Введение к работе
Актуальность работы
Одна из основных задач промышленного нефтехимического синтеза заключается в создании экологически безопасных энергосберегающих технологий, в которых образование побочных продуктов сведено к минимуму за счет повышения селективности процесса В современной химической промышленности около четверти основных химических продуктов получают с использованием каталитических окислительных процессов. Наибольший интерес представляют каталитические способы получения кислородсодержащих соединений, основанные на использовании экологически чистого окислителя - молекулярного кислорода
Процессы парциального окисления, осуществляемые в промышленности при высоких температурах, обладают достаточно ограниченными возможностями, поскольку высокая селективность образования целевого продукта достигается только при небольших степенях превращения исходного углеводорода. При этом экологически благоприятным является не только повышение селективности, но и смягчение условий процесса, поскольку производство энергии почти всегда сопряжено с экологическим риском.
Альтернативные биокаталитические процессы, которые также используются в настоящее время при окислении субстратов, привлекают малой энергоемкостью, обусловленной мягкими условиями протекания реакций (t<40C) и высокой селективностью, близкой к 100% Однако их существенным недостатком является низкая конверсия (концентрация целевых продуктов не превышает нескольких десятков ммоль/л) Кроме того, существует вероятность токсического воздействия оксипродуктов на микробную клетку, и возникает необходимость ингибирования дальнейшей биоконверсии образовавшегося первичного продукта окисления - спирта или эпоксида.
В связи с этим представляется актуальным создание новых технологий высокоселективного окисления, сочетающих преимущества химических
катализаторов и ферментов и удовлетворяющих жестким требованиям по уменьшению негативного воздействия на окружающую среду и увеличению экономической эффективности процессов окисления
Цель работы
Разработка новых каталитических систем, позволяющих проводить полное и парциальное окисление субстратов молекулярным кислородом в мягких условиях с высокой селективностью
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.
исследовались каталитические свойства фторсодержащих (ФС) соединений в реакциях парциального и полного окисления органических (этилен, пропилен) и неорганических (S02, NOx) соединений,
устанавливались основные закономерности окисления субстратов молекулярным кислородом в ФС-системах;
разрабатывался низкотемпературный каталитический метод очистки газовых выбросов
Научная новизна и практическая значимость работы
Показано, что фторсодержащие системы являются функциональными аналогами биокатализаторов, которые позволяют проводить селективное окисление при комнатной температуре и атмосферном давлении. Установлено, что ФС-соединения - катализаторы окисления органических и неорганических субстратов, каталитическое действие которых основано на активации молекулярного кислорода. Впервые получены данные, которые подтверждают присутствие в сверхкислотах (трифторуксуснои и фторсульфоновой) активного молекулярного кислорода, играющего роль инициатора окислительных реакций Его высокая реакционная способность показана при взаимодействии с SO2, NO, N02, СО, пропиленом, этиленом и др. Окисление органических и неорганических соединений активной формой
молекулярного кислорода в трифторуксусной кислоте проходит через стадию образования пероксосоединений
Установлено, что при взаимодействии органических субстратов с растворенным в ФС-средах кислородом реакция протекает по механизму ферментативного окисления Фторсодержащие соединения позволяют проводить парциальное окисление органических соединений в мягких условиях. Определены оптимальные условия проведения реакции окисления в ФС-средах Предложен способ низкотемпературной каталитической очистки газовых выбросов от S02, NOx и СО
Апробация работы
Результаты диссертационной работы докладывались на 5-ой Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 2003), Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2004» (Москва, 2004), Научной конференции аспирантов, молодых преподавателей и сотрудников вузов и научных организаций «Молодежная наука -нефтегазовому комплексу» (Москва, 2004), 6-ой научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2005), IX Московском Международном салоне промышленной собственности «Архимед» (Москва, 2006), Всероссийском конкурсе инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Рациональное природопользование» (Ярославль, 2006), VI Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, Форуме молодежи и молодых специалистов организаций группы «ЛУКОЙЛ» (Нижний Новгород, 2006)
Публикации
По теме диссертационной работы опубликованы 4 статьи и 7 тезисов докладов на научных конференциях, получен 1 патент РФ
Структура и объем работы
Диссертация изложена на А2.5стр, включая _У_ табл, J^_ рис. Работа состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы из 455 наименований.
