Гетерогенно-каталитические реакции в сверхкритических условиях

Руководитель каталитической группы: д.х.н. Богдан В.И.

Институт органической химии им.Н.Д. Зелинского РАН лаборатория №33 (академик РАН Казанский В.Б.)

0 100 200 300 400 500 6000

20

40

60

80

100

Ко

нве

рси

я б

ути

ле

нов,

%

Время реакции, мин

140OC, 40 атм, 3 ч-1, I/O=14

SO4

-2/ZrO2

H4SiW

12O

40/TiO

2

H3PW

12O

40/TiO

2

WO3/TiO

2

Акивность твердокислотных катализаторов в алкилировании изобутана бутиленами(I/O=14)

0 100 200 300 400 5000

20

40

60

80

100

I - жидкая фаза 80OC

II - сверхкритическая 140OC

40 атм, 2 ч-1, I/O=6.5

Pt/-Al2O3-Cl

LaCaX H

4SiW

10O

40/TiO

2

WO3/TiO

2

II

Ко

нве

рси

я б

ути

ле

нов,

%

Время реакции, мин

I

Жидкофазное алкилирование приводит к быстрой дезактивации катализаторов (I). Переход в сверхкритическое состояние обеспечивает реактивацию катализаторовs (II).

Проведение реакций в сверхкритических условиях по сравнению с традиционными газо-жидкостными:

• Обуславливает значительные изменения в активности и селективности действия гетерогенных катализаторов

• Заметно увеличивает время жизни катализатора и его производительность в реакциях, сопряженных с процессами дезактивации

• Способствует либо частичной либо полной регенерации дезактивированных катализаторов путем экстракции сверхкритической средой и последующего удаления с поверхности катализатора ненасыщенных продуктов уплотнения

Регенерация катализатора в цикл е изомеризации бутана: газовая фаза-сверхкритические условия-газовая фаза (H4SiW12O40/TiO2 , 260OC)

Селективность изомеризации н-пентана в газовой фазе и сверхкритических условиях на Pt / WO3 / TiO2 (300°C)

Проведение гетерогенно-каталитических реакций в сверхкритических условиях

влияет на

•aктивность, •селективность•дезактивацию,•производительность

Были исследованы следующие гетерогенно-каталитические реакции в сверхкритических условиях•Изомеризация легких алканов•Алкилирование изобутана бутиленами, олигомеризация бутиленов•Ароматизация, олигомеризация и крекинг н-бутана•Дезактивация и регенерация катализаторов селективного гидрирования ацетилена •Прямое окисление бензола

Проблемы использования твердокислотных катализаторов

Образование продуктов уплотнения

Дезактивация катализатора

Газовая фаза

Удаление продуктов уплотнения

Сверхкритическое состояние

Кон

верс

ия

Время

Кон

верс

ия

Время

Основные результаты представлены в следующих статьях:1. Богдан В.И. Гетерогенно-каталитические реакции в

сверхкритических условиях (обзор). Ж..Рос.хим.об-ва им. Д.И. Менделеева, 2004, т.XLVIII, №6, с.84-92.

2. Bogdan V.I., Klimenko T.A., Kustov L.M., Kazansky. V.B. Supercritical n-butane isomerization on solid acid catalysts. Appl.Catal, A-General, V.267, 1-2, 2004, p.175-179

3. Богдан В.И., Коклин А.Е., Казанский В.Б. Сверхкритические флюиды. Теория и практика, 2006, т. 1, №2, с. 5-12.

4. Богдан В.И., Коклин А.Е., Казанский В.Б. Изомеризация н-пентана в сверхкритических условиях на модифицированных платиной твердокислотных катализаторах. Сверхкритические флюиды. Теория и практика, 2007, т. 2, №4, с.60-69.

5. Богдан В.И., Хелковская-Сергеева Е.Г., Васина Т.В., Казанский В.Б. Ароматизация н-бутана в газовой фазе и в сверхкритических условиях. Кинетика и катализ, 2008, т. 49, №1, с.122-128.

0

20

40

60

80

100

Г а з о в а я ф а з а He

Г а з о в а я ф а з а H

2

С К У без H

2

Сел

екти

внос

ть, %

C3-C

4

и-C5

C6+

олефины