| Главная > Наука > Важнейшие результаты, полученные в рамках выполнения проектов государственного задания > Архив > Важнейшие результаты 2014 годаПрограмма 5.7. Создание научных основ экологически безопасных и ресурсосберегающих химико-технологических процессов. Отработка процессов с получением опытных партий веществ и материалов.
Проект 5.7.3. «Разработка процессов каталитического окисления органических соединений с применением экологически безопасных окислителей для получения импортозамещающих продуктов»
1. Разработан эффективный одностадийный метод селективного каталитического окисления ненасыщенных жирных кислот и их производных пероксидом водорода в присутствии пероксокомплексов вольфрама в сочетании с катализаторами межфазного переноса Эпоксидирование протекает в жидкой двухфазной системе в мягких условия (температура 50-65 оС и атмосферном давлении).
Руководители работ: академик Пармон В.Н. и зав. лаб., д.т.н. Пай З.П., отв. исп.: с.н.с., к.х.н. Хлебникова Т.Б.
2. Удалось осуществить one-pot процессы синтеза ряда замещенных 9,10-антрахинонов по реакции 1,4-нафтохинона и 6,7-диметил-1,4-нафтохинона с замещенными 1,3-бутадиенами в присутствии водных растворов Mo-V-P гетерополикислот (ГПК), выполняющих роль бифункциональных катализаторов. Высокая бренстедовская кислотность растворов ГПК позволяет катализировать реакцию Дильса-Альдера, а их высокий редокс-потенциал (Е ~1 В) обеспечивает окисление образующихся аддуктов. Представленные на схеме one-pot процессы проводили при 80 °С в течение 7 ч в присутствии раствора брутто-состава H17P3Mo16V10O89 (ГПК-10); были использованы смешивающиеся с водой органические растворители. Твердые малорастворимые продукты реакции отделялись фильтрованием. Восстановленные растворы ГПК после регенерации кислородом вновь (многократно) использовались в целевом процессе.
Полученные результаты, показавшие принципиальную возможность получения данным способом замещенных антрахинонов с выходами до 90% и чистотой продукта 96-97%, открывают перспективы разработки малоотходных одностадийных процессов производства этих соединений из замещенных 1,3-бутадиенов и нафтохинонов в присутствии растворов Мо-V-P ГПК в качестве бифункциональных (кислотных и окислительных) катализаторов.
Рук. работ: академик Пармон В.Н. отв. исп.: в. н.с., д.х.н. Жижина Е.Г.
3. Оптимизированы способы регенерации высокованадиевых растворов Мо-V-P гетерополикислот некеггиновских составов (ГПК-х') – высокоэффективных катализаторов двухстадийных процессов окисления субстратов разных классов кислородом. Высокая термостойкость растворов ГПК-х' позволяет проводить быструю регенерацию катализаторов кислородом при 160-170°С.
Изучена кинетика окисления кислородом восстановленных растворов ГПК-х', получено кинетическое уравнение реакции, которое может быть использовано в расчете реактора для стадии регенерации катализатора на основе раствора ГПК-х':
Рук. работ: академик Пармон В.Н. отв. исп.: вед. н.с., д.х.н. Жижина Е.Г.
4. Проведен анализ современных способов получения цис-4-метил-1,2,3,6-тетрагидрофталевого ангидрида (цис-МТГФА), применяющегося в качестве отвердителя эпоксидных смол в производстве пропиточных и заливочных компаундов электротехнического назначения, клеев, слоистых пленок, пластиков. Производство цис-МТГФА в РФ отсутствует, поэтому для решения проблемы импортозамещения был выбран наиболее эффективный способ его промышленного получения.
Рук. работ: Зав. лаб., д.т.н. Пай З.П.; отв. исп.: вед. н.с., д.х.н. Жижина Е.Г.
Программа 5.7. Создание научных основ экологически безопасных и ресурсосберегающих химико-технологических процессов. Отработка процессов с получением опытных партий веществ и материалов.
Проект 5.7.4. «Разработка эффективного каталитического способа получения глифосата - гербицида широкого спектра действия»
5. Для процесса дегидрирования диэтаноламина, осуществляемого в микрореакторе (первая стадии получения глифосата - ценного гербицида направленного действия), разработан новый микрореактор (МКР) размером 130×30×19.5 мм, изготовленный из нержавеющей стали марки 12Х18H10Т, содержащий 8 микроканальных пластин размером 125×15×1 мм. Свободный объём микрореактора составлял 2.81 см3, из них 2.66 см3 приходится на каналы микроканальных пластин. Во входной и выходной областях МКР были расположены ХА-термопары.
Реактор помещают в специальную электрическую печь, которая позволяет выравнивать температуру вдоль микрореактора с точностью 20С. Таким образом, процесс синтеза иминодиуксусной кислоты проходил в изотермических условиях. Максимальная производительность для данного микрореактора на катализаторе Cu/ZrO2 составляет 27,4 г/час. При этом удельная производительность, рассчитанная на объем микрореактора, составляет 38,9 г/см3×час. Производительность данного микрореактора с длинными микроканальными пластинами превосходит производительность ранее созданного ромбического микрореактора.
Разработаны методики синтеза N-оксида-N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты (предшественника глифосата) в присутствии бифункционального катализатора на основе пероксокомплекса вольфрама в условиях межфазного катализа. Изучены кинетические закономерности каталитического жидкофазного окисления N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты пероксидом водорода.
Рук. работ: академик Пармон В.Н. отв. исп.: зав. лаб., д.т.н. Пай З.П. и вед. н.с., д.х.н. Макаршин Л. Л.
6. Проведен анализ результатов испытаний на опытно-промышленной установке мощностью 250 кг МЭК/сутки, созданной на базе ООО «Синтез-Инжиниринг» (г. Дзержинск) нового гомогенного каталитического процесса получения метилэтилкетона (МЭК) прямым окислением н-бутиленов кислородом в присутствии комплекса Pd и Mo-V-P гетерополикислоты (ГПК):
Двухстадийный бесхлоридный процесс синтеза МЭК в присутствии гомогенного катализатора (Pd+ГПК) был разработан в Институте катализа еще в 1970-х годах, однако ряд возникших проблем не позволил реализовать его в промышленности. Главной проблемой была низкая термостойкость, используемых растворов ГПК структуры Кеггина, приводящая к выпадению V-содержащих осадков на стадии регенерации катализатора кислородом при t > 135°C.
Вернуться к МЭК-процессу удалось недавно, после разработки методов синтеза новых термостойких высокованадиевых растворов Mo-V-P ГПК некеггиновских составов. В их присутствии регенерацию катализатора (Pd+ГПК) стало возможным проводить при 170°С, что обеспечило технологичность катализатора. Опытные работы по отработке технологии МЭК-процесса проводились в несколько этапов в течение года и позволили сделать ряд важных выводов:
1. Режим нестационарного катализа при реализации процесса в 2 стадии себя полностью оправдал.
2. Термостойкие растворы некеггиновских ГПК перспективны для создания промышленных катализаторов синтеза МЭК.
3. Анализ недостатков в конструкции опытно-промышленной установки позволил наметить пути ее реконструкции для выхода на проектную мощность.
4.Результаты, полученные при реализации МЭК-процесса в пилотном варианте, будут учтены при разработке двухстадийных технологий окисления других органических соединений кислородом в присутствии растворов ГПК.
Рук. работ: академик Пармон В.Н. отв. исп.: вед. н.с., д.х.н. Жижина Е.Г.
