Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. В последнее время наблюдается значительное возрастание интереса к разнообразным высокотемпературным процессам с участием расплавленных сред, использование которых позволяет интенсифицировать процесо и придавать во многих случаях качественно новые ценные свойства объектам воздействия.
Таким приоритетным направлением высокотемпературной физической химии является окислительное взаимодействие органических веществ и кислорода с каталитически активными расплавами композиций оксидов щелочных и переходных металлов с целью получения высоких выходов продуктов полного или неполного окисления исходных орга-ничоских соединений.
Расплавы обладают такими существенными преимуществами перед твердофазщсди оксидными катализаторами, как простота щшхзтовле-ная, регенерации и изменения состава; теркостабильность и ядоустсй-чзеость; хороший теплообмен и широкий температурный деатзон работы. Устранение специфического влияния твердой поверхности позволяет непосредственно связывать свойства расплава с ого химическим составом, а использование расплавов в качестве модолз дает зозможность глубже уяснить сущность явления катализа, особенно в процессе изменения агрегатного состояния катализатора.
Однако широкому применению расплавов в научных исследованиях п в промышленности препятствует слабая изученность их физико-химических и каталитических свойств, а также закономерностей взаимодействия с кислородом и органическими соединениями в зависимости от химического состава расплава. Исследование этих закономерностей является актуальной задачей.
Диосертация выполнена в соответствии с планами НИР института по проблемам "Разработка методов синтеза кислородсодержащих соединений" (й гос. регистрации 80023991) и "Исследование и управление каталитическими реакциями окислительного дегидрирования и деалкилирования" (№ гос.регистрации 01.86.0023260), а также в рамках проблемы "Физическая химия ионных расплавов и твердых электролитов".
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение закономерностей взаимодействия кислорода и спиртов с расплавленными и твердыми композициями оксидов калия, натрия, ванадия, молибдена, фосфора и меди для получения корреляций между составом и свойствами катализатора и прогнозирования его свойств.
НАУЧНАЯ НОВИЯрА. Исследованы закономерности взаимодействия кислорода с ванадийоксидными расплавами. Выявлены факторы, определяющие состояние активного кислорода расплава и влияющие на процесс окисления спирта. Дано объяснение явления дискретного выделения кислорода и влияния координации ванадия в к-v-P-o расплавах на их каталитические свойства.
Показано наличие корреляций между составом расплавов и их тертокаталитическими свойствами и отсутствие влияния на них агрегатного состояния катализатора. Сделано предположение, что между жидким и твердым состояниями катализатора нет принципиальных отличий.
Впервые построены диаграммы фазовых равновесий систем KgO--V205-Mo03, K20-V205-CuO, KgO-NagO-VgOg, KP03-KV03-V205.
Исследовано явление кинетического компенсационного эффекта в процессе окисления этанола на расплавленных и твердых катализаторах 18 оксиднованадиевых систем. Определены математические выражения линейных корреляций между изокинетическими параметрами реакций и показана их зависимость от элементного состава и способа образования оксидной системы.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Устаноьчєя состав химических соединений, определяющих каталитические свойства, и выработаны рекомендации для подбора расплавов - катализаторов парциального и глубокого окисления спиртов. Разработаны методики исследования каталитических свойств расплавов и взаимодействия с ними кислорода. Показана возможность использования изокинетических зависимостей для прогнозирования каталитического действия оксидных расплавов. На основании полученных закономерностей выполнен подбор состава катализатора процесса окислительного деалкилирования алкилпириданов для ВНИИ ХСЗР (г.Москва).
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы докладывались на УІІІ советско-французском семинаре по катализу (Новосибирск,1990);на УШ и DC Всесоюзных конференциях по физической химии и электрохимии ионных расплавов и твердых электролитов (г.Ленинград, 1983; г. Свердловск,1987); на Всесоюзных научных конференциях по применению хроматографии в химии (г.Пермь,1981,1985); на заседаниях Научного Совета по физической химии ионных расплавов и твердых электролитов (г.Москва,1984; г.Киев,1987); на ІІІ-У Уральских конференциях по высокотемпературной физхимии и электрохимии (г.Свердловск, 1981, 1989;г.Пермь,1985); на 11-17 Уральских семинарах по химическим реакциям и процессам в расплавах электролитов (г.Пермь,1980,1982,1985) ; на областных научно-технических конференциях (г.Пермь,1981,1988); на научных семинарах Ин-та органической химии и Ин-та электрохимии УрО АН СССР (г.Пермь,1978-1989, г.Свердловск,1986,1991). ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 33 работы. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения и приложения на 27 страницах. Основной текст изложен на 174 страницах, содержит 37 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 189 наименований.