КЗ СО А Со о КЗ со КЗ Со КЗ 4 кз КЗ Оз КЗ к кз Со КЗ КЗ КЗ X КЗ О V со л х VI к ч Литература
ьэ
X X я 2
с
7. Н

о
ь
х
о
н
оз
тз
п
сс
х
ж
г
о
о
о
селективностью по МА . Ад модифицир. РИС или РИВГз. РУБЬОх 1 0 . РеМо0 2 0 0 1. СоМо0 2 0 0 3. МоСоРеВ1 8ЬК0 2 0 0 . МоСоРеВ1 МКРЗьО 2 0 .