Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру

Досліджено перебіг реакцій гідратації пропену, алкілування і міжмолекулярної дегідратації пропан-2-олу в присутності алюмомолібденового, цеолітного та сульфокатіонітного каталізаторів. Синтези проводили в проточному реакторі в інтервалі температур 120−280 °С, під тиском 2,0 МПа, при мольному співвід...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2001
Hauptverfasser:	Корж, Р.В., Мельникова, С.Л., Бортишевський, В.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України 2001
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/3659
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру / Р.В. Корж, С.Л. Мельникова, В.А. Бортишевський // Катализ и нефтехимия. — 2001. — № 7. — С. 79-83. — Бібліогр.: 25 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-3659
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-36592009-07-10T12:01:29Z Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру Корж, Р.В. Мельникова, С.Л. Бортишевський, В.А. Досліджено перебіг реакцій гідратації пропену, алкілування і міжмолекулярної дегідратації пропан-2-олу в присутності алюмомолібденового, цеолітного та сульфокатіонітного каталізаторів. Синтези проводили в проточному реакторі в інтервалі температур 120−280 °С, під тиском 2,0 МПа, при мольному співвідношенні вода (або пропан-2-ол)/пропен, яке дорівнювало одиниці, об’ємній швидкості подачі пропену (пропан-2-олу − в реакції дегідратації) 1 год^-1. Вивчено залежності конверсії вихідних реагентів від температури. Встановлено, що максимальну активність в досліджуваних реакціях виявляє сульфокатіоніт MSC-H. Конверсія пропену в реакції гідратації досягає 4,82 % (15,5 % теоретичного). Значення конверсії пропан-2-олу в реакціях алкілування і міжмолекулярної дегідратації становлять 14,68 і 25,2 % (відповідно 44,1 і 64,6 % від теоретичного). Исследовано протекание реакций гидратации пропена, алкилирования и межмолекулярной дегидратации пропан-2-ола в присутствии алюмомолибденового, цеолитного и сульфокатионитного катализаторов. Синтезы проводили в проточном реакторе в интервале температур 120−280 °С, под давлением 2,0 МПа, при мольном соотношении вода (или пропан-2-ол)/пропен равняется единице, объемной скорости подачи пропена (пропан-2-ола − в реакции дегидратации) 1 ч^-1. Изучены зависимости конверсии исходных реагентов от температуры. Установлено, что максимальную активность в исследуемых реакциях проявляет сульфокатионит MSC-H. Конверсия пропена в реакции гидратации достигает 4,82 % (15,5 % теоретического). Значения конверсии пропан-2-ола в реакциях алкилирования и межмолекулярной дегидратации составляют 14,68 и 25,2 % (соответственно 44,1 и 64,6 % теоретического). The propene hydration and propane-2-ol alkylation and extramolecular dehydration reactions over MoO3/Al2O3, ZSM-5 type zeolite and cationic resin MSC-H have been investigated. The syntheses have been performed in a flow reactor under such conditions as: temperature = 120-280 °C; pressure = 2,0 MPa; water (propane-2-ol) / propene molar ratio = 1. The conversions of initial reactants as a function of temperature have been studied. MSC-H has been established to have the highest activity. Propene conversion on hydration is 4,82 %. Propane-2-ol conversion on alkylation and extramolecular dehydration is 14,68 and 25,2 %. 2001 Article Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру / Р.В. Корж, С.Л. Мельникова, В.А. Бортишевський // Катализ и нефтехимия. — 2001. — № 7. — С. 79-83. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/3659 66.095.4:097.13 uk Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Досліджено перебіг реакцій гідратації пропену, алкілування і міжмолекулярної дегідратації пропан-2-олу в присутності алюмомолібденового, цеолітного та сульфокатіонітного каталізаторів. Синтези проводили в проточному реакторі в інтервалі температур 120−280 °С, під тиском 2,0 МПа, при мольному співвідношенні вода (або пропан-2-ол)/пропен, яке дорівнювало одиниці, об’ємній швидкості подачі пропену (пропан-2-олу − в реакції дегідратації) 1 год^-1. Вивчено залежності конверсії вихідних реагентів від температури. Встановлено, що максимальну активність в досліджуваних реакціях виявляє сульфокатіоніт MSC-H. Конверсія пропену в реакції гідратації досягає 4,82 % (15,5 % теоретичного). Значення конверсії пропан-2-олу в реакціях алкілування і міжмолекулярної дегідратації становлять 14,68 і 25,2 % (відповідно 44,1 і 64,6 % від теоретичного).
format	Article
author	Корж, Р.В. Мельникова, С.Л. Бортишевський, В.А.
spellingShingle	Корж, Р.В. Мельникова, С.Л. Бортишевський, В.А. Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру
author_facet	Корж, Р.В. Мельникова, С.Л. Бортишевський, В.А.
author_sort	Корж, Р.В.
title	Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру
title_short	Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру
title_full	Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру
title_fullStr	Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру
title_full_unstemmed	Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру
title_sort	дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру
publisher	Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України
publishDate	2001
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/3659
citation_txt	Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру / Р.В. Корж, С.Л. Мельникова, В.А. Бортишевський // Катализ и нефтехимия. — 2001. — № 7. — С. 79-83. — Бібліогр.: 25 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT koržrv doslídžennâkatalítičnoíaktivnostíkislotnihgeterogennihkatalízatorívvsintezídíízopropílovogoefíru AT melʹnikovasl doslídžennâkatalítičnoíaktivnostíkislotnihgeterogennihkatalízatorívvsintezídíízopropílovogoefíru AT bortiševsʹkijva doslídžennâkatalítičnoíaktivnostíkislotnihgeterogennihkatalízatorívvsintezídíízopropílovogoefíru
first_indexed	2025-07-02T06:56:11Z
last_indexed	2025-07-02T06:56:11Z
_version_	1836517291170201600
fulltext	Катализ и нефтехимия, 2001, №7 79 УДК 66.095.4:097.13 © 2001 Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру Р.В. Корж, С.Л. Мельникова, В.А. Бортишевський Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Україна, 02094 Київ, вул.Мурманська,1; факс: (044) 573-25-52 Досліджено перебіг реакцій гідратації пропену, алкілування і міжмолекулярної дегідратації пропан-2- олу в присутності алюмомолібденового, цеолітного та сульфокатіонітного каталізаторів. Синтези про- водили в проточному реакторі в інтервалі температур 120−280 °С, під тиском 2,0 МПа, при мольному співвідношенні вода (або пропан-2-ол)/пропен, яке дорівнювало одиниці, об’ємній швидкості подачі пропену (пропан-2-олу − в реакції дегідратації) 1 год-1. Вивчено залежності конверсії вихідних реагентів від температури. Встановлено, що максимальну активність в досліджуваних реакціях виявляє сульфока- тіоніт MSC-H. Конверсія пропену в реакції гідратації досягає 4,82 % (15,5 % теоретичного). Значення конверсії пропан-2-олу в реакціях алкілування і міжмолекулярної дегідратації становлять 14,68 і 25,2 % (відповідно 44,1 і 64,6 % від теоретичного). Нафтопереробна промисловість України щорічно виробляє близько 3 млн т бензину прямої перегонки[1], який не може бути безпосередньо використаний у дви- гунах внутрішнього згоряння через низькі антидетона- ційні характеристики. Останні можна значно підвищи- ти шляхом введення до його складу високооктанових присадок, зокрема таких кисеньвмісних сполук, як спирти та прості ефіри. Ці оксигенати є альтернативою органічним сполукам свинцю, які в розвинутих країнах заборонено для використання внаслідок їх токсичності. Тому починаючи з 1990 р. зарубіжними фірмами ши- роко розробляються і впроваджуються процеси синте- зу метил-трет.-бутилового ефіру [2, 3], етил-трет.- бутилового та метил-трет.-амілового ефірів [4, 5]. Серед простих ефірів на особливу увагу заслуговує ді-ізо-пропіловий ефір (ДІПЕ). За своїми основними характеристиками він близький до згаданих вище ефі- рів (таблиця) [6, 7]. Суттєвими перевагами ДІПЕ перед рештою оксигенатів є можливість його синтезу з про- пену і води, низька розчинність в останній та низький тиск парів. Нині в промисловості ДІПЕ одержують як побіч- ний продукт синтезу ізопропанолу (ІПС) шляхом пря- мої гідратації пропену в присутності концентрованої сірчаної, нанесеної фосфорної кислот або кислотної катіонообмінної смоли [8−10]. У той же час у числен- них патентах пропонується багатотонажне виробницт- во ДІПЕ з пропену і води одностадійним [11, 12] та двостадійним способами [13, 14] або ж двостадійним способом з використанням екстрактивної дистиляції [15]. У цих процесах як каталізатори пропонуються нанесені гетерополікислоти [16, 17], алюмооксиди [8, 9, 18], цеоліти типу ZSM, MCM, β [19−21], сульфовані катiонообмiннi смоли типу Amberlyst [6, 22]. Основні характеристики найпоширеніших високоокта- нових оксигенатів [6]. Оксигенат Характеристика ДІПЕ МТБЕЕТБЕ ТАМЕ Ета- нол Мета- нол Октанове число змішування (ДМ+ММ)/2 105 109 110 105 119 120 Тиск насичених парів, кПа (38 °С) 16 32 16 17 72 >120 Вміст кисню, % (мас.) 16 18 16 16 35 50 Розчинність у воді Низь- ка Низь ка Низь ка Низь- ка Ви- сока Висо- ка Дана стаття присвячена порівняльному досліджен- ню активності каталізаторів різної природи в процесі синтезу діізопропілового ефіру з пропену і води. Пре- дметом дослідження є реакції гідратації пропену, алкі- лування і міжмолекулярної дегідратації пропан-2-олу на алюмомолібденовому каталізаторі, водневій формі цеоліту ЦВК (аналог H-ZSM-5), сильнокислотному сульфокатіоніті DOWEX MSC-1 (США) у водневій формі. Експериментальна частина Приготування зразків каталізаторів та їх харак- теристика. Експериментальне дослідження реакцій синтезу ДІПЕ здійснювали в присутності вищезазна- чених твердих кислотних каталізаторів різної природи. Промисловий γ-оксид алюмінію модифікували мо- лібдат-аніоном за методикою [22] (концентрація MoO4 2- − 12 % (мас.) у перерахунку на МоО3). Цеолітний каталізатор одержували на базі модифі- 80 Катализ и нефтехимия, 2001, №7 кованого висококремнеземного цеоліту ЦВК-ХІ-А ви- робництва дослідного заводу ВНІІНП (Нижній Новго- род, Росія), сформованого в гранули розміром 1−2 мм зі зв’язуючим (10 % (мас.) SiO2). Модифікування вихі- дного цеоліту ЦВК-ХІА здійснювали за методикою гідротермального іонного обміну. З метою видалення органічних катіонів прожарений при 580−600 °С цеоліт тричі обробляли 1н. водним розчином NH4NO3 при 180−200 °С протягом 2 год в обертовому автоклаві з наступним промиванням дистильованою водою до негативної реакції на NO3 -. Кількість заміщених катіо- нів натрію визначали полум’яно-фотометричним ме- тодом за величиною концентрації Na+ у фільтратах. Після цього зразки просушували при 120 °С протягом 2 год і прожарювали при 580−600 °С продовж 4 год. Амонійна форма цеоліту розкладалася в процесі акти- вації з утворенням водневої. Ступінь іонного обміну на протони для отриманих зразків становив 95,8 % обмін- ної ємності цеоліту. Сульфокатіоніт MSC-H виробництва фірми DOWEX (США) використовували у товарній формі. Повна обмінна ємність катіоніту − 4,9 мг⋅екв./г; зерни- стість − 0,42−1,2 мм. Вихідні реагенти. У ролі вихідних реагентів вико- ристовували бідистильовану воду, пропан-2-ол квалі- фікації “ч” (Німеччина) та пропен. Останній одержува- ли шляхом дегідратації попередньо перегнаного про- пан-2-олу марки “ч” у присутності активного оксиду алюмінію при 300 °С [23]. Очищення одержаного про- пену здійснювали у дві стадії: утворену воду і пропан- 2-ол, що не прореагував, відділяли в охолоджуваній льодом ловушці, а додаткове осушування продукту проводили у двох послідовно з’єднаних адсорберах, заповнених відповідно гранульованим КОН і прожа- реним гранульованим оксидом алюмінію. Каталітичні реакції. Реакції гідратації пропену, ал- кілування та міжмолекулярної дегідратації пропан-2- олу проводили в каталітичній установці проточного типу під тиском 2,0 МПа при мольному співвідношен- ні вода (пропан-2-ол)/пропен = 1/1 і об’ємній швидко- сті подачі пропену (або пропан-2-олу в реакції міжмо- лекулярної дегідратації) 1 год-1. Дослідження здій- снювали в інтервалі температур 120−280 °С (для суль- фокатіоніту – 120−160 °С). Зразки продукту відбирали щогодини й аналізували методом газо-рідинної хрома- тографії на хроматографі “Хром-4” з полум’яно- іонізаційним детектором. Аналіз проводили на скля- ній колонці довжиною 3,5 м з внутрішнім діаметром 3 мм, заповненій сорбентом − 15 % Карбовакс-1500 на хроматоні N-AW-HMDS зернистістю 0,25−0,315 мм. Температура хроматографічної колонки становила 100 °С, температура випаровувача – 150 °С, витрати газу-носія (аргону) – 40 мл/хв. Для розрахунку хрома- тограм використовували метод абсолютного градую- вання. Результати дослідження та їх обговорення Результати досліджень подано у вигляді рисунків, що характеризують конверсію вихідних реагентів у продукти реакції. Поряд з експериментальними ре- зультатами для порівняння наведено значення конве- рсії реагентів, розраховані за термодинамічними да- ними [24]. Гідратація пропену. Кислотно-каталізована реакція гідратації пропену описується рівнянням [25] С3Н6 + Н2О ⇒ С3Н7ОН + 51,25 кДж/моль. (1) Позитивне значення теплового ефекту реакції сві- дчить про несприятливий з погляду термодинаміки вплив температури на вихід цільових продуктів реак- ції. Розрахункові значення конверсії пропену змен- шуються зі зростанням температури за експоненцій- ним законом, причому найбільш різко в діапазоні 120 −220 °С − від 48 до 8 %. Рис. 1. Залежність конверсії пропену в реакції його гідра- тації: 1 – розрахунок, 2 – на MSC-H, 3 – на Н-ЦВК, 4 – на MoO3/ Al2O3 На рис. 1 теоретичні дані порівнюються з одержа- ними при різних температурах експериментальними значеннями конверсії пропену в реакції гідратації в присутності досліджуваних каталізаторів. Як свідчать результати експерименту, температурна залежність каталітичної активності твердих каталізаторів на неор- ганічній основі має екстремальний характер. Макси- мум активності припадає на температуру 220−240 °С. Ці умови, як показали розрахунки, є несприятливими для ефективного перебігу процесу. За всіх умов на ви- сококремнеземному цеолітному каталізаторі Н-ЦВК конверсія пропену значно вища, ніж на алюмомоліб- деновому. Відповідно температура максимальної акти- вності цеолітного каталізатора на 20 °С нижча і стано- вить 220 °С для цеоліту проти 240 °С для MoO3/Al2O3. Значення максимальної конверсії пропену для цеоліту і алюмомолібденоксиду дорівнюють відповідно 2,76 і 0 5 10 15 20 25 30 35 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Температура, oС К он ве рс ія п ро пе ну , % 1 2 3 4 Катализ и нефтехимия, 2001, №7 81 0,86 %, що становить 34,5 і 41,9 % теоретично можли- вого виходу за зазначених умов. Зменшення конверсії при подальшому зростанні температури пояснюється інтенсифікуванням зворотної реакції − внутрішньомо- лекулярної дегідратації утвореного спирту, що підтве- рджується і результатами розрахунку (рис. 1). Конверсія пропену в присутності катіоніту MSC-H в інтервалі температур 120−160 °С майже вдвічі пере- вищує одержані в оптимальних умовах відповідні дані для Н-ЦВК і в 6 разів − для модифікованого Al2O3. Ці- каво, що в досліджуваному діапазоні температур (120−160 °С) конверсія пропену в присутності сульфо- катіоніту практично не залежить від температури. Цей результат можна пояснити сумісним взаємно компен- суючим впливом двох факторів: зростанням активності каталізатора і погіршенням термодинамічно сприятли- вих умов перебігу реакції з підвищенням температури. При 160 °С конверсія пропену на сульфокатіоніті сягає 4,82 %, що становить 15,5 % теоретичного значення. Селективність реакції гідратації по ізопропанолу в діапазоні температур 120−160 °С для каталізатора MSC-H не залежить від зміни температури і має зна- чення 95−98 %, що перевищує відповідні дані для реш- ти зразків (рис. 2). Трохи нижча і не залежна від темпе- ратури селективність по ІПС спостерігається для цео- літного каталізатора (90−95 %), а для модифікованого γ-оксиду алюмінію вона зростає від 13 % при 120 °С до 60 % при 240 °С симбатно зміні конверсіі пропену. Рис. 2. Залежність селективності реакції гідратації про- пену: 1 – на MSC-H, 2 – на Н-ЦВК, 3 – на MoO3/Al2O3 Алкілування пропан-2-олу пропеном. Реакція алкілу- вання пропан-2-олу пропеном описується рівнянням С3Н7ОН + С3Н6 ⇔ С3Н7ОС3Н7 + 66,65 кДж/моль. (2) Подібно до реакції гідратації пропену очікувана з погляду термодинаміки конверсія спирту в реакції С- О-алкілування має різко знижуватися з підвищенням температури в температурному інтервалі 120−240 °С (рис. 3). Проте експериментально одержані залежнос- ті конверсії пропан-2-олу в реакції алкілування від температури свідчать про те, що з її підвищенням для досліджуваних каталізаторів як органічної, так і неор- ганічної природи спостерігається збільшення ступеня конверсії спирту до діізопропілового ефіру. Для алю- момолібденового і цеолітного каталізаторів це зрос- тання стає помітним, починаючи з 200 °С, а для суль- фокатіонітного − зі 120 °С. Температурна залежність конверсії пропан-2-олу (або пропену) має екстремаль- ний характер, досягаючи максимуму для MSC-H при 140 °С (14,68 %), для Н-ЦВК при 220 °С (4,12 %) і для MoO3/Al2O3 при 240 °С (2,45 %). При цьому вихід діі- зопропілового ефіру на досліджуваних каталізаторах становить відповідно 44,1; 56,4 і 84,5 % теоретичного значення. Зменшення конверсії ізопропанолу з пода- льшим підвищенням температури можна пояснити зміщенням рівноваги реакції при одержанні ДІПЕ зі спирту та алкену в бік деалкілування. Рис. 3. Залежність конверсії пропан-2-олу в реакції алкі- лування пропан-2-олу: 1 – розрахунок, 2 – на MSC-H, 3 – на Н-ЦВК, 4 – на MoO3 /Al2O3 Кореляція між зміною селективності алкілування по ДІПЕ при підвищенні температури і конверсією ізопропанолу практично відсутня (рис. 3, 4). Зокрема, в продуктах реакції алкілування, одержаних в прису- тності сульфокатіоніту, не відмічено інших компоне- нтів, крім ДІПЕ. Селективність реакції в наведеному випадку становить 100 %. Для цеолітного каталізато- ра значне збільшення селективності спостерігається, починаючи з 140 °С, при 220−260 °С вона досягає 97−98 %, а потім дещо знижується внаслідок утво- рення продуктів олігомеризації. Максимальна селек- тивність каталізатора MoO3/Al2O3 спостерігається при 240 °С і становить 75−78 %, а характер отриманої за- лежності відповідає характеру зміни конверсії від зростання температури. 0 20 40 60 80 100 120 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Температура, oС С ел ек ти вн іс ть за ІП С , % 1 2 3 0 5 10 15 20 25 30 35 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Температура, оС К он ве рс ія п ро па н- 2- ол у, % 12 3 4 82 Катализ и нефтехимия, 2001, №7 Рис. 4. Залежність селективності реакції алкілування про- пан-2-олу: 1 – на MSC-H, 2 – на Н-ЦВК, 3 – на MoO3/Al2O3 Міжмолекулярна дегідратація пропан-2-олу. Реак- ція міжмолекулярної дегідратації пропан-2-олу опису- ється рівнянням 2 С3Н7ОН ⇔ С3Н7ОС3Н7 + Н2О + 15,41 кДж/моль. (3) Тепловий ефект реакції дегідратації є позитивним, але значно нижчим за два попередніх. Це означає, що з погляду термодинаміки підвищення температури по- винно менше гальмувати перебіг реакції, відповідно залежність теоретичних значень конверсії ізопропано- лу від температури має уповільнений характер. Рис. 5. Залежність конверсії пропан-2-олу в реакції між- молекулярної дегідратації пропан-2-олу: 1 – розрахунок, 2 – на MSC-H, 3 – на Н-ЦВК, 4 – на MoO3/ Al2O3 Експериментальні величини конверсії пропан-2-олу в ДІПЕ в реакції міжмолекулярної дегідратації спирту наведено на рис. 5. Дослідні криві не відтворюють профілю розрахункових значень − активність каталіза- торів виявляється лише в певному діапазоні темпера- тур, що і спостерігається під час проведення реакції. Конверсія ІПС досягає максимального значення для MSC-H при 140 °С − 25,2 %, для Н-ЦВК при 220 °С − 5,66 % і для MoO3/Al2O3 при 240 °С − 6,06 %, що ста- новить відповідно 64,6; 16,6 і 20,2 % теоретично мож- ливих виходів. Зменшення виходу ДІПЕ при подаль- шому зростанні температури пов’язане з переважною реакцією внутрішньомолекулярної дегідратації ізопро- панолу, внаслідок якої утворюється пропен і відбува- ється деяка олігомеризація останнього. За умов опти- мальних температур конверсія ізопропанолу в ДІПЕ в присутності сульфокатіонітного каталізатора MSC-H майже в 4 рази перевищує значення, одержані для ка- талізаторів на неорганічній основі. Висновки Досліджено процес гідратації пропену, алкілування і міжмолекулярної дегідратації пропан-2-олу в присут- ності кислотних гетерогенних каталізаторів різної при- роди − алюмомолібденового, цеолітного та сульфока- тіонітного. На даних каталізаторах вивчено залежність конверсії вихідних реагентів від температури. Встано- влено, що на каталізаторах неорганічної природи криві залежності конверсії для всіх досліджених реакцій ма- ють екстремальний характер з точками перегину при 220−240 °С. Для катіонообмінної смоли на основі суль- фополістиролдивінілбензолу MSC екстремальна тем- пературна залежність конверсії з максимумом при 140 °С спостерігається лише для процесів алкілування та міжмолекулярної дегідратації спирту. В реакції гідра- тації конверсія пропену з підвищенням температури зростає в незначній мірі. Показано, що максимальну активність в реакціях утворення діізопропілового ефіру серед досліджуваних каталізаторів виявляє MSC-Н. Максимальне значення конверсії пропену для цього каталізатора досягає 4,82 %, що становить 15,5 % тео- ретичного. У реакції алкілування та міжмолекулярної дегідратації пропан-2-олу конверсія останнього ста- новить 14,68 і 25,2 % ( відповідно 44,1 і 64,6 % теоре- тичного значення). Таким чином, серед досліджуваних каталізаторів найвищу активність в реакціях, що приводять до утво- рення діізопропілового ефіру, виявляє сильнокислот- ний сульфокатіоніт. Література 1. Бурлака В.Г., Інвестиційні проблеми нафтопере- робки України, Київ, Ін-т економіки НАН України, 1999. 2. Капустин П.П., Ворожейкин А.П., Рязанов Ю.И. и др., Пат. 2063398 Россия, Опубл. 10.07.1996. 3. Nocca J.-L., Leonard L., Gaillard J.-F. et al., Pat. 4847431 USA, Publ. 11.08.1989. 0 20 40 60 80 100 120 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Температура, оС С ел ек ти вн іс ть за Д ІП Е, % 1 2 3 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Температура,оС К он ве рс ія п ро па н- 2- ол у, % 1 2 3 4 Катализ и нефтехимия, 2001, №7 83 4. Chodorge J.A., Commereuc D., Torck B. et al., Заяв- ка 2733978 Франция, Опубл. 15.11.1996. 5. Gupta V.P., Pat. 5292964 USA, Publ. 08.03.1994. 6. Heese F.P., Dry M.E., Möller K.P., Catal. Today, 1999, 49, 327−335. 7. Hoffman H., Hydrocarbon Processing, 1980, (2), 57−59. 8. Лебедев Н.Н., Химия и технология основного ор- ганического и нефтехимического синтеза, Учеб. для вузов, Москва, Химия, 1988. 9. Полякова З.П., Химическая промышленность за рубежом, 1980, 4 (208), 54−68. 10. Андреас Ф., Гребе К., Химия и технология про- пилена, Ленинград, Химия, 1969. 11. Marker T.L., Keesom W.H., Schmidt R. et al., AlChE Annual Meeting, 1993. 12. Yokomizo A., Cosmo Sogo K., Заявка 8-333291 Япония, Опубл. 17.12.1996. 13. Marker T.L., Hammershaimb H.U., Marinangeli R. et al., AIChE Annual Meeting, 1993. 14. Child J.E., Choi B.C., Ragonese F.P., Pat. 4935552 USA, Publ.07.08.1990. 15. Marker T.L., Funk G.A., Hammershaimb H.U., Pat. 5504258, Publ. 17.03.1996. 16. Marme F., Coudurier G., Vedrine J.C., Microporous and Mesoporous Materials, 1998, 22 (1−3), 151−163. 17. Izumi Y., Hisano K., Hida T., Appl. Catal. A: General, 1999, 181 (2), 277−282. 18. Корж Р.В., Мельникова С.Л., Бортишевський В.А., Катализ и нефтехимия, 2000, (5/6), 55−58. 19. Chin A.A., Saeger R.B., Stoos J.A., Pat. 5420360 USA, Publ. 30.05.1995. 20. Tao K., Li W., Li H. et al., Appl. Catal. A: General, 1999, 139, 43−49. 21. Sonnemans M.H.W., Ibid., 1993, 94, 215−229. 22. Jarecka T., Datka J., Ibid., 1999, 184, 203−209. 23. Рапопорт Ф.М., Ильинская А.А., Лабораторные методы получения чистых газов, Москва, Госхимиз- дат, 1963. 24. Бортишевський В.А., Корж Р.В., Хім. пром-сть України, 2000, (5), 38−41. 25. Бреслоу Р., Механизмы органических реакций, Москва, Мир, 1968. Надійшла до редакції 13 лютого 2001 р. Исследование каталитической активности кислотных гетерогенных катализаторов в синтезе диизопропилового эфира Р.В. Корж, С.Л. Мельникова, В.А. Бортышевский Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, Украина, 02094 Киев, ул. Мурманская 1; факс: (044) 573-25-52 Исследовано протекание реакций гидратации пропена, алкилирования и межмолекулярной дегидрата- ции пропан-2-ола в присутствии алюмомолибденового, цеолитного и сульфокатионитного катализато- ров. Синтезы проводили в проточном реакторе в интервале температур 120−280 °С, под давлением 2,0 МПа, при мольном соотношении вода (или пропан-2-ол)/пропен равняется единице, объемной скорости подачи пропена (пропан-2-ола − в реакции дегидратации) 1 ч-1. Изучены зависимости конверсии исходных реагентов от температуры. Установлено, что максимальную активность в исследуемых реакциях проявляет сульфокатионит MSC-H. Конверсия пропена в реакции гидратации достигает 4,82 % (15,5 % теоретического). Значения конверсии пропан-2-ола в реакциях алкилирования и межмолекулярной дегидратации составляют 14,68 и 25,2 % (соответственно 44,1 и 64,6 % теоретического). The Study of Heterogeneous Acidic Catalysts Activity in Diisopropyl Ether Synthesis R.V. Korzh, S.L. Melnikova, V.A. Bortyshevsky Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry, National Academy of Science of Ukraine, 1, Murmanskaya Str., Kyiv, 02094 Ukraine; Fax: (044) 573-25-52 The propene hydration and propane-2-ol alkylation and extramolecular dehydration reactions over MoO3/Al2O3, ZSM-5 type zeolite and cationic resin MSC-H have been investigated. The syntheses have been performed in a flow reactor under such conditions as: temperature = 120-280 °C; pressure = 2,0 MPa; water (propane-2-ol) / propene molar ratio = 1. The conversions of initial reactants as a function of temperature have been studied. MSC-H has been established to have the highest activity. Propene conversion on hydration is 4,82 %. Propane-2-ol conversion on alkylation and extramolecular dehydration is 14,68 and 25,2 %.

Дослідження каталітичної активності кислотних гетерогенних каталізаторів в синтезі діізопропілового ефіру

Institution

Ähnliche Einträge