Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу
Досліджено окиснення ізоамілового спирту в ізовалеріановий альдегід на гетерогенних оксидних Fe–Te–Mo–Ox-каталізаторах, промотованих BaCl2. Встановлено оптимальну за виходом альдегіду концентрацію промотору та оптимальні умови здійснення процесу....
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України
2006
|
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4036 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу / В.М. Жизневський, В.В. Гуменецький, І.В. Мошковська, О.О. Мацьків // Катализ и нефтехимия. — 2006. — № 14. — С. 81-84. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-4036 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-40362009-07-15T12:01:41Z Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу Жизневський, В.М. Гуменецький, В.В. Мошковська, І.В. Мацьків, О.О. Досліджено окиснення ізоамілового спирту в ізовалеріановий альдегід на гетерогенних оксидних Fe–Te–Mo–Ox-каталізаторах, промотованих BaCl2. Встановлено оптимальну за виходом альдегіду концентрацію промотору та оптимальні умови здійснення процесу. Исследовано окисление изоамилового спирта в изовалериановый альдегид на гетерогенных оксидных Fe–Te–Mo–Ox-катализаторах, промотированных BaCl2. Установлена оптимальная по выходу альдегида концентрация промотора и оптимальные условия проведения процесса. Isoamylic alcohol formation into isovalerianic aldehyde over heterogeneous Fe–Te–Mo–Ox catalysts promoted with BaCl2 was investigated. An optimal concentration of promoter in terms of aldehyde output and optimal process conditions were established. 2006 Article Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу / В.М. Жизневський, В.В. Гуменецький, І.В. Мошковська, О.О. Мацьків // Катализ и нефтехимия. — 2006. — № 14. — С. 81-84. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4036 541.128.13 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 окиснення ізоамілового спирту в ізовалеріановий альдегід на гетерогенних оксидних Fe–Te–Mo–Ox-каталізаторах, промотованих BaCl2. Встановлено оптимальну за виходом альдегіду концентрацію промотору та оптимальні умови здійснення процесу. |
| format |
Article |
| author |
Жизневський, В.М. Гуменецький, В.В. Мошковська, І.В. Мацьків, О.О. |
| spellingShingle |
Жизневський, В.М. Гуменецький, В.В. Мошковська, І.В. Мацьків, О.О. Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу |
| author_facet |
Жизневський, В.М. Гуменецький, В.В. Мошковська, І.В. Мацьків, О.О. |
| author_sort |
Жизневський, В.М. |
| title |
Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу |
| title_short |
Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу |
| title_full |
Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу |
| title_fullStr |
Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу |
| title_full_unstemmed |
Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу |
| title_sort |
утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу |
| publisher |
Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України |
| publishDate |
2006 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/4036 |
| citation_txt |
Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту отримання етанолу / В.М. Жизневський, В.В. Гуменецький, І.В. Мошковська, О.О. Мацьків // Катализ и нефтехимия. — 2006. — № 14. — С. 81-84. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT žiznevsʹkijvm utilízacíâízoamílovogospirtupobíčnogoproduktuotrimannâetanolu AT gumenecʹkijvv utilízacíâízoamílovogospirtupobíčnogoproduktuotrimannâetanolu AT moškovsʹkaív utilízacíâízoamílovogospirtupobíčnogoproduktuotrimannâetanolu AT macʹkívoo utilízacíâízoamílovogospirtupobíčnogoproduktuotrimannâetanolu |
| first_indexed |
2025-07-02T07:11:08Z |
| last_indexed |
2025-07-02T07:11:08Z |
| _version_ |
1836518231538401280 |
| fulltext |
Катализ и нефтехимия, 2006, №14 81
УДК 541.128.13 © 2006
Утилізація ізоамілового спирту – побічного продукту
отримання етанолу
В.М. Жизневський, В.В. Гуменецький, І.В. Мошковська, О.О. Мацьків
Національний університет "Львівська політехника",
Україна,79013 Львів, вул. Степана Бандери, 12; факс: (0322) 74-43-00
Досліджено окиснення ізоамілового спирту в ізовалеріановий альдегід на гетерогенних оксидних Fe–Te–
Mo–Ox-каталізаторах, промотованих BaCl2. Встановлено оптимальну за виходом альдегіду концентрацію
промотору та оптимальні умови здійснення процесу.
Під час отримання етилового спирту бродінням
крохмальної або цукристої сировини як побічний про-
дукт утворюється так звана сивушна олія, основним
компонентом якої (до 53 %) є ізоаміловий спирт (ІАС).
На нашу думку, найраціональнішим методом утиліза-
ції є його окиснення в ізовалеріановий альдегід (ІВА)
на відповідних оксидних або металевих каталізаторах у
газовій фазі. Окиснення цього спирту на срібному ка-
талізаторі, нанесеному на пемзу або синтетичний носій
з невеликою питомою поверхнею (Sn < 3 м2/г), дослі-
джено в працях [1, 2]. Показово, що за температури
723–773 К відбуваються такі реакції:
C5H11OH + 0,5 O2
+ H2OC4H9C H
O ;
термічного дегідрування:
C5H11OH + H2C4H9C
H
O ;
C5H11OH + 7,5 O2
+ 6 H2O ;CO25
C5H11OH + O2 + H2OC4H9C
O
OH
;
2 C5H11OH + O2 + H2O .C4H9C
O
O C5H11
У результаті перебігу цих реакцій, за наведених
вище порівняно високих температур, вихід бажаного
продукту (ІВА) є низьким – 60 % на пропущений
спирт. Промотування Na2O (до мол. частки 1 %) сріб-
ного каталізатора, нанесеного на синтетичний носій,
підвищує вихід альдегіду до 70 %.
Досліджений нами Fe:Te:Mo [1:0,85:1 (ат.)] оксид-
ний каталізатор мав порівняно вищу ефективність у
процесах окиснення спиртів до альдегідів. Наприклад,
при окисненні ізобутилового спирту на цьому каталіза-
торі за температури 463–533 К (рис. 1) утворювалися
ізомасляний альдегід (ІМА), ізобутан і продукти пов-
ного окиснення. Метакролеїн (МА) утворювався за
вищої температури (553 К). Максимальну селектив-
ність за ІМА (69 %) спостерігали в умовах досліджень
при 493 К, а за ізобутиленом (39 %) – при 583 К. Селе-
ктивність за ІМА та ізобутиленом знижувалась в ре-
зультаті їх перетворення в МА, селективність за остан-
нім поступово збільшувалась з підвищенням темпера-
тури і досягала максимуму (66 %) при 643 К. Зниження
селективності за МА при Т > 643 К пояснюється його
доокисненням до оксиду вуглецю і вуглекислого газу,
селективність за якими при 673 К становила 14 %. От-
же, дослідження показали, що для отримання макси-
мального виходу ІМА реакцію необхідно здійснювати
за помірних температур 470–500 К, а якщо потрібно
отримати МА, то за вищих – 640–650 К. Для підтвер-
дження того, що ІМА в результаті окиснювального
дегідрування може перетворюватися в МА, вивчено
окиснення першого на Fe–Te–Mo–Ох-каталізаторі [1].
Встановлено, що за температури ≥ 523 К крім інших
продуктів утворювався також і МА, його концентрація
поступово збільшувалася із зростанням температури.
Рис. 1. Окиснення ізобутилового спирту на Fe:Te:Mo
(1:0,85:1) оксидному каталізаторі. Проточна установка з
імпульсною подачею реакційної суміші мол. частки 4 %
ІАС у повітрі; об’єм імпульсу – 5,5 см3, швидкість потоку
– 0,56 см3/с, час контакту – 2,4 с. Позначення 1–5 відпові-
дно конверсія ІАС, селективність за ізомасляним альдегі-
дом, метакролеїном, ізобутиленом, СО + СО2
1
2
3
4
5
0
20
40
60
80
100
450 500 550 600 650 T , K
X
, S
%
(
1,
2
, 3
, 4
)
0
3
6
9
12
15
S (
C
O
+C
O
2 ),
%
(
5
)
82 Катализ и нефтехимия, 2006, №14
Рис. 2. Вплив температури на конверсію ІАС і селектив-
ність за ІВА при τк = 2,4 с на непромотованому Fe–Te–
Mo–Ox каталізаторі. Концентрація спирту в повітрі ста-
новить 6 % мол. частки; об’єм імпульсу – 5,5 см3, швид-
кість потоку – 0,56 см3/с. Позначення: 1 – конверсія спир-
ту, 2 – селективність за ІВА, 3 – селективність за СО +
СО2
Мета роботи – утилізація ІАС, побічного продукту
одержання етанолу.
Матеріали і методи дослідження
Дослідження виконано у проточній системі зі ста-
ціонарним шаром каталізатора, з імпульсною пода-
чею реакційної суміші (мол. частка ІАС у повітрі 5 %)
й повним хроматографічним аналізом продуктів реа-
кції. Методи приготування каталізаторів і проведення
аналізів описано у праці [2].
Результати досліджень та їх обговорення
Отримані дані на непромотованому Fe–Te–Mo–Ох-
каталізаторі наведено на рис. 2. В умовах досліджень за
температури до 613 К основними продуктами є ІВА і
СО + СО2. За максимальної температури досліджень
(613 К) конверсія ІАС становила 90 %. Селективність
за ІВА поступово знижувалася від 93 до 78 % за раху-
нок утворення оксиду вуглецю і вуглекислого газу у
разі підвищення температури від 463 до 613 К. У нашій
праці [3] доведено, що невелика добавка BaCl2 значно
поліпшує каталітичні властивості Fe–Te–Mo–Ох-
каталізатора в реакціях окиснювального перетворення
ізобутану та н-бутену. Тому ми дослідили вплив цього
промотору на ефективність вищенаведеного каталіза-
тора в реакції окиснення ІАС. Отримані результати
наведено на рис. 3–5. Видно, що промотор значно по-
ліпшив каталітичні властивості вихідного каталізатора.
Підвищилися як його активність, так і селективність
утворення ІВА. Так, на непромотованому каталізаторі
при 613 К конверсія спирту при τк = 2,4 с становила
90 %, а на промотованих повне перетворення спирту в
Рис. 3. Вплив температури на конверсію ІАС і селе-
ктивність за ІВА при τк = 2,4 с. на промотованому
ВаСl2 каталізаторі Fe–Te–Mo–Ox з відношенням
Ва/Мо = 0,05
аналогічних умовах процесу отримано на каталізаторі з
відношенням BaCl2/Мо = 0,05 при Т = 540 К (рис. 3), а з
відношенням BaCl2/Мо = 0,1 – при 490 К (рис. 4).
Встановлено, що подальше збільшення концентрації
BaCl2 в каталізаторі значно погіршує його ефек-
тивність у дослідженому процесі. Для прикладу, на
каталізаторі з відношенням BaCl2/Мо = 0,5 100%-ва
конверсія спирту була досягнута лише при 610 К в
аналогічних із попередніми умовах процесу, а
селективність за ІВА становила 85 %. Це на 8 %
менше, ніж на кращому за виходом ІВА каталізаторі
(BaCl2/Мо = 0,1).
З отриманих результатів досліджень впливу темпе-
ратури і часу контакту на конверсію ІАС і селективність
за ІВА на цьому оптимальному за виходом ІВА каталі-
заторі (рис. 5) видно, що оптимальними умовами слід
вважати Т = 493 К, час контакту – 2,4 с. За цих умов ви-
хід ІВА на поданий спирт становив 96 % (конверсія –
100 %, селективність за ІВА – 96 %, рис. 5). З наведених
результатів досліджень впливу температури і часу кон-
такту на конверсію спирту та селективність за ІВА вид-
но, що зі збільшенням температури і часу контакту кон-
версія спирту зростала, а селективність за ІВА знижува-
лася за рахунок доокиснення альдегіду та окиснення
спирту до оксиду вуглецю і вуглекислого газу.
Якщо порівняти вихід ІВА на дослідженому нами
каталізаторі з результатами, отриманими на срібному
каталізаторі [1, 2], то видно, що як вихідний Fe–Te–
Mo–Ох-каталізатор, так і каталізатори, промотовані
BaCl2, є ефективніші у цьому процесі.
По-перше, значно знижувалася температура процесу
– оптимальна на каталізаторі, промотованому BaCl2
(BaCl2/Мо = 0,1), 493 К, а на срібному – 723–773 К; по-
друге, відбувався значно більший вихід ІВА: 96 % на до-
слідженому каталізаторі проти 60 % на срібному та 70 %
на срібному, промотованому 1 % мол. частки Na2O.
1
2
3
0
20
40
60
80
100
450 500 550 600 T , K
X
, S
%
1
2
3
0
20
40
60
80
100
450 500 550 600 T , K
X
, S
, %
Катализ и нефтехимия, 2006, №14 83
Рис. 4. Вплив температури на конверсію ІАС і селе-
ктивність за ІВА при τк = 2,4 с на промотованому
ВаСl2 каталізаторі з відношенням Ва/Мо = 0,1
Вплив промотуючої домішки BaCl2 на каталітичні
властивості каталізатора ми пояснюємо тим, що луж-
ноземельний елемент блокує сильні кислотні центри
поверхні, на яких здійснюється незворотна хемосорб-
ція реагуючого субстрату з утворенням продуктів пов-
ного окиснення, тобто підвищується селективність
процесу, що видно з порівняння результатів, отрима-
них на непромотованому (рис. 2) і на промотованих
(рис. 3, 4) каталізаторах. Підвищення селективності
промотованих каталізаторів пояснюємо тим, що введе-
ний промотор створює нові активні центри активації
кисню на катіоні Ва2+, а також додаткові активації
спирту аніонами Сl–, що вводяться у склад каталізато-
ра. Відомо, що BaCl2 є порівняно термостабільною ре-
човиною в умовах реакції, його температура топлення
становить 1233 К [4].
Зниження активності каталізатора за високих кон-
центрацій промотору, очевидно, пов’язано з тим, що
останній блокує і центри помірної кислотності поверх-
ні, на яких відбуваються реакції парціального окиснен-
ня субстрату.
Отже, досліджений Fe–Te–Mo–Ох-каталізатор,
промотований BaCl2 (BaCl2/Мо = 0,1), можна викорис-
тати для утилізації ІАС окисненням до ІВА, який вико-
ристовується в фармацевтичній та парфумерній про-
мисловості.
Рис. 5. Вплив температури і часу контакту на конве-
рсію ІАС (1–3) і селективність за ІВА (4–6) на ката-
лізаторі з відношенням ВаСl2/Мо = 0,1. Концентра-
ція спирту в повітрі становить 6 % мол.частки;
об’єм імпульсу – 5,5 см3, швидкість потоку – 0,56
см3/с. Позначення: 1, 4, 7 – τк = 1,2 с; 2, 5, 8 – τк= 2,4
с; 3, 6, 9 – τк= 3,6 с, 7–9 – селективність за СО + СО2
Висновки. Запропоновано ефективний каталізатор
для окиснення ІАС до ІВА з виходом останнього 96 %
на пропущений спирт. Досліджено вплив промотору
BaCl2 на каталітичні властивості Fe–Te–Mo–Ох-
каталізатора. Встановлено оптимальну концентрацію
промотору в каталізаторі, що дорівнює BaCl2/Мо = 0,1.
Вивчено вплив температури та часу контакту на кон-
версію ІАС й селективність за альдегідом. Встановлено
оптимальні умови процесу, в яких конверсія спирту
дорівнює 100 %, а селективність за ІВА – 96 %.
1. Жизневський В.М., Гуменецький В.В., Павлишин
Ю.І., Каталіз і нафтохімія, 2003, (12), 74–77.
2. Жизневский В.М., Гуменецкий В.В., Бажан Л.В.,
Журн. физ. химии, 1999, 73 (8), 1366–1370.
3. Жизневский В.М., Гуменецкий В.В., Бажан Л.В.
и др., Вопр. химии и хим. технологии, 2001, (3), 53–57.
4. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф.,
Краткий справочник по химии, Киев, Наук. думка,
1987.
Надійшла до редакції 15.06.2005 р.
Утилизация изоамилового спирта – побочного
продукта получения этанола
В.М. Жизневский, В.В. Гуменецкий, И.В. Мошковская, О.О. Мацькив
Национальный университет "Львивська политехника",
Украина, 79013 Львов, ул. Степана Бандеры, 12; факс: (0322) 74-43-00
Исследовано окисление изоамилового спирта в изовалериановый альдегид на гетерогенных оксидных
Fe–Te–Mo–Ox-катализаторах, промотированных BaCl2. Установлена оптимальная по выходу альдегида
концентрация промотора и оптимальные условия проведения процесса.
1
2
3
0
20
40
60
80
100
425 475 525 575 T , K
X
, S
, %
70
75
80
85
90
95
100
425 475 525 575 T , K
X
iB
A,
%
(1
, 2
, 3
)
0
20
40
60
80
100
S i
B
a,
%
(4
,5
,6
)
S (
C
O
+C
O
2 ),
%
(7
, 8
, 9
)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
84 Катализ и нефтехимия, 2006, №14
Utilization of isoamylic alcohol
as an ethanol production by-product
V.M. Gyznevskiy, V.V. Humenetskiy, I.V. Moshkovska, O.O. Mackiv
The National University ”Lvivska Polytechnica”,
S. Bandery, 12, Lviv 79013, Ukraine; Fax: (0322) 74-43-00
Isoamylic alcohol formation into isovalerianic aldehyde over heterogeneous Fe–Te–Mo–Ox catalysts promoted
with BaCl2 was investigated. An optimal concentration of promoter in terms of aldehyde output and optimal
process conditions were established.
Реклама Киселева
|