Введение к работе
Актуальность работы. і'.нтєнсирнь'Гі роет потребления нефти промышленностью ставит проблему увеличения сырьевых ресурсов углеводородов. Решение этой задачи возложено на химию Ст-соедине-ниП, к которым относится метан. В отличие от других соединение с одним атомом углерода, которые производятся искусственно, запаси метана в природе в виде природного и сопутствующего газа значительны, а такте он является побочным продуктом различных нефтехимических и химических процессов.
В. этой связи несомненный интерес представляет одностадийная переработка метана в высшие углеводороды, открывающая боль-сне перспективы для создания альтернативного нефти источника углеводородов.
. Учитывая высокую химическую инертность метана, активация которого требует жестких условий переработки, наиболее выгодно получение таких продуктов, которые достаточно устойчивы при этих условиях. Из числа таких соединении наиболее цепним является бензол - продукт реакции дегидроциклогексамериэации (ДГЦГ).
Однако, несмотря на важные преимущества отого процесса он остается практически мало исследованным. Поэтому подбор катализаторов и изучение основных закономерностей процесса ДГЦГ метана, в настоящее время, представляет важную задачу с точки зрения теории и практики.
Цель работы заключается в разработке металлоксидных катализаторов, активных в ДГЦГ метана и з систематическом изучении:
условий и закономерностей, способствующих превращению метана в бензол;
влияния реакционной среды на ДГЦГ активность разработанных катализаторов;
взаимовлияния металлических компонентов в биметаллических катализаторах и роли этого фактора для активации кетана.
Научная новизна. Впервые разработаны эффективные алсионике-левые катализаторы, проводящие ДГЦҐ в нетало-кислородных смесях и алюмоплатинорениевые катализпторы, проводящие этот процесс без прямого участия кислорода.
Проведены исс-едованяп превращения нотана в бензол и наедены условия, позволяющие получать целевой продукт с высоким выхо-
дои и селективностью.
Установлено, что в ходе превращения метана происходит разработка катализаторов, которая связана с накоплением продуктов отложения и восстановлением катализаторов под воздействием реакционной среда.
На основании результатов каталитических исследований и данных ИК-спектроскопии в диффузно-рассеяннноы свете установлено, что взаимовлияние металлических компонентов в алюмоплатиноренме-вых катализаторах может приводить к образованию особой формы кислорода, ответственного за активацию реакции ДГЦГ. метана.
Практическая ценность. В результате проделанной работы:
- разработаны активные моно- и биметаллалюмооксидные катали
заторы эффективно конвертируицие метан и метан-кислородные смеси
в бензол и установлены закономерности протекания ДГЦГ метана с
их участием;
- показано взаимомодифицирующее влияние активирующих компо
нентов в алюмоплатингрениевых катализаторах, в результате кото
рого изменяются свойства нанесенных оксидов восстанавливаться
при взаимодействии с реактантими.
Полученные в диссертационной работе результаты могут быть использованы в дальнейших разработках перспективного процесса -получения бензола из природного газа, а также должны учитываться в работах по мягкому окислению углеводородов.
Публикации и апробация работы. По результатам проведанных исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 авторских свидетельства. Основные результаты работы докладывались на I Всесоюзной конференции "Химические синтезы на основе одноугле-родных молекул" (Москва, 1987г.), на Республиканской научной конференции мол. уч. и спец. (Баку, 1988г.), на Ш Респ. конф. мол. уч. и спец., посвящ. 80-летию со дня рожд. м.Нагиева (Баку, 1988), на УІ Всесоюзной конф. по окисл. гетер, катализу (Баку, 1988г.)'.
Структура и объем работы. Текст диссертации содержит 5 глав, включает в себя І6Х) страниц, 20 таблиц, 23 рисунков, 148 ссылок на литературные источники и приложение.
Во введении формируется постановка задачи и определяется цель работы. В первой главе приведен анализ научной и патентной литературы, посвященной вопросам одностадийного каталитического
превращения метана в высшие углеводороды. Проанализированы литературные данные о способах каталитического пиролиза, окислительной димеризации и ароматизации, а также рассмотрены имевшиеся литературные представления по каталитической активации метана. Во второй главе описаны методы синтеза катализаторов, изучения их каталитических и физико-химических свойств. В третьей главе описаны закономерности превращения метано-кис-лородных смесей метана на монометаллалюмооксидных катализаторах. В четвертой главе представлены и обсуждены результаты исследования биметаллалюмооксидных катализаторов в процессе ДГЦГ метана, а также результаты воздействия реакционной среды на зти катализаторы в процессе реакции. В пятой главе описываются результаты изучения биметаллалюмооксидных катализаторов методами ИК-спектроскопии в диффузно-рассеянном свете и магнитной восприимчивости, и обосновываются предположения об активации метана, . . способствующие его дальнейшему превращению в бензол.