Модификация позволила улучшить катализатор для получения этилена и пропилена
Полипропилен — популярный полимер, который находит применение практически в любых областях промышленности. Он используется как упаковочный и изоляционный материал, в строительстве, в дорожных работах и прочем. Рынок этого вещества по объемам занимает второе место после полиэтилена.
«Строительный кирпичик» полипропилена — пропилен — до 1990-х получали в процессе разложения нефти, затем основным его источником были другие производства, где пропилен был побочным продуктом. Еще в 1970-х годах нефтехимические компании нескольких стран разработали установку, которая может превращать смесь этилена и бутилена в чистый пропилен, и наоборот. Благодаря обратимости процесса всегда есть возможность сдвинуть равновесие в сторону продуктов или реагентов, изменяя условия так называемой реакции метатезиса. Ее суть заключается в перераспределении заместителей двух соединений с двойными связями.
«Эта реакция очень важна для нас, ведь все классические способы получения чистых низших алкенов требуют больших капитальных затрат, а для процесса метатезиса расходы значительно меньше, чем для обычного нефтехимического крекинга. Кроме того, метатезис может быть внедрен в классические установки для крекинга, и на выходе мы получим этилен и пропилен, соотношение которых сможем варьировать в широких пределах в зависимости от потребностей рынка», — рассказывает один из авторов работы, младший научный сотрудник кафедры физической химии химического факультета МГУ Александр Никифоров.
Для проведения реакции обычно используют катализаторы на основе оксидов вольфрама, рения и молибдена. Последние наиболее перспективны, так как обладают большой стабильностью и высоко активны. Очень важную роль играет и основа, на которую наносится соединение металла. Классический вариант — оксид алюминия. В совокупности получается множество активных центров с разными свойствами.
Научная группа химиков МГУ нашла интересное решение: они добавили в каталитическую систему фтор, который заменил некоторые гидроксильные группы на поверхности оксида алюминия. Модификация изменила характеристики катализатора и, следовательно, его эффективность. Ученые провели серию опытов с различными количествами фтора, и в результате вывели наиболее удачные условия синтеза, при которых конверсия возросла почти в пять раз, а селективность (чтобы протекала именно нужная реакция) составила 95%.
«Мы отработали методику и теперь можем нарастить объем экспериментов на базе того, что мы уже знаем, — рассказывает соавтор работы, сотрудник кафедры физической химии химического факультета МГУ Евгений Чесноков. — Так как нам известен наиболее вероятный результат, мы углубимся в изучение механизма работы фторированных катализаторов. Также мы планируем исследовать влияние других модификаторов, чтобы сделать катализатор еще лучше».
