ИССЛЕДОВАНИЕ МЕДЬ-СОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ
ОКИСЛИТЕЛЬНОГО КАРБОНИЛИРОВАНИЯ МЕТАНОЛА
, ,
Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия. Московский государственный университет им. , Москва, Россия.E-mail: *****@***ac. ru, *****@***ru
Окислительное карбонилирование метанола – один из самых распространенных в промышленности способов получения диметилкарбоната (ДМК). Диметилкарбонат широко используется в промышленности в качестве органического растворителя и реагента для синтеза алкил - и арилкарбонатов, которые находят применение в качестве синтетических смазочных материалов, растворителей, пластфикаторов и др [1]. Это обуславливает необходимость изучения способов улучшения и оптимизации процесса синтеза ДМК.
Нами был приготовлен и исследован ряд катализаторов на основе хлорида меди (II), нанесенного на активированный уголь. Для определения количества осажденного активного вещества был использован метод спектрометрии в видимом диапазоне. Данный способ позволил охарактеризовать сорбционную способность угля по отношению к растворенной в этаноле соли меди (II) и точно определить количество осажденного активного компонента, а также время, за которое происходит максимальная адсорбция. Показано, что, существует предельная концентрация хлорида меди (II), выше которой дальнейшая адсорбция на носителе не происходит.
Методом низкотемпературной адсорбции азота были изучены поверхностные свойства и определены значения удельной поверхности и пористости катализаторов. Исходный уголь (марки АГ-3) обладает хорошо развитой поверхностью Sуд = 858 м2/г и развитой пористой структурой (суммарный объём пор Vпор = 0,53 см3/г). Наблюдается узкое распределение по диаметру пор (до 6 нм) – микропоры и мелкие мезопоры.
При нанесении хлорида меди (II) на активированный уголь происходит заполнение пор носителя активным компонентом, что приводит к уменьшению значений удельной поверхности (до 566 м2/г) и общего объёма пор, а также объёма микропор. Увеличение концентрации хлорида меди (II) приводит к уменьшению величины удельной поверхности катализатора, так как активный компонент в большей степени заполняет поры носителя.
С использованием данных катализаторов были проведены реакции окислительного карбонилирования метанола [2]. В ходе реакции образуется целевой продукт - диметилкарбонат, а также диметоксиметан. Исследование состава смеси продуктов методом хромато-масс спектрометрии (ГХ-МС) подтвердило, что при массовой доле щ(CuCl2) = 8-11% от общего веса катализатора наблюдается максимальный выход ДМК. При низких концентрациях выход целевого продукта снижался из-за недостаточного количества активного компонента. При высоком содержании CuCl2 снижение выхода ДМК связано с уменьшением значений удельной поверхности и суммарного объёма пор катализатора.
Таким образом, проведен комплексный анализ медных катализаторов, охарактеризована зависимость выхода целевого продукта от количества активного компонента, удельной поверхности и способа приготовления катализатора.
M. S. Han, B. G.Lee, h, H. S. Kim, B. S. Ahn, S. I. Hong Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 170 (2001) 225–234. U. Romano, R. Tesei, M. Massi Mauri, P. Rebora, Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 19 (1980) 396.
