Анотація до роботи:

Корж Р.В. Одержання дiiзопропiлового ефiру на гетерогенних каталiзаторах. – Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата хiмiчних наук за спецiальнiстю 02.00.13 – нафтохiмiя та вуглехiмiя. – Iнститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України, Київ, 2002.

Досліджено закономірності перебігу процесів гідратації пропену та міжмолекулярної дегідратації пропан-2-олу модифікованих алюмооксидах, цеолітах та сульфокатіонітах для одержання діізопропілового ефіру як антидетонаційної добавки до бензинів.

Встановлено вплив води на механізм трансформації кислотних центрів гетерогенних каталізаторів. Показано, що при адсорбції води класичні протонні центри гетерогенних каталізаторів перетворюються в аквацикли з впорядкованою структурою та рухливим протоном. Запропоновано механізм гідратації алкенів, що враховує вплив акватування кислотних центрів. Запропоновано синхронний механізм реакції міжмолекулярної дегідратації спиртів, який включає в себе синхронне переміщенням електронної густини зв’язків реагуючих молекул.

Встановлено, що високоефективним каталізатором для суміщеного проведення реакцій гідратації та дегідратації є сульфокатіоніт MSC-H (DOW, США). В його присутності вихід ефіру в каталізаті досягає 15—18 %, селективність за ефіром — 95—98 % при 160 ^оС та 2,0 МПа. Розроблені технології одержання каталізатора та процесу одностадійного одержання ДІПЕ. Результати лабораторних досліджень підтверджені дослідно-промисловими випробуваннями розроблених каталізатора та процесу, проведеними в ЗАТ «Укртатнафта».

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і вирішення наукової задачі, що виявляється у новому трактуванні трансформації кислотних центрів гетерогенних каталізаторів у водному середовищі та у нових уявленнях про механізми реакцій гідратації алкенів і міжмолекулярної дегідратації спиртів. Вирішення наукової задачі дозволило розробити ефективний гетерогенний каталізатор та процес одержання діізопропілового ефіру.

2. Вперше проведено комплексне систематичне дослідження реакцій гідратації пропену та дегідратації пропан-2-олу з утворенням діізопропілового ефіру з вивченням кожного процесу окремо, а також їх сумісного перебігу в одному реакторі в присутності гетерогенних каталізаторів різної хімічної природи в широкому діапазоні температур, тисків, мольних відношень вихідних реагентів та об’ємних швидкостей їх подачі.

3. За результатами розрахунків термодинамічно можливих конверсій вихідних реагентів реакцій гідратації та дегідратації показано, що сприятливими для досліджуваних реакцій є температура 100—200 ^оС та тиск вище 2 МПа.

4. Встановлено, що активність і селективність досліджуваних каталізаторів змінюється в рядах:

для алюмооксидних: g-Al₂O₃ < F^-/g-Al₂O₃ < HPO₄^2-/g-Al₂O₃ < MoO₃/g-Al₂O₃;

для цеолітних: Н-У < Н-морденіт < Н-ЦВК < H-ZSM-5;

для сульфокатіонітних: КУ-2-8чС < MSC-H.

4. Серед досліджених каталізаторів найвищим комплексом каталітичних властивостей володіє сульфокатіоніт MSC-H. В суміщеному процесі одержання ДІПЕ в його присутності вихід ефіру в каталізаті досягає 15—18 % при t = 160 ^оС, Р = 2 МПа, мольному співвідношенні вода/пропен = 35/1 та об’ємних швидкостях подачі пропену — 1 год ^-1 та пропан-2-олу — 0,5 год^-1.

5. Запропоновано нові погляди на трансформацію кислотних центрів досліджених гетерогенних каталізаторів у середовищі води. Показано, що під дією води на їх поверхні утворюються аквацикли, які забезпечують високу протонну рухливість.

6. Розвинуті нові уявлення про механізм реакції гідратації алкенів, який враховує стадію акватування кислотних центрів. Запропоновано синхронний механізм реакції дегідратації спиртів до ефірів.

7. Розроблено технологію одержання катіонітного каталізатора та напрацьовано дослідну партію його.

8. Одержані на лабораторному устаткуванні закономірності перебігу процесу використані як вихідні дані для створення проекту будівництва дослідно-промислового реакторного блоку на ЗАТ «Укртатнафта» (м. Кременчук).

9. Проведені дослідно-промислові випробування розробленого каталізатора в умовах спорудженого реакторного блоку підтвердили одержані в лабораторних умовах показники активності та селективності розробленого каталізатора.

Публікації автора:

1. Бортишевський В.А., Корж Р.В. Термодинамічне дослідження процесу синтезу діізопропілового ефіру // Хімічна промисловість України. – 2000.— № 5.— С. 38—41.

2. Корж Р.В., Мельникова С.Л., Бортишевський В.А. Дослідження реакції гідратації пропену в присутності модифікованого g-оксиду алюмінію // Катализ и нефтехимия.–2000. - № 5—6. – C. 55—58.

3. Корж Р.В., Мельникова С.Л., Бортишевський В.А. Дослідження процесу синтезу діізопропілового ефіру на гетерогенних каталізаторах // Катализ и нефтехимия.—2000. — № 7. – C. 79—83.

4. Корж Р.В., Мельникова С.Л., Бортишевський В.А. Вплив природи модифікуючого агента на каталітичну активність оксиду алюмінію в реакції гідратації пропену // Материалы II Украинской научно-технической конференции по катализу «Укркатализ II». – Северодонецк, 21—23 марта 2000 г. — C. 24.

5. Корж Р.В., Мельникова С.Л., Бортишевський В.А. Дослідження реакції одержання діізопропілового ефіру на цеолітних каталізаторах // Материалы II Украинской научно-технической конференции по катализу «Укркатализ II». – Северодонецк, 21—23 марта 2000 г. – C. 24—25.

6. Бортышевский В.А., Мельникова С.Л., Корж Р.В., Денисюк А.Н., Журба В.А., Лейтар С.П., Марцынишин С.П. Разработка технологического процесса синтеза диизопропилового эфира — антидетонационной присадки к моторным топливам // Материалы II Украинской научно-технической конференции по катализу «Укркатализ II». – Северодонецк. — 2000. – C. 25—26.

7. Korzh R., Bortyshevsky V.A., Kashkovsky V.I., Sychev M.V. Direct Alkene Hydration Catalyzed by Heterogeneous Acidic Catalysts // Abstr. f Dutch-Ukrainian International Colloquim on Catalysis. – Kiyv (Ukraine). – 2000. – P. 103.

8. Корж Р.В., Мельникова С.Л., Бортишевський В.А. Дослідження каталітичної активності модифікованого оксиду алюмінію в синтезі діізопропілового ефіру шляхом прямої гідратації пропену // Тези ІІІ Всеукраїнської науково-методичної конференції з міжнародною участю «Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення екологічно чистих технологій». – Дніпродзержинськ.— 2000. – С. 170—171.