Анотація до роботи:

Глікіна І.М. Основи технології аерозольної нанокаталітичної переробки органічних сполук у віброзрідженому шарі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.04 – технологія продуктів органічного синтезу. – Національний Університет “Львівська політехніка”, Львів, 2004

Дисертація присвячена розвитку технології аерозольного нанокаталізу (AC) і розробці наукових основ нового варіанту технології, яка використовує віброзріджений шар інертних частинок (ACVB - aerosol catalysis with vibrating bed).

Особливостями технології АС з реактором, який має псевдозріджений шар інертних частинок та рециркулюючі крізь нього наночастинки каталізатора (ACFB) є високий опір, нестійкий стрункий або поршневий режим та вузький діапазон робочих швидкостей, що понижують техніко-економічні показники цієї технології.

При виконанні роботи встановлені нові специфічні особливості АС:

- математичний опис швидкості хімічної реакції включає величину концентрації каталізатора, що зближує аерозольний каталіз з рідкофазним;

- при концентрації каталізатора вище оптимального значення швидкість реакції знижується, і при певному значенні хімічна реакція припиняється;

- за умов постійної механохімактивації каталізатора in situ його концентрація в зоні реакції знижується до величини 0,04 г/м³ реакційної суміші;

- активність каталізатора залежить від умов вібрації інертних частинок та при розрахунку на масу більш ніж на порядок перевищує його активність у ACFB та у 10⁶ – 10⁷ рази каталізаторів на носії.

Досліджено кінетику реакцій парціального та глибокого окиснення природного газу; оксидегідрохлорування дихлоретану, піролізу прямогонного бензину при температурі 580-750⁰С з використанням оксидів металів I та VIII груп, як каталізатора.

Сформульовано переваги вібротехнології аерозольного нанокаталізу:

- можливість відмови від рециркуляції каталізатора;

- керування активністю каталізатора коригуванням режиму механоактивації в процесі проведення хімічної реакції;

- відсутність обмеження по швидкості руху реагентів у реакторі;

- зниження витрат каталізатора;

- зменшення на порядок об’єму реактора;

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється у нових закономірностях перебігу низки практично важливих реакцій за умов аерозольного нанокаталізу у віброшарі інертних частинок, закономірностях, які у своїй сукупності становлять наукові основи даної різновидності аерозольного каталізу, а також у створенні ряду високоефективних технічних рішень в технології аерозольного каталізу.

2. Показано, що в зоні реакції аерозольного каталізу присутні частинки розміром 8-100 нм, і це дозволяє віднести аерозольний каталіз до найбільш ефективного варіанту технології нанокаталізу.

3. Встановлено, що у віброшарі швидкість реакції в розрахунку на масу каталізатора вища, ніж у каталізі на носії в 10⁶ разів, а кількість каталізатора в реакторі складає менше 1 г/м³.

4. Швидкість реакції описується рівнянням першого порядку по реагенту та включає концентрацію каталізатора.

5. Підвищення концентрації каталізатора до величин, що перевищують оптимальні значення, приводить до зниження швидкості реакції.

6. Дослідженнями на спеціально створеній безградієнтній установці аерозольного нанокаталізу показано можливість управління механохімактивацією in situ при зміні частоти та амплітуди безпосередньо в процесі синтезу.

7. Встановлено, що вплив частоти, амплітуди, концентрації каталізатора, розміру та форми частинок інертного матеріалу на швидкість реакції є специфічним для кожної реакції.

8. У віброреакторі проведено реакції глибокого окиснення природного газу та його сумішей з аміаком і воднем, конверсії природного газу, оксидегідрохлорування відходів виробництва вінілхлориду та піролізу прямогонного бензину з отриманням вуглеводнів і показано можливість отримання кращих техніко-економічних показників, ніж при використані каталізаторів на носіях, за рахунок зменшення енерговитрат та зниження розмірів реакторів у 10 і більше разів.

Основний зміст роботи викладено в таких публікаціях:

1. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Принь Е.М., Гликина И.М. Обезвреживание жидких и твердых промышленных отходов аэрозольным катализом // Хiмiчна промисловiсть України. - 2000. - №1-2. - С. 80-88. - проведення експериментальних досліджень процесів знешкодження промислових відходів за технологією аерозольного каталізу у псевдозрідженому шарі;

2. Подопригора В.П., Гликин М.А., Кутакова Д.А., Гликина И.М., Пересторонина Р.Е. Пихтовников Б.И. К вопросу повышения экологической эффективности обезвреживания органических промышленных отходов // Строительство и городское хозяйство в Санкт-Петербурге и Ленинградской области. - 2000. - №37. – С. 86-87. - проведення експериментальних досліджень процесів знешкодження хлорвмісних промислових відходів за технологією аерозольного каталізу у псевдозрідженому шарі;

3. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Принь Е.М., Гликина И.М., Волга А.И. Гетерогенный катализ на пористой структуре и в аэрозоле // Катализ и нефтехимия. – 2000. - №5-6. – С. 92-100. - розробка методики і проведення експериментальних досліджень деяких реакцій органічних речовин на установці з віброзрідженим шаром каталізатора за технологією аерозольного каталізу;

4. Glikin M.A., Kutakova D.A., Glikina I.M., Volga A.I. A new way to increase catalytic activity // Adsorption science and technology. – 2001. - Vol.19, №2. –P. 101-115. - створення нового методу вивчення кінетики хімічних реакцій за умов аерозольного каталізу;

5. Гликина И.М., Новицкий В.С., Тюпало Н.Ф., Гликин М.А. Исследование аэрозольного нанокатализа в виброожиженном слое // Хімічна промисловість України. – 2003. - №3. - С. 24-29 - створення та дослідження нового методу вивчення кінетики хімічних реакцій за умов аерозольного каталізу у віброзрідженому шарі;

6. Гликина И.М. Аэрозольный нанокатализ. Анализ активных столкновений // Хімічна промисловість України. – 2003. - №5. - С. 11-13 - розробка методики і експериментальні дослідження технології аерозольного каталізу у віброзрідженому шарі та розгляд реакції окиснення природного газу з точки зору теорії активних зіткнень;

7. Гликина И.М., Гликин М.А., Тюпало Н.Ф. Изучение аэрозольного нанокатализа в виброожиженном слое // Вопросы химии и химической технологии. – 2004. - №2. - С.182-185. - створення нового методу вивчення кінетики хімічних реакцій аерозольного каталізу;

8. Деклараційний патент України №64390 А, 7 B01J8/18. Спосіб та реактор для здійснення газофазних хімічних процесів аерозольним нанокатализом: Деклараційний патент України №64390 А, 7 B01J8/18 / Глікін М.А., Глікіна І.М., Попова Л.В., Прінь О.М.; Заявл. 26.05.03; Опубл. 16.02.04, Бюл. №2. - 10 с. - розробка методики та обґрунтування результатів експериментальних досліджень деяких реакцій органічних речовин за технологією аерозольного каталізу у віброзрідженому шарі;

9. Деклараційний патент України №67504 А, 7 B01J8/18. Спосіб здійснення газофазних хімічних процесів аерозольним нанокатализом: Деклараційний патент України №67504 А, 7 B01J8/18 / Глікін М.А., Глікіна І.М., Попова Л.В., Прінь О.М.; Заявл. 08.10.03; Опубл. 15.06.04, Бюл. №6. - 10 с. – проведення експериментальних досліджень деяких реакцій органічних речовин за технологією аерозольного каталізу у віброзрідженому шарі.

10. Кутакова Д.А, Принь Е.М., Викс И.Н., Сидоренко Л.П., Овсиенко О.Л., Гликина И.М., Семиборода В.В. К вопросу выбора эффективной каталитической системы для новой технологии обезвреживания органосодержащих промотходов // Сборник тезисов докладов Украины Международной научно-технической конференции «Экология химических производств». – Северодонецк: Украина. - 1994. – С. 102-103 - проведення експериментальних досліджень процесів знешкодження промислових відходів за технологією аерозольного каталізу у псевдозрідженому шарі;

11. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Семиборода В.В., Принь Е.М., Гликина И.М. Особенности и перспективы использования аэрозольного катализа в газофазных процессах // Материалы II Украинской научно техн. конф. по катализу «Укркатализ – ІІ». - Северодонецк. – 2000. - С. 9-12. - проведення експериментальних досліджень процесів знешкодження промислових відходів за технологією аерозольного каталізу у псевдозрідженому шарі;

12. Glikin M.A., Kutakova D.A., Glikina I.M., Volga A.I. New way to increase catalyst activity // Collection of abstracts of the V Ukrainian-Polish Symposium «Theoretical and experimental studies of interfacial phenomena and their technological applications». – Odessa (Ukraine). – 2000. – P. 57-58. - проведення експериментальних досліджень процесів знешкодження промислових відходів за технологією аерозольного каталізу;

13. Glikin M.A., Kutakova D.A., Pavlyuk E.A., Glikina I.M., Perestoronina R.Eu. Aerosol catalysis: a new way in industrial wastes disposal // Collection of abstracts of the XV International Conference on Chemical Reactors «Chemreactor – 15». – Helsinki (Finland). – 2001. – P. 215-217 - проведення експериментальних досліджень процесів знешкодження хлорвмісних промислових відходів за технологією аерозольного каталізу;

14. Glikin M.A., Kutakova D.A., Glikina I.M. Research kinetics method of aerosol catalysis. // Collection of abstracts of VI Ukrainian-Polish Symposium “Theoretical and experimental studies of interfacial phenomena and their technological applications”. – Odessa (Ukraine). – 2001. – P. 69-70. - створення нового методу вивчення кінетики хімічних реакцій за умов аерозольного каталізу у віброзрідженому шарі;

15. Гликина И.М. К вопросу изучения кинетики гетерогенно-каталитических процессов аэрозольного катализа // Материалы III Украинской научно-техн. конф. по катализу «Укркатализ – ІІІ». – Славяногорск. – 2002. – С.171-173. - дослідження нового методу вивчення кінетики хімічних реакцій за умов аерозольного каталізу у віброзрідженому шарі;

16. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Гликина И.М. К вопросу изучения кинетики реакции окисления природного газа технологией аэрозольного катализа // Материалы 1-й Междунар. Школы- конф. молодых ученых по катализу «Каталитический дизайн – от исследований на молекулярном уровне к практической реализации». – Новосибирск: Россия. – 2002. – С. 139-140. - дослідження нового методу вивчення кінетики хімічних реакцій за умов аерозольного каталізу у віброзрідженому шарі на прикладі реакції окиснення природного газу;

17. Гликин М.А., Гликина И.М. Аэрозольный нанокатализ – основа новой универсальной технологии переработки промышленных и бытовых отходов // Материалы IV научно-практ. конф. «Переработка энергоресурсных отходов. Отечественный и зарубежный опыт по переработке бытовых отходов». – Алушта. – Киев: Общество «Знание» Украина. – 2003. - С. 33-39. - проведення експериментальних досліджень процесів знешкодження промислових відходів у віброзрідженому шарі каталізатора за технологією аерозольного каталізу та створення нових промислових реакторів;

18. Glikina I.M., Glikin M.A. Aerosol nanocatalysis investigation with vibrating bed // VII Polish-Ukrainian Symposium on Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications. – Lublin (Poland). – 2003. – P. 61-62 - розробка методики і експериментальні дослідження процесів окислення природного газу та синтезу етилену димеризацією метану у віброзрідженому шарі.