ИСТИНА

Основной целью настоящей работы является комплексное исследование реакции каталитического ОДЭ с использованием в качестве окислителей кислорода и диоксида углерода. В рамках указанной цели были поставлены и решены следующие задачи: 1. Исследован процесс ОДЭ с использованием диоксида углерода в качестве окислителя при атмосферном давлении на оксидных каталитических системах. Проведена оценка влияния химического состава материала реактора на конверсию реагентов в газовой фазе. Синтезирован новый эффективный и селективный Fe-содержащий катализатор на основе углеродного носителя - Сибунита. 2. Исследован процесс ОДЭ с использованием кислорода в качестве окислителя при атмосферном давлении на катализаторе MoVNbTeO. Установлены причины дезактивации данной каталитической системы. Изучен процесс ОДЭ в периодическом режиме с раздельной подачей реагентов. Проведено сравнение с непрерывным режимом дегидрирования с использованием обедненной кислородом углеводородно-кислородной смеси. 3. Впервые проведен процесс ОДЭ с использованием кислорода в качестве окислителя при высоком давлении. Выявлены реакционные параметры окислительного дегидрирования этана, определяющих стабильность активной фазы М1 катализатора MoVNbTeO. Научная новизна работы. В ходе работы были получены следующие оригинальные результаты: 1. Синтезирован новый оксидный Fe-Cr/С катализатор для ОДЭ диоксидом углерода. Впервые показано, что данная каталитическая система способна к in situ регенерации в потоке СО2 по реакции Будуара-Белла в отличие от всех других Fe-нанесенных катализаторов. Это явление связано с восстановительными фазовыми переходами оксидов железа на поверхности Сибунита, что подтверждается данными РФЭС, ТПВ и магнитометрическим методом. 2. Разработан оригинальный метод оценки количества активного решеточного кислорода катализатора MoVNbTeO в ОДЭ с использованием раздельной подачи реагентов, заключающийся в титровании кислорода катализатора этаном. 3. Впервые показано, что увеличение общего давления в системе приводит к значительному снижению температуры ОДЭ с 360 °C при 1 атм до 280 °C при 100 атм. Установлены реакционные параметры ОДЭ, при которых не происходит необратимой дезактивации катализатора MoVNbTeO, связанной с сублимацией теллура и разрушением фазы М1 Основные результаты и выводы 1. Впервые синтезирован высокоселективный Fe-Cr/С оксидный катализатор ОДЭ диоксидом углерода. Показано, что в отличие от всех прочих исследованных Fe-Cr нанесенных систем, катализатор Fe-Cr/С является высокоселективным по этилену (SC2H4 > 80 %) и способен к регенерации посредством периодического пропускания СО2 при температуре выше 650 °С по реакции Будуара-Белла. 2. Установлено, что благодаря сильным восстановительным свойствам углерод подложки облегчает фазовые переходы в активных железо-хромовых кластерах Fe2О3 ↔ Fe3О4 ↔ FeО ↔ Fe, что подтверждается результатами ТПВ анализа совместно с магнитным методом и РФА. 3. Показано, что недостаток кислорода при ОДЭ на MoVNbTeO катализаторе приводит к необратимым изменениям катализатора, снижению активности и селективности. Повышение температуры реакции до 400°C способствует восстановлению теллура этаном со степени окисления +4 до нульвалентного состояния с последующей его сублимацией и разрушением каталитически активной и селективной фазы М1. 4. Установлено, что периодический режим подачи реагентов в ОДЭ кислородом на MoVNbTeO катализаторе эффективен при малых временах цикла, предотвращающих также восстановление компонентов катализатора с необратимой дезактивацией субстратом. 5. Установлено, что реализация процесса ОДЭ кислородом при температурах ниже 300°С и давлениях 1-100 атм обеспечивает неизменность активной фазы М1 катализатора MoVNbTeO.