Анотація до роботи:

Іонін В.О. Кислотність та активність цеолітних каталізаторів алкілування ізобутану бутенами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.13 – нафтохімія та вуглехімія. – Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ, 2005.

Знайдено умови синтезу найефективнішого на сьогодні твердого каталізатора алкілування з оптимальною кислотністю. Це - полікатіон-декатіонована форма цеоліту типу Х, в ІЧ-спектрі якої наявні лише смуги поглинання при 3540 і 3610 см^-1 за відсутності звичної смуги при 3650 см^-1.

Спостережено надчутливість реакції до алкілату в циркулюючому ізобутані при реалізації алкілування у проточно-циркуляційному режимі. Оптимізацією умов реакції значною мірою нівельовано цей недолік. Виявлено концентраційні коливання основних та побічних продуктів реакції, пояснено причину коливань.

Вперше здійснено реакцію у вакуумі. Знайдено аномальний розподіл продуктів: відсутність у них 2,2,4-триметилпентану та високий вміст диметилгексанів. Запропоновано механізм реакції.

Оптимізація кислотності каталізатора та режимів проведення реакції дозволила суттєво подовжити тривалість ефективної роботи каталізатора.

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі, що виявляється у встановленні оптимального кислотного спектру цеолітного каталізатора алкілування, закономірностей перебігу реакції алкілування і закономірностей розподілу продуктів перетворення, механізму реакції, а також у суттєвому подовженні тривалості роботи каталізатора.

2. На основі цеоліту NaX вперше синтезовано каталізатор алкілування з оптимальною кислотністю (поглинання при 3540 і 3610 см^-1) завдяки запобіганню формування у ньому надто сильних центрів Брендстеда, що поглинають при 3650 см^-1. Висловлено припущення щодо локалізації кислотних центрів зі смугою поглинання при 3610 см^-1 у місцях S_III цеолітної структури.

3. Вперше вивчено алкілування при дуже малому (соті частки секунди) часі контакту реагентів, продуктів реакції та інтермедіатів з каталізатором. Виявлено аномальний розподіл продуктів перетворення, що характеризується відсутністю в них 2,2,4-триметилпентану - одного з основних цільових продуктів – за надмірно високого вмісту диметилгексанів. Знайдені особливості пов’язано з тим, що тривалість певних стадій механізму реакції перевищує заданий час контакту. Запропоновано механізм перебігу реакції за вказаних умов.

4. Виявлено надвисоку чутливість реакції алкілування до наявності продуктів перетворення в циркулюючому ізобутані при реалізації процесу в проточно-циркуляційній системі. Негативний вплив продуктів зумовлений їх крекуванням на активних центрах і зростає в міру накопичення цих продуктів у кубовій частині установки та в міру зростання температури реакції. Результати алкілування поліпшуються при зростанні співвідношення ізобутан:бутени у вихідній суміші від 10 до 30 та зниженні температури процесу з 80-110 до 60 ^оС.

5. Виявлено концентраційні коливання основних (триметилпентанів) та побічних (н-бутану та ізопентану) продуктів реакції на оптимальному каталізаторі за оптимальних умов проведення процесу. Коливальний перебіг реакції свідчить про здатність ізобутану чинити опір поширенню продуктів ущільнення по активній поверхні каталізатора за механізмом конкурентної коливальної адсорбції. Проведення процесу в коливальному режимі дозволило збільшити час безперервної ефективної роботи каталізатора до 26 год, що принаймні удвічі перевищує досягнуту раніше тривалість роботи у проточно-циркуляційному режимі і не менше ніж на два порядки – час роботи у проточному режимі.

Публікації автора:

1. Патриляк Л.К., Іонін В.О., Бартош П.І., Ліхньовський Р.В. Порівняльні властивості цеолітів різного приготування // Катализ и нефтехимия.- 2003.- № 11.- С. 24-27.

2. Патриляк Л.К., Манза І.А., Іонін В.О. Особливості розподілу продуктів алкілування ізобутану бутенами на цеолітному каталізаторі під час проведення реакції у вакуумі // Катализ и нефтехимия.- 2003.- № 12.- С. 10-15.

3. Патриляк Л.К., Іонін В.О., Манза І.А. Фактор підвищення ефективності алкілування ізобутану бутенами на цеолітах // Катализ и нефтехимия.- 2005.- № 13.- C. 37-39.

4. Патриляк Л.К., Ионин В.А., Волошина Ю.Г. Взаимосвязь между ИК-спектральными характеристиками фожазитов и их эффективностью в алкилировании изобутана бутенами // Теорет. и эксперим. химия. - 2005.- Т. 41, №3.- С.180-184.

5. Іонін В.О., Патриляк Л.К., Манза І.А. Алкілування ізобутану бутенами в широкому діапазоні технологічних параметрів // Тези доповідей всеукраїнської конференції молодих вчених з актуальних питань хімії. - Київ. – 2003. – С. 141.

6. Patrylak L., Ionin V., Manza I., Kondratyuk A., Semenyuta S. Distribution of Zeolite-Isobutane-with-Butenes-Alkylation Products Depending on Reaction Conditions // Conference Programme and Abstracts of 6^th European Congress on Catalysis (EuropaCat-VI). - Innsbruck (Austria).- 2003.- CD, A2.108.

7. Patrylak L., Manza I., Ionin V. Specific Distributing the Products of Zeolite Isobutane with Butenes Vacuum Alkylation // Program and Proceedings of VII Polish-Ukrainian Symposium "Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Application". – Lublin (Poland).- 2003.- P.174-175.

8. Патриляк К.І., Патриляк Л.К., Манза І.А., Іонін В.О. Алкілування ізобутану бутенами при наближенні умов проведення реакції до критичних параметрів компонентів // Тези ІІІ науково-технічної конференції “Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промиcловості”. – Львів. - 2004.- С. 47-48.