Реферат: Мировое потребление высокооктановых добавок (ВОД) на данный момент составляет порядка 40 млн. тонн в год, что в денежном эквиваленте равняется 40 млрд. долларов. В настоящее время известен целый ряд высокооктановых добавок, однако, высокая стоимость одних и токсичность других резко ограничивает круг доступных присадок. Поэтому разработка новых эффективных экологически чистых октаноповышающих добавок позволит не только улучшить экологическую обстановку, но и выйти на внешние рынки с высокотехнологической продукцией. Одним из перспективных направлений является получение ВОД из фурфурола, продукта кислотного гидролиза гемицеллюлозы. При этом в качестве источника гемицеллюлозы могут быть непищевые отходы лесоперерабатывающей промышленности и сельского хозяйства. Фурфурол и его производные являются ценным сырьем для нефтехимической промышленности. В настоящее время мировое производство фурфурола достигает порядка 300 тыс. тонн в год. Кроме того, фурфурол может выступать в качестве исходного сырья для производства фурфурилового спирта и 2 метилфурана, которые являются не только ценными химическими веществами для производства полимеров и растворителей, но также могут выступать в качестве экологически чистых ВОД с исследовательским октановым числом смешения порядка 130. При получении фурфурилового спирта и 2-метилфурана из фурфурола в качестве катализаторов гидрирования обычно применяют медно-хромовые системы. Недостатком таких катализаторов является токсичность соединений хрома и относительно низкая стабильность, в то время как катализаторы на основе благородных металлов имеют высокую стоимость и достаточно низкую селективность. Таким образом, актуальной задачей является разработка эффективных катализаторов селективного гидрирования фурфурола. На первоначальном этапе работы реакция гидрирования фурфурола проводилась в реакторе периодического действия в присутствии водорода с использованием катализатора, приготовленного золь-гель методом на основе NiCu, с высоким содержанием активного компонента. Для исследования влияния температуры восстановления на состав активного компонента и на селективность в гидрировании фурфурола образцы катализатора предварительно восстанавливали при двух различных температурах ‒ 250 и 300 °C. Согласно результатам рентгенофазового анализа, медь находится в основном в металлическом состоянии, тогда как Ni может быть в форме оксида или силиката. При этом исследование образцов методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показало, что обработка катализатора водородом при 250 °С приводит к частичному восстановлению Ni до металлического состояния (6%), а дальнейшее повышение температуры восстановления до 300 °С способствует увеличению доли металлического никеля до 39%. Исследование катализаторов в гидрировании фурфурола в растворе изопропанола при 6 МПа водорода и 150 °С показало, что при более низкой температуре восстановления катализатора наблюдается высокая селективность образования фурфурилового спирта, а также побочное образование изопропилового эфира фуранового ряда, тогда как при температуре восстановления катализатора 300 °С происходит последующее гидрирование фурфурилового спирта до тетрагидрофурфурилового спирта. Также было изучено влияние растворителя на селективность образования продуктов гидрирования фурфурола. Было установлено, что замена изопропилового спирта, в качестве растворителя, на деканол приводит к 100% селективности по отношению к фурфуриловому спирту при температуре 130 °С и давлении водорода 6 МПа. На втором этапе было исследовано влияние различного содержания Mo в составе NiCu катализаторов на их активность и селективность в гидрировании фурфурола. Реакция проводилась в реакторе периодического действия при температурах 100-150 °С при постоянном давлении водорода 6 МПа. Полученные данные показали, что увеличение температуры процесса приводит к увеличению выхода 2-метилфурана, а также тетрагидрофурфурилового спирта. При низких температурах процесса практически не наблюдается образование 2-метилфурана, а основными продуктами являются фурфуриловый спирт и тетрагидрофурфуриловый спирт. Вероятно, более высокая селективность образования 2-метилфурана в присутствии Мо-содержащих катализаторов объясняется образованием твердых растворов NiMo(Cu) и образованием Mox+ на поверхности катализатора, что было подтверждено рядом физико-химических методов. Работа поддержана Министерством образования и науки Российской Федерации: проект № 14.575.21.0171, идентификационный номер проекта RFMEFI57517X0171, название «Разработка методов переработки продуктов превращения непищевого растительного сырья в высокооктановые добавки фуранового ряда для моторного топлива и другие высокоценные продукты».

Библиографическая ссылка: Смирнов А.А. , Хромова С.А. , Шилов И.Н. , Алексеева М.В. , Селищева С.А. , Яковлев В.А.
Исследование биметаллических Ni-Cu катализаторов в процессе переработки фурфурола для получения высокооктановых добавок
"Актуальные задачи нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплекса" - Х Форум "Стратегия объединения" 23-24 нояб. 2017