Исследование катализатора Ru/полимерная матрица в жидкофазном гидрировании D-глюкозы до D-сорбита

• Автор: Григорьев, Максим Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 145 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
РЕАГЕНТЫ:
СПС МИ 270 - сверхсшитый полистирол нефункционализированный;
СПС МИ 100 - сверхсшитый полистирол с аминогруппами;
КИНЕТИЧЕСКИЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ:
Ск - концентрация катализатора, моль(Ки)/л;
С0 - начальная концентрация субстрата, моль/л;
ЕКаж — кажущаяся энергия активации, кДж/моль;
к - константа скорости реакции;
к0 — предэкспоненциальный множитель уравнения Аррениуса;
п - частный порядок реакции;
- адсорбционно-координационный параметр, учитывающий координацию продукта и субстрата с катализатором;
Уф - количество субстрата, моль;
'ме - количество металла в катализаторе, моль (Ыи);
К - конверсия, %
8 - суммарная селективность процесса гидрирования, %;
Б — критерий Фишера;
т - время процесса, с;
¥ПрИВ - приведенная скорость (число моль прореагировавшего субстрата на моль рутения в единицу времени, моль суб./моль
ОМ-с1);

ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ:
Р - парциальное давление, МПа;
Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль' К);
Т - температура, К;
МЕТОДЫ:
РИМ - растровая ионная микроскопия;
РЭМ - растровая электронная микроскопия;
РФЭС - рентгенофотоэлектронная спектроскопия;
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия.
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Биотехнологический способ получение О-сорбита
1.2 Электрохимическое восстановление водных растворов 16 О-глюкозы
1.3 Каталитическое гидрирование О-глюкозы
1.3.1 Синтез О-сорбита с использованием гомогенных 23 катализаторов
1.3.2 Использование гетерогенных катализаторов в процессе 30 гидрирования О-глюкозы
1.3.2.1 Катализаторы на основе никеля
1.3.2.2 Катализаторы на основе рутения
2. МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И
АНАЛИЗОВ
2.1 Методика приготовления катализаторов
2.2 Оборудование и методики проведения экспериментов
2.2.1 РАЛЛ-реактор для проведения гидрирования в статических 55 условиях при повышенном давлении водорода (Реактор -1)
2.2.2 Методика гидрирования под давлением в РАЛЛ-реакторе
2.2.3 Установка для проведения гидрирования в статических 57 условиях при повышенном давлении водорода (реактор - II)
2.2.4 Методика гидрирования под давлением в установке
2.2.5 Газохроматографический анализ
2.2.6 Высокоэффективный жидкостной хроматографический 64 (ВЭЖХ) анализ
2.3 Физико-химические исследования катализаторов
2.3.1 Определение удельной поверхности и пористости методом
низкотемпературной адсорбцией азота

(свыше 90 Ммоль/г N1/4) и способны проводить процесс гидрирования с высокой селективностью ( ~ 80%).
Изучению влияния методов приготовления никелевых катализаторов (осаждение, пропитка, метод золь-гель, а так же матричный синтез) и различных подложек (8102, ТЮ2, АЬ03, уголь) посвящена работа [61]. Авторы [60] экспериментально установили, что активность подложки падает в ряду А1203 > ТЮ2 > 8Ю2 > С. При гидрировании 50% раствора глюкозы в автоклаве при 120 °С и давлении водорода 12 МПа с использованием катализатора, полученного методом золь-гель, было выяснено, что катализатор, синтезированный подобным методом, не проявлял каталитической активности в гидрировании глюкозы. Данный катализатор имел внутреннюю удельную площадь 350 м2/г и характеризовался узким распределением около 2 нм. Исходя из этого, был сделан вывод, что такой размер пор не позволяет осуществлять активный перенос глюкозы внутрь поры, вследствие чего процесс гидрирования на данном катализаторе не происходит. Для увеличения общего размера пор, авторами был использован матричный синтез - химические реакции, в которых строение образующегося мономолекулярного органического соединения и/или кинетика процесса определяется атомом металла, при этом атом металла может входить в состав соли или комплексного соединения. Несмотря на то, что для активного металла были использованы разные подложки, только для одного типа катализатора был использован данный синтез [62, 63]. Получение катализатора было осуществлено в одну стадию. Для этого была использована суспензия прекурсора (этилацетонат никеля) в матричном растворе. Прекурсор был осажден на подложку после добавления тетраэтилортосиликата к суспензии прекурсора, данный этап происходил с образованием мицелл. В процессе получения катализатора также добавляли различные количества толуола к смеси, что влияло на размер получаемых пор. Таким образом, были синтезированы следующие катализаторы: №2001, М20О2,