Синтез акрилової кислоти окиснювальною конденсацією метанолу з оцтовою кислотою НА B–P–V–W–Ox/SIO2 каталізаторі
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156764Ключові слова:
акрилова кислота, метанол, оцтова кислота, гетерогенні каталізатори, гідротермальна обробкаАнотація
Досліджено процес окиснювальної конденсації метанолу з оцтовою кислотою в акрилову кислоту на B–P–V–W–Ox/SiO2каталізаторі, модифікованому гідротермальним методом. Модифікація каталізатора шляхом гідротермальної обробки носія змінює його фізико-хімічні, а отже, і каталітичні властивості. Досліджено вплив основних технологічних параметрів – температури, часу контакту і співвідношення реагентів на селективність та вихід продуктів реакції та на конверсію оцтової кислоти при використанні гідротермально обробленого каталізатора.. Кращим за селективністю утворення та виходом акрилової кислоти і метилакрилату є час контакту 8 с. Найвищі показники каталітичної активності розробленого каталізатора спостерігаються при температурі реакції 673 K, проте, неможливим є подальше підвищення температури через обмежену термічну стійкість каталізатора та різке зростання утворення продуктів повного окиснення. При збільшенні частки метанолу в співвідношенні реагентів (метанол : оцтова кислота) до 1,2:1 зростає селективність утворення акрилової кислоти і метилакрилату, та суттєво зменшується селективність утворення побічних продуктів. Найвищий вихід цільових продуктів в реакції окиснювальної конденсації метанолу з оцтовою кислотою спостерігається при співвідношенні кисень : оцтова кислота 1,5:1. Ріст співвідношення кисень : оцтова кислота сприяє зменшенню селективності утворення ацетону та метилацетату, не змінює селективність утворення метилакрилату і суттєво збільшує селективність утворення та вихід акрилової кислоти. В кращих умовах реакції вдалося досягти сумарного виходу акрилової кислоти та метилакрилату 54,7 %. Зважаючи на широку доступність та порівняно низьку вартість вихідних реагентів (метанолу та оцтової кислоти) синтез акрилової кислоти методом окиснювальної конденсації метанолу з оцтовою кислотою в присутності розробленого каталізатора є вельми перспективним
Посилання
- Taniguchi, A., Kokubo, T., Takesada, K., Kondo, K., Chiba, T., Kumasaki, A., Kaneda, Yu. (2003). Pat. No. US7309736B2 USA. Acrylic block copolymer and thermoplastic resin composition. No. 10/522,869; declareted: 31.07.2003; published: 18.12.2007.
- Olson, J. M., Srinivasan, K. R. (2005). Pat. No. US7435523B2 USA. Chemically prepared toners with size limiting binders. No. 43013714; declareted: 1.06.2005; published: 14.10.2008.
- James, S. (2016). Acrylic Acid Market Size. San Francisco: Grand View Research, 115.
- Liu, C.-H., Lai, N.-C., Lee, J.-F., Chen, C.-S., Yang, C.-M. (2014). SBA-15-supported highly dispersed copper catalysts: Vacuum–thermal preparation and catalytic studies in propylene partial oxidation to acrolein. Journal of Catalysis, 316, 231–239. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcat.2014.05.013
- Sert, E., Atalay, F. S. (2012). Esterification of Acrylic Acid with Different Alcohols Catalyzed by Zirconia Supported Tungstophosphoric Acid. Industrial & Engineering Chemistry Research, 51 (19), 6666–6671. doi: https://doi.org/10.1021/ie202609f
- Peterson, C. J., Chapman, J. T., Gallacher, J., Pan T. (2013). Pat. No. US058441B2 USA. Processes for producing acrylic acids and acrylates. No. WO2013052471A1; published: 11.04.2013.
- Ai, M. (1988). Vapor-phase reaction of methanol with methyl acetate and acetic acid in the presence of oxygen. Journal of Catalysis, 112 (1), 194–200. doi: https://doi.org/10.1016/0021-9517(88)90133-9
- Ormsby, G., Hargreaves, J. S. J., Ditzel, E. J. (2009). A methanol-only route to acetic acid. Catalysis Communications, 10 (9), 1292–1295. doi: https://doi.org/10.1016/j.catcom.2009.02.005
- Da Silva, M. J. (2016). Synthesis of methanol from methane: Challenges and advances on the multi-step (syngas) and one-step routes (DMTM). Fuel Processing Technology, 145, 42–61. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.01.023
- Nebesnyi, R. (2015). Complex oxide catalysts of acrylic acid obtaining by aldol condensation method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (73)), 13–16. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.37405
- Nebesna, Yu., Ivasiv, V., Nebesnyi, R. (2015). The study of technological and kinetic regularities of simultaneous methacrylates obtaining over zirconium-containing catalysts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (77)), 49–52. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.51348
- Khalameida, S., Nebesnyi, R., Pikh, Z., Ivasiv, V., Sydorchuk, V., Nebesna, Y., Kucio, K. (2018). Catalytic aldol condensation of formaldehyde with acetic acid on titanium phosphates modified by different techniques. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, 125 (2), 807–825. doi: https://doi.org/10.1007/s11144-018-1443-8
- Whiting, G. T., Bartley, J. K., Dummer, N. F., Hutchings, G. J., Taylor, S. H. (2014). Vanadium promoted molybdenum phosphate catalysts for the vapour phase partial oxidation of methanol to formaldehyde. Applied Catalysis A: General, 485, 51–57. doi: https://doi.org/10.1016/j.apcata.2014.07.029
- Behera, G. C., Parida, K. (2012). Selective gas phase oxidation of methanol to formaldehyde over aluminum promoted vanadium phosphate. Chemical Engineering Journal, 180, 270–276. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.11.047
- Ai, M. (1990). Reaction of acetic acid with methanol over vanadium-titanium binary phosphate catalysts in the presence of oxygen. Applied Catalysis, 59 (1), 227–235. doi: https://doi.org/10.1016/s0166-9834(00)82200-9
- Nebesnyi, R., Pikh, Z., Shpyrka, I., Ivasiv, V., Nebesna, Yu., Fuch, U. (2015). Oderzhannia akrylovoi kysloty z metanolu ta otstovoi kysloty v prysutnosti skladnykh oksydnykh katalizatoriv. Visnyk NTU "KhPI". Novi rishennia v suchasnykh tekhnolohiyakh, 62, 125–130.
- Nebesnyi, R. V., Pikh, Z. G., Ivasiv, V. V., Sydorchuk, V. V., Shpyrka, I. I., Lapychak, N. I. (2016). Improving the efficiency of B2O3–P2O5–WO3–V2O5/SIO2 catalyst of aldol condensation of acetic acid with formaldehyde by hydrothermal treatment of the carrier. Visnyk Natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”. Khimiya, tekhnolohiya rechovyn ta yikh zastosuvannia, 841, 113–117.
- Leboda, R., Charmas, B., Sidorchuk, V. V. (1997). Physicochemical and Technological Aspects of the Hydrothermal Modification of Complex Sorbents and Catalysts. Part II. Modification of Phase Composition and Mechanical Properties. Adsorption Science & Technology, 15 (3), 215–236. doi: https://doi.org/10.1177/026361749701500306
- Jahangiri, H., Osatiashtiani, A., Bennett, J. A., Isaacs, M. A., Gu, S., Lee, A. F., Wilson, K. (2018). Zirconia catalysed acetic acid ketonisation for pre-treatment of biomass fast pyrolysis vapours. Catalysis Science & Technology, 8 (4), 1134–1141. doi: https://doi.org/10.1039/c7cy02541f
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Roman Nebesnyi, Zorian Pikh, Iryna Kubitska, Oksana Orobchuk, Andrii Lukyanchuk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
