Анотація до роботи:

Івасів В.В. Газофазна конденсація карбонільних сполук з формальдегідом на гетерогенних каталізаторах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.04. – технологія продуктів органічного синтезу. – Національний університет Львівська політехніка”, Львів, 2006.

Дисертація присвячена розробленню основ технології альдольної конденсації карбонільних сполук з формальдегідом в газовій фазі на твердих каталізаторах. Розроблено високоактивний, селективний за метилвінілкетоном, акролеїном, метакролеїном та 2-етилакролеїном Na₂HPO₄–Cs₂CO₃ каталізатор реакції газофазної конденсації карбонільних сполук.

Встановлена залежність між фізико-хімічними та каталітичними властивостями вивчених каталізаторів. Визначено активну фазу оптимального каталізатора. Визначені кінетичні закономірності процесу альдольної конденсації ацетону з формальдегідом на кращому каталізаторі. Запропонована кінетична модель для реакції в присутності кращого каталізатора, на основі якої виконана оптимізація процесу альдольної конденсації ацетону з формальдегідом в метилвінілкетон.

Розроблені основи технології одержання метилвінілкетону.

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в створенні основ технології газофазної конденсації карбонільних сполук з формальдегідом в ненасичені альдегіди та кетони на твердих каталізаторах, що дозволяє одержувати метилвінілкетон, акролеїн та метакролеїн з високими виходами та селективностями.

2. Розроблено новий активний та селективний каталізатор для газофазної альдольної конденсації ацетону з формальдегідом в метилвінілкетон на основі суміші гідрофосфату натрію з карбонатом цезію. Встановлено оптимальне співвідношення компонентів (Na₂HPO₄:Cs₂CO₃ = 2:3).

3. Встановлено, що розроблений каталізатор є ефективним у процесах газофазної конденсації формальдегіду з оцтовим, пропіоновим та масляним альдегідами, що дає можливість отримувати акролеїн з виходом 78,6 %, метакролеїн з виходом 79,3 % та 2-етилакролеїн з виходом 91,7 %.

4. Показано, що кислотні та основні властивості каталітичних систем на основі сумішей гідрофосфату натрію з карбонатами лужних металів мають важливе значення в процесі. Встановлено, що альдольна конденсація ацетону з формальдегідом відбувається на лужних активних центрах каталізатора, а утворення оцтової кислоти – на кислотних активних центрах. Оптимальний Na₂HPO₄–Cs₂CO₃ каталізатор має найбільшу основність і найменшу кислотність поверхні в порівнянні з іншими дослідженими каталізаторами.

5. Визначені кінетичні закономірності процесу на кращому з досліджених каталізаторів. У відповідності з запропонованими кінетичними рівняннями розраховані кінетичні параметри, які задовільно описують процес. Запропоновано кінетичну модель, на основі якої виконано оптимізацію процесу.

6. Запропонована принципова технологічна схема одержання метилвінілкетону газофазною конденсацією ацетону з формальдегідом. Визначено оптимальні технологічні параметри процесу, при яких конверсія ацетону становить 63,5 %, конверсія формальдегіду – 52,0 %, селективність за метилвінілкетоном – 98,8 %, вихід метилвінілкетону за ацетоном – 62,8 %. В існуючих промислових рідиннофазних виробництвах вихід метилвінілкетону складає 10-18 % при селективності 65-69 %, отже, впровадження розробленого газофазного методу одержання метилвінілкетону дозволяє значно покращити техніко-економічні показники процесу та знизити енергетичні витрати на очистку продукту та рециркуляцію непрореагованої сировини. Одержані результати досліджень перевірені на дослідній установці ВАТ “Дрогобицький завод побутової хімії” та рекомендовані до впровадження на ТзОВ „Карпатнафтохім”.

Основний зміст роботи викладено в таких публікаціях:

1. Кожарський В.А., Івасів В.В., Шибанов С.В., Кожарська І.М., Жизневський В.М., Куриляк І.Й. Конденсація ацетону з формальдегідом в метилвінілкетон на гетерогенних каталізаторах // Доповіді НАН України. – 2002. – № 1. – С. 152-155.

Дисертантом здійснено синтез твердих каталізаторів на основі Na₂HPO₄ та досліджено їх в процесі конденсації ацетону з формальдегідом.

2. Івасів В.В., Кожарський В.А. Одержання метилвінілкетону в газовій фазі // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. – 2003. – № 488. – С. 160-162.

Автором синтезовано Na₂HPO₄-Li₂CO₃ каталізатори та використано їх для одержання метилвінілкетону.

3. Жизневський В.М., Івасів В.В., Шибанов С.В., Кочубей В.В. Конденсація ацетону з формальдегідом в метилвінілкетон на каталітичних системах Na₂HPO₄-Cs₂CO₃ в газовій фазі // Вісник НУ “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. – 2004. – № 516. – С. 74-77.

Дисертантом синтезовано Na₂HPO₄-Cs₂CO₃ каталізатори та досліджено вплив їх складу на технологічні параметри газофазної конденсації ацетону з формальдегідом.

4. Івасів В.В., Жизневський В.М. Бінарні каталізатори. Газофазна конденсація ацетону з формальдегідом // Хімічна промисловість України. – 2005. – № 1. – С. 34-36.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження процесу газофазної конденсації ацетону з формальдегідом на двокомпонентних каталізаторах на основі суміші гідрофосфату натрію та карбонатів лужних металів.

5. Жизневський В.М., Івасів В.В., Шибанов С.В. Дослідження ефективності гетерогенних каталітичних систем у процесі газофазової конденсації ацетону з формальдегідом у метилвінілкетон // Доповіді НАН України. – 2005. – № 2.– С. 123-125.

Автором здійснено порівняльний аналіз ефективності твердих каталізаторів конденсації ацетону з формальдегідом та пошук оптимальної каталітичної системи для синтезу метилвінілкетону.

6. Кожарський В.А., Івасів В.В., Шибанов С.В. Газофазна конденсація ацетону і формальдегіду в метилвінілкетон на бінарних гетерогенних каталізаторах // Тези XIX української конференції з органічної хімії. – Львів. – 2001. – С. 524.

Дисертантом запропоновано можливість використання твердих двокомпонентних каталізаторів для конденсації ацетону з формальдегідом в газовій фазі.

7. Івасів В.В., Кожарський В.А., Охабський Р.І. Розробка безвідходного методу синтезу метилвінілкетону // Матеріали Другої всеукраїнської науково-практичної конференції “Україна наукова – 2002”. – Том 11. – Дніпропетровськ. – 2002. – С. 27.

Автором досліджено процес газофазної конденсації ацетону з формальдегідом в метилвінілкетон в присутності твердих двокомпонентних каталізаторів.

8. Івасів В.В., Кожарський В.А., Охабський Р.І. Одержання метилвінілкетону газофазною конденсацією ацетону з формальдегідом // Збірка тез доповідей Третьої всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”. – Київ. – 2002. – С. 111.

Дисертантом запропоновано можливість використання Na₂HPO₄-Li₂CO₃ каталізаторів для одержання метилвінілкетону.

9. Івасів В.В., Кожарський В.А., Охабський Р.І. Формування активних фаз гідрофосфатного каталізатора газофазної конденсації ацетону з формальдегідом // Матеріали міжнародного симпозіуму “Сучасні проблеми фізичної хімії”. – Донецьк. – 2002. – С.91.

Автором проведені дослідження формування активних фаз гідрофосфатного каталізатора під впливом реакційного середовища.

10. Жизневський В.М., Івасів В.В., Шибанов С.В. Безвідходний синтез метилвінілкетону в газовій фазі // Збірник тез доповідей III науково-технічної конференції “Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості”. – Львів. – 2004. – С. 330.

Дисертантом запропоновано можливість використання Na₂HPO₄-Cs₂CO₃ каталізаторів для безвідходного синтезу метилвінілкетону.

11. Івасів В.В., Жизневський В.М., Шибанов С.В. Конденсація формальдегіду з насиченими альдегідами в газовій фазі // Тези доповідей VI регіональної конференції молодих вчених та студентів з актуальних проблем хімії. – Дніпропетровськ. – 2005. – С. 20.

Дисертантом проведені дослідження процесів газофазної конденсації формальдегіду з оцтовим, пропіоновим та масляним альдегідами на Na₂HPO₄-Cs₂CO₃ каталізаторах.