Анотація до роботи:

Євдокименко В.О. Одержання ізопропілового спирту на протонопровідних каталітичних мембранах. - 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, 2005.

В роботі досліджено вплив протонного струму на перебіг реакції гідратації пропену. Розроблено мембранно-каталітичний реактор, в якому процес гідратації здійснюється в реакційному об’ємі, утвореному двома протонопровідними мембранами на основі перфторсульфованих катіонітів (МФ-4-СК, Nafion). Дослідження виконувалися за умов температури 160 ^оС і тиску 1,9 МПа, масової швидкості подачі пропену 2 год^-1 та різних мольних співвідношеннях вода/пропен. Показано, що шляхом зміни інтенсивності потоку протонів крізь мембранний каталізатор можна створювати і стабільно підтримувати певну гідратну структуру активних центрів. За оптимальних значень інтенсивності протонних струмів крізь плівки мембран питома каталітична активність останніх перевищувала відповідні дані для гранульованого каталізатора в проточному реакторі в 5 разів. На основі одержаних експериментальних результатів і літературних відомостей щодо механізму протонного перенесення в твердих середовищах запропоновано модель транспорту протонів крізь мембрани та структуру бренстедівського кислотного центру за умов перебігу реакції гідратації. Запропоновані структури пояснюють високу протонну провідність мембран у присутності значної кількості води, дегідратуючу здатність протона та її зв’язок з каталітичною активністю мембран. Встановлений ефект впливу протонного струму на підвищення активності каталізатора відкриває нові перспективи для вдосконалення інших кислотно-основних процесів.

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і вирішення наукової задачі, що виявилось у встановленні впливу потоків гідратованих протонів на активність мембранних каталізаторів в реакції гідратації пропену. Отримані закономірності дозволили запропонувати нову модель структури активного іоногенного центру, уточнити схему первинної активації олефіну на іоногенному центрі та знайти нові способи підвищення питомої активності мембранних каталізаторів.

2. Вперше виконано систематичні дослідження реакції гідратації пропену до ізопропанолу в потоці гідратованих протонів. Реакцію здійснювали в оригінальному реакційному об’ємі, утвореному двома протонопровідними перфторсульфованими каталітичними мембранами, в інтервалі температур 50-160 ^оС та тисків 0,1-1,9 МПа.

3. Отримані залежності протонної провідності каталізатора МФ-4-СК від температури, тиску та напруги на електродах дозволили встановити, що кількість молекул води, які приймають участь в перенесенні протона, змінюється в межах (18-20)ч(50-60) на один протон.

4. Виявлено вплив потоків гідратованих протонів крізь каталітичні мембрани на їх активність в процесі гідратації пропену. Зміна активності пов’язана зі здатністю протонних потоків створювати і стабільно підтримувати певну структуру гідратної сфери активних центрів.

5. Встановлено, що гідратна сфера іоногенного центру при оптимальних співвідношеннях потоків гідратованих протонів в умовах реакції гідратації пропену містить 18-20 молекул води. За таких умов питому каталітичну активність мембранних каталізаторів вдалося підвищити в 5 разів у порівнянні з активністю гранульованих каталізаторів в проточному реакторі.

6. Запропоновано нову модель структури іоногенного центру мембранного каталізатора, яка пояснює механізм транспорт гідратованих протонів, їх дегідратуючу здатність і каталітичну активність мембран за умов гідратації пропену. Запропоновано схему первинної активації олефіну на іоногенному центрі в реакції гідратації пропену.

7. Знайдені закономірності між інтенсивністю потоку гідратованих протонів крізь мембрану і активністю кислотних центрів поверхні каталізатора відкривають шлях до створення на базі протонопровідних каталізаторів ефективних реакційних систем нового покоління.

Публікації автора:

1. Корж Р.В., Бортишевський В.А, Мельникова С.Л., Євдокименко В.О., Ткаченко Т.В. Гідратація пропену // Украинский химический журнал.—2004. — Т.70, № 1-2. – C. 94—98.

2. Корж Р.В., Бортишевський В.А, Мельникова С.Л., Євдокименко В.О., Ткаченко Т.В. Дослідження процесу одержання етерів – антидетонаційних добавок до бензинів // Украинский химический журнал.—2004. — Т.70, № 6. – C. 91—95.

3. Євдокименко В.О., Бортишевський В.А., Мельникова С.Л. Гетерогенний каталізатор гідратації олефінів. Вплив електричного поля на продуктивність // Хімічна промисловість України. – 2004.— № 4.— С. 38—41.

4. Корж Р.В., Бортишевський В.А, Мельникова С.Л., Євдокименко В.О., Ткаченко Т.В. Роль акватування кислотних центрів каталізатора в механізмі гідратації алкенів // Украинский химический журнал.—2004. — Т.70, № 9. – C. 88—93.

5. Євдокименко В.О., Бортишевський В.А., Мельникова С.Л. Мембранний каталізатор гідратації олефінів. Вплив гідратованих протонів на продуктивність // Хімічна промисловість України. – 2005.— № 1.— С. 44—47.

6. Бортишевський В.А., Євдокименко В.О., Мельникова С.Л. Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів // Катализ и нефтехимия.–2005. - № 13. – C. 53—57.

7. Заявка № 20040705346 UA МПК⁷: С 07 С 29/00, 37/00. Спосіб одержання синтетичних спиртів / В.А.Бортишевський, С.Л.Мельникова, В.П.Кухар, В.В.Бойко, В.Г.Моторний, В.О Євдокименко, Т.В.Ткаченко. - Заявлено 05.07.2004.

8. Корж Р.В., Бортишевський В.А, Мельникова С.Л, Ткаченко Т.В., Євдокименко В.О., Лейтар С.П., Журба В.А., Денисюк А.Н., Марцинишин С.П. Дослідно-промислові випробування одностадійного процесу виробництва пропан-2-олу та діізопропілового ефіру // Тезисы конф. «Укркатализ – ІІІ».- Северодонецк, 2002 С. 201-202.

9. Корж Р.В., Бортишевський В.А., Мельникова С.Л., Ткаченко Т.В., Євдокименко В.О., Лейтар С.П., Журба В.А., Денисюк А.Н., Марцинишин С.П. Розробка суміщеного процесу гідрітації пропену та дегідратації пропан-2-олу для одержання діізопропілового етеру // Тезисы конф. «Укркатализ – ІІІ». – Северодонецк, 2002 С. 198-200.

10. Корж Р.В., Бортишевський В.А., Мельникова С.Л., Ткаченко Т.В., Євдокименко В.О., Лейтар С.П., Журба В.А., Денисюк А.Н., Марцинишин С.П. Розробка технології гранулювання сульфокатіонітного каталізатора для процесів гідратації та дегідратації // Тезисы конф. «Укркатализ – ІІІ». - Северодонецк, 2002 С. 169-170.

11. Ткаченко Т.В., Бортишевський В.А., Євдокименко В.О. Дослідження протонної провідності каталітичних мембран // Тези IV-ої Всеукр. наукової конф. «Сучасні проблеми хімії». - Київ, 2003. С. 179.

12. Korzh R.V., Bortyshevsky V.A., Leytar S.P., Zhurba V.P.,.Denisyuk A.M, Yevdokymenko V.A., Тkachenko T.V. Diisopropyl ether obtaining over heterogeneous catalysts // The papers of the 41^st Internanional Petroleum Conf. – Bratislava (Slovak Republic), 2003. G-PO-38.

13. Ткаченко Т.В., Евдокименко В.А., Бортышевский В.А., Мельникова С.Л., Корж Р.В. Новая методика исследования протонной проводимости мембран при нормальных условиях // Тезисы ІІ Междунар. конф. по коллоидной химии и физико-химической механике КОЛОИД - 2003. – Минск (Беларусь), 2003. С. 229.

14. Yevdokymenko V.A., Bortyshevsky V.A., Melnykova S.L., Motorny V.G. Investigation of the proton conductivity of the catalytic membranes at a high pressure // Short notes to ІІ International Conf. the advances in colloid chemistry and physicochemical mechanics “COLLOID – 2003”. – Minsk (Belarus) 2003. P. 216.

15. Євдокименко В.О., Бортишевський В.А., Мельникова С.Л. Вивчення впливу деяких умов на продуктивність каталізатора гідратації олефінів // Тези міжнар. наукової конф. «Сучасні проблеми фізичної хімії». – Донецьк, 2004. С.108.

16. Євдокименко В.О., Бортишевський В.А., Мельникова С.Л. Дослідження активності каталізаторів процесу гідратації олефінів в катодній зоні комбінованого і мембранного реакторів // Тезисы конф. «Укркатализ-ІV». – Северодонецк, 2004. С. 54-56.