Окисление пироконденсата и некоторых его непредельных компонентов пероксидом водорода в присутствии полиоксовольфрамата, модифицированного катионами церия

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Приведены результаты жидкофазного каталитического окисления фракции пироконденсата, выкипающего при 130–190℃, полученного от этиленовых установок различной мощности пероксидом водорода. В качестве катализатора использованы РЗЭ (церий, лантан) содержащие полиоксовольфраматы, нанесенные на микроструктуированный углеродный материал. Показана возможность использования полученного оксигената как противодымной присадки в составе дизельного топлива. С целью изучения и идентификации состава оксигената рассматриваются результаты окисления индивидуальных непредельных углеводородов, входящих в состав данной фракции (стирола, α-метилстирола, 4-метилстирола, дициклопентадиена) в условиях, принятых за стандартные (температура 70–80℃, продолжительность 7 ч, мольное соотношение субстрат : H2O2 = 1 : (1–2)). По данным ГХ, ГХ-МС, ИК-спектроскопии и иодометрического анализов, конверсия непредельных углеводородов при окислении фракции достигает 95–99%. Установлено, что основными продуктами реакции окисления стирола и его метилпроизводных являются соответствующие эпоксиды, диолы и альдегиды; при окислении дициклопентадиена образуются моно- и диэпоксиды, полиолы и продукты окислительной олигомеризации. Оксигенатная фракция испытана в качестве противодымной присадки к дизельному топливу. Добавление ее в количестве 0.25–0.5 мас. % согласно ГОСТ 21393-75 способствует снижению расхода топлива на 1.5–1.7 мас. %, а задымления – 10–15 мас. % относительно исходной базы. Углеводородная фракция, выкипающая при 80–170°С, выделенная после перегонки при атмосферном давлении, состоит преимущественно из ароматических углеводородов С7–С10. Приведены сравнительные характеристики полученного оксигената с присадками «Цетан-плюс SMT-2» и «Цетан-корректор BBF».

Full Text

Restricted Access

About the authors

Хафиз Муталлим Алимарданов

Институт нефтехимических процессов им. Ю.Г. Мамедалиева МНО Азербайджана

Author for correspondence.
Email: hafizalimardanov1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1392-5603

зав. лаб, д.х.н., чл.-корр. НАНА

Azerbaijan, Баку, Ходжалы 30, АZ 1025

Неймат Исмайыл Гарибов

Институт нефтехимических процессов им. Ю.Г. Мамедалиева МНО Азербайджана

Email: hafizalimardanov1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7366-0718

д.х.н.

Azerbaijan, Баку, Ходжалы 30, АZ 1025

Эльнара Сахиб Мусаева

Институт нефтехимических процессов им. Ю.Г. Мамедалиева МНО Азербайджана

Email: hafizalimardanov1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4373-4760

к.х.н., вед.н.с.

Azerbaijan, Баку, Ходжалы 30, АZ 1025

Нармин Расим Дадашова

Институт нефтехимических процессов им. Ю.Г. Мамедалиева МНО Азербайджана

Email: hafizalimardanov1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8061-0823

к.х.н., вед.н.с.

Azerbaijan, Баку, Ходжалы 30, АZ 1025

References

  1. Бондалетов В.Г., Бондалетова Л.И., Нгуен Ван Тхань. Использование жидких продуктов пиролиза углеводородного сырья в синтезе нефтеполимерных смол // Успехи современного естествознания. 2015. № 1 (часть 7). С. 1130–1133.
  2. Туркова Т.В., Агаронов В.С., Кузнецов Н.Н., Ермизин В.К., Лахман Л.И., Елин О.Л., Цветков В.В., Чижов В.Б., Довганюк В.Ф. Исследование изменения компонентного состава пироконденсата и его фракций в процессе селективного гидрирования в присутствии катализаторов серии АПКГС // Катализ в промышленности. 2005. № 6. С. 36–41.
  3. Белай А.В., Кравцов С.М., Курдюков А.М., Хряпин В.Н., Юрин В.П. Пат. РФ № 2215021. Способ переработки пироконденсата высокотемпературного гомогенного пиролиза предельных углеводородов состава C3–C5.
  4. Садыгов Ф.М., Магеррамова З.Ю., Гаджиев Г.Н., Джахандаров Ш. Дж., Мамедова И.Г. Рациональная переработка пироконденсата – побочного продукта производство этилена // Intern. Scientific and Practic. Conference World Science. 2018. V. 2. № 2 (30). P. 52–55.
  5. Мусаева Э.С. Каталитическое жидкофазное окисление фракции 130–190°C пироконденсата пероксидом водорода с участием церийсодержащего полиоксовольфрамата // Сумгаит: Научные известия. 2020. Т. 20. № 3. C. 29–31.
  6. Zhang Xu, Zeng Changfeng, Zhang Lixiong, Xu Nanping. Macro-kinetics of styrene oxidation catalyzed by Co2+-exchanged X // Kinetics and Catalysis. 2009. V. 50. № 2. P. 199–204. https://doi.org/10.1134/S0023158409020098
  7. Shen Yangyi, Zhu, Mingqiao, Du Jinpei, Yang Yangyang, Tang Yue. Epoxidation of styrene with molecular oxygen on Co3O4/SiO2 catalyst // Advanced Materials Research. 2012. V. 396–398. P. 1699–1702. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.396-398.1699
  8. Wang Y., Zhang Q.H., Shishido T., K. Takehira. Characterizations of iron-containing MCM-41 and its catalytic properties in epoxidation of styrene with hydrogen peroxide // J. of Catalysis. 2002. V. 209. № 1. P. 186. https://doi.org/10.1006/jcat.2002.3607
  9. Наджафова М.А., Алимарданов Х.М., Гарибов Н.И., Мусаева Э.С. Исследование радикальной природы тербийполиоксовольфрамата в качестве катализатора эпоксидирования стирола // Нефтепереработка и нефтехимия. 2018. № 4. С. 25–30.
  10. Алимарданов Х.М., Гарибов Н.И., Наджафова М.А., Мусаева Э.С. Тb- и Pr-содержащие полиоксовольфраматы в качестве катализаторов эпоксидирования стирола пероксидом водорода // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний (Москва). 2019. C. 9–23. doi: 10.32758/2071-5951-2019-0-04-4-9
  11. Алимарданов Х.М., Велиева Ф.М., Гарибов Н.И., Мусаева Э.С. Кинетические закономерности жидкофазного окисления стирола пероксидом водорода в присутствии полиоксовольфрамата модифицированного катионами церия // Журн. прикл. химии. 2020. Т. 93. Вып. 5. С. 722–734. doi: 10.31857/S004446182005014X [Alimardanov H.M., Veliyeva F.M., Garibov N.I., Musayeva E.S. Kinetic relationships of liquid-phase oxidation of styrene with hydrogen peroxide in the presence of polyoxotungstate modified with cerium cations // Russian J. of Appl. Chemistry. 2020. V. 93. № 5. P. 729–740]. https://doi.org/10.1134/S1070427220050146
  12. Liu H., Bai J., Wang S., Li C., Guo L., Liang H., Xu T., Sun W., Li H. The preparation of silver nanoparticles/carbon nanofibers as catalyst in the styrene epoxidation // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2014. V. 448. P. 154–159. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2014.02.024
  13. Huan Liu, Jie Bai, Chunping Li, Wei Xu, Weiyan Sun, Tong Xu, Yarong Huang, Hongqiang Li. An effective approach to preparing MgO–Ag NPs–CNFs and Al2O3–Ag NPs–CNFs for styrene epoxidation // RSC Advances. 2014. V. 4. P. 3195. https://doi.org/10.1039/C3RA44494E
  14. Zhang D.H., Li G.D., Li J.X., Chen J.S. One-pot synthesis of Ag–Fe3O4 nanocomposite: a magnetically recyclable and efficient catalyst for epoxidation of styrene // Chemical Communications. 2008. P. 3414–3416. https://doi.org/10.1039/B805737K
  15. Mukesh Suthar, Avinash K. Srivastava, Raj K. Joshi, Roy P.K. Nanocrystalline cerium-doped Y-type barium hexaferrite; a useful catalyst for selective oxidation of styrene // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2020. V. 31. Iss. 19. P. 16793–16805. https://doi.org/10.1007/s10854-020-04234-5
  16. Xing Li, Qingtao Wang, Jinghui Lyu, Xiaonian Li. Recent ınvestigation on epoxidation of styrene with hydrogen peroxide by heterogeneous catalysis // Chemistry Select. 2021. V. 6. Iss. 37. P. 9735–9768. https://doi.org/10.1002/slct.202101353
  17. Wen-Jing Cui, Qing Zhao, Hao-Tian Zhu, Na Hu, Yuan-Yuan Ma, Zhan-Gang Han, Yang-Guang. Keggin-type polyoxometalate-based supramolecular complex for selective oxidation of styrene to benzaldehyde // J. of Coordination Chemistry. 2020. V. 73. Iss. 17–19. P. 2521–2532. https://doi.org/10.1080/00958972.2020.1821881
  18. Jinhui Tong, Wenyan Li, Lili Bo, Huan Wang, Yusen Hu, Zhixia Zhang, Abdulla Mahboob. Selective oxidation of styrene catalyzed by cerium-doped cobalt ferrite nanocrystals with greatly enhanced catalytic performance // J. of Catalysis. 2016. V. 344. P. 474–481. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2016.10.003
  19. Alimardanov H.М., Suleymanova E.T., Garibov N.I., Musayeva.E.S. Liquid-phase catalytic oxidation of styrene and its derivatives into oxygen-containing compounds // Processes of Petrochemistry and Oil Refining (PPOR) (Baku). 2022. V. 23. № 3. P. 472–494.
  20. Zhang Zhang, Li Hui, Liu Yürong, Ye Yühua. Selective oxidation of styrene in ionic liquid and its reaction kinetics // Synthesis and reactivity in inorganic, metal-organic, and nano-metal chemistry. 2009. V. 39. № 3. P. 144–148. https://doi.org/10.1080/15533170902785018
  21. Алимарданов Х.М., Алиева А.А., Абасов С.И., Аббасов М.Ф., Кулиев А.Д. Влияние иммобилизированных наночастиц углерода на активность цеолитов в окислительном дегидрировании 4-винилциклогексена и этилбензола в стирол // Нефтехимия. 2012. Т. 52. № 2. С. 116–123 [Alimardanov Kh.M., Alieva A.A., Abasov S.I., Abbasov M.F., Kuliev A.D. Effect of immobilized carbon nanoparticles on the activity of zeolites in the oxidative dehydrogenation of 4-vinylcyclohexene and ethylbenzene to styrene // Petrol. Chemistry. 2012. V. 52. № 2. P. 97–104]. https://doi.org/10.1134/S0965544112010021
  22. Lane Benjamin S., Burgess Kevin. A cheap, catalytic, scalable, and environmentally benign method for alkene epoxidations // J. Am. Chem. Soc. 2001. V. 123. № 12. P. 2933–2937. https://doi.org/10.1021/ja004000a
  23. Тимофеева М.Н., Пай З.П., Толстиков А.Г., Кустова Г.Н. Эпоксидирование циклоолефинов пероксидом водорода в присутствии гетерополикислот в комбинации с катализатором фазового переноса // Изв. АН России. Сер. хим. 2003. № 2. С. 458–463.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig.

Download (155KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. IR-Fourier spectra of synthesized Ce- (1) and La-(2) containing samples of polyoxophosphorvolframate (POV).

Download (89KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Diffractograms of Ce- (1) and La-(2)- containing catalytic systems. The elemental composition of the catalyst, wt. %: C – 24.58; Ce – 3.55; P – 1.57; W – 56.0; O – 18.3; in atomic %: C – 53.0; Ce – 0.77; P – 1.56; W – 9.4; O – 35.3.

Download (65KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Dependence of the conversion of 4-methylstyrene and selectivity for oxidation products (in %) on the reaction temperature (molar ratio of 4-methylstyrene : H2O2 = 1 : 2, τ = 7 h). 1 - conversion of 4–methylstyrene; 2 – selectivity for methyl phenyloxirane, 3 – selectivity according to 4-methylbenzaldehyde; 4 – selectivity for 4-methylphenylacetaldehyde; 5 – selectivity for methylphenylethanediol; 6 – selectivity for 4- methylbenzoic acid.

Download (77KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Dependence of the DCPD conversion and selectivity for oxidation products on the duration of the reaction (T = 50 °C, pH 3.8, molar ratio of DCPD : H2O2 = 1 : 2). 1 - DCPD conversion, 2 – selectivity for epoxides, 3 – selectivity for alcohols, 4 – selectivity according to the products of oxidative oligomerization of cerebral palsy.

Download (54KB)
Indexing metadata
7. Fig. 5. Dependence of DCPD conversion and selectivity for oxidation products on the pH of the medium (T = 50 °C, τ = 4 h). 1 - DCPD conversion, 2 – selectivity for epoxides, 3 – selectivity for alcohols, 4 - selectivity for products of oxidative oligomerization of DCPD.

Download (53KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences