Химики МГУ улучшили катализатор для производства пропилена.

Научная группа кафедры физической химии химического факультета МГУ (г. Москва) модифицировала катализатор метатезиса для этилена и пропилена. Ученым удалось увеличить конверсию вещества почти в 5 раз. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и опубликована в журнале Journal of Catalysis, сообщается в пресс-релизе МГУ.
Отмечается, что в последнее время мировой рынок остро ощущает недостаток в производстве пропилена. Больше всего он необходим для получения полипропилена. До недавнего времени пропилен получали в качестве одного из продуктов разложения нефти (крекинга).
В 1970-х годах нефтехимические компании нескольких стран разработали установку, которая может превращать смесь этилена и бутилена в чистый пропилен и наоборот. Благодаря обратимости процесса всегда есть возможность сдвинуть равновесие в сторону продуктов или реагентов, изменяя условия реакции (давление, температуру). Главное — подобрать параметры процесса. Основа установки — реакция метатезиса, которая выглядит как обмен фрагментами между двумя органическими соединениями с двойной связью.
«Эта реакция очень важна для нас, — рассказал один из авторов работы, научный сотрудник кафедры физической химии химического факультета МГУ Александр Никифоров. — Ведь все классические способы получения чистых низших алкенов требуют больших капитальных затрат, а для процесса метатезиса расходы значительно меньше, чем для обычного нефтехимического крекинга. Кроме того, метатезис может быть внедрен в классические установки для крекинга, и на выходе мы получим этилен и пропилен, соотношение которых сможем варьировать в широких пределах, в зависимости от потребностей рынка».
Для проведения реакции обычно используют катализаторы на основе оксидов вольфрама, рения и молибдена. Последние наиболее перспективны, так как обладают большей стабильностью по сравнению с другими и довольно высокой активностью. Очень важную роль играет и подложка, на которую наносится соединение металла. Классический вариант для подложки — оксид алюминия (Al2O3).
Совокупность двух оксидов предоставляет множество каталитических центров с разной активностью и кислотностью. И основная задача — подобрать параметры системы или модифицировать катализатор так, чтобы повысить показатели реакции. Однако сейчас большинство установок для крекинга нефти перешли на производство этилена, из-за чего возникла нехватка пропилена.
Научная группа химиков МГУ нашла интересное решение: они добавили в каталитическую систему фтор, который заменил некоторые гидроксильные группы на поверхности оксида алюминия. Модификация изменила характеристики катализатора и, следовательно, его эффективность. Ученые провели серию опытов с различными количествами фтора и в результате получили наиболее удачные условия синтеза: конверсия возросла в 4,7 раза, а показатель селективности для нужной реакции остался на высоком уровне — 95%.
Открытие нового катализатора уже может промышленникам сократить расходы. В планах научной группы — исследовать системы с фтором более подробно.
«Мы отработали методику и теперь мы можем нарастить объем экспериментов на базе того, что мы уже знаем, — поделился соавтор работы, сотрудник кафедры физической химии химического факультета МГУ Евгений Чесноков. — Так как нам известен наиболее вероятный результат, мы углубимся в изучение механизма работы фторированных катализаторов. Также мы планируем исследовать влияние других модификаторов, чтобы сделать катализатор еще лучше».

Источник