Введение к работе
Актуальность проблемы. Совместный синтез метанола и высших пиртов из СО и Но является одним из наиболее перспективных спо-эбов расширения энергетической базы и компенсации растущего де-ацита нефтяных топлив. Метанол является высокооктановой состав-нющей моторных топлив, а высшие спирты, в основном изобутанол -габилизирующей добавкой против расслоения бензометанолышх месей.
В настоящее время в СССР этот процесс во реализован в про-ашленности, ведется его интенсивная разработка,поиск активных селективных катализаторов. В связи с этим большое значение меет как повышение активности и избирательности имеющихся ката-изаторов, так и получение новых эффективных каталитических сис-ем и подбор условий проведения процесса. Решение этих проблем сновывается на понимании закономерностей взаимодействия ката-изатора с реагентами, учете поверхностных свойств катализаторов, днако, явно недостаточно конкретных комплексных исследований о этим вопросам. Выяснение природы и свойств центров поверхно-ти, их влияния на формы адсорбции реагирующих молекул и направ-ение превращений этих молекул-является актуальным.
Работа проводилась в соответствии с целевой программой "Си-ирь", блок І.І. "Нефть и газ Западной Сибири", пункт 3.4.1.3 и егиональной координационной научно-технической программой "При-одокомплекс", пункт 01.01.02.7.
Цель работы. Установление природы центров поверхности оконного цинк-хром-калиевого катализатора синтеза метанола и выо-их спиртов, определение форм адсорбции реагентов, направления х превращения и характера связи с поверхностью катализатора.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование К-опектроскопическим и термодесорбционным методами форм адсорб-ии СО, 1. CHgOH, С2Н50Н, С3Н^0Н, І-С^НдОН на эффективном iiv—Сг-К катализаторе синтеза метанола и высших спиртов. Просле-:ено последовательное превращение адсорбированных форм в продукты юакции. Установлены типы поверхностных соединений, образующихся :ри взаимодействии реагентов с поверхностью катализатора. Пока-
- 4 -зано влияние предварительной адсорбции водорода, облегчающее стадию формирования формиатннх и формальных структур. Методом ИК-спектроскопии изучен» природа и свойства поверхности Zt\- t> катализаторов, обнаружена зависимость свойств поверхности (степени окисления катионов, спектрального проявления поверхностных гидроксилышх групп) от состава и структуры катализатора. Установлены формы адсорбции водорода и их реакционная способность на 2п.-1!л- катализаторах различного состава.
Виявлено влияние добавки калия на свойства поверхности г?л-Ел катализаторов. Установлено, что восстанавливаемость катионов облегчается в ряду ZuCnfy >o.Q-ZaCr-2(l1 >й.-СИ!каталйзатор. Показано определяющее влияние свойств поворхности на формы адсорбции реагентов и направление их превращения на Zri-O катализаторах.
Практическое значение. Полученные экспериментальные данные о природе и свойствах активных центров поверхности 2а-Со- -К оксидного катализатора синтеза метанола и высших спиртов, о формах адсорбции реагентов и типах поверхностных соединений существенно углубляют представления о механизме активации молекул С9 и Но и служат теоретической предпосылкой для целенаправленного подбора новых катализаторов и оптимизации условий проведения процесса..
Выполненная работа является вкладом в развитие перспективного направления - регулирования каталитического процесса посредством модифицирования активных центров поверхности катализаторов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Развитие производательных сил Сибири и задачи ускорения научно-технического прогресса" (Томск, 1985), ка ІУ Всесоюзной конференции по механизму каталитических реакций (Москва, 1986), на Ш Всесоюзном совещании по физико-химическим основам синтеза метанола "Метанол-3" (Новомосковск, 1986), на Всесоюзной конференции "Химические синтезы на основе одноуглеродных молекул" (Москва, 1987), на X Всесоюзной школе-семинаре "Применение оптической спектроскопии в адсорбции и катализе" (Ленинград, 1980).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 статей и 5 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
- 5 -пяти глав и списка цитируемой литературы. В главо I приведен обзор литоратурц, в котором показано современное состояние проблемі каталитического синтеза метанола и высших спиртов и проанализировали представления о механизме синтеза спиртов на 2п.-О-оксидных катализаторах, а такжэ определены задачи исследования. 2 глава содержит описание исследуемых катализаторов и используемых методик исследования. В главо 3 обсуэдени результати изучения свойств поверхности оксидних цинк-хромовых катализаторов, показана взаимосвязь между каталитическими и кислотно-основними свойствами поверхности. Глава 4 посвящена исследованию характера взаимодействия реагентов с цинк-хромовыми системами. В главе 5 обобщены полученные результаты, показано влияние свойств поверхности на форми адсорбции реагентов и направление их превращения.
Диссертационная работа изложена на 156 страницах, содержит 38 рисунков и 8 таблиц. Список литературы составляет 140 наименований.
