Каталитическое окисление

В последнее время большое внимание уделяется каталитическим методам глубокого жидкофазного окисления фенольных соединений [1, 2, 9-30] кислородом воздуха, которое обычно проводится при T=95-3500C, P=0,1-20 МПа, на металлических и металооксидных Pt, Ru, Rh, Pd, Fe, Ni, Cu, Cr, V, Co, Zn, Mn катализаторах с содержанием активного металла 0,01-40% [1, 2, 5-30] (табл. 1-3). Мы рассмотрим использование гетерогенных катализаторов, как наиболее широко применяемых в промышленности и научных исследованиях. В ходе процесса окисления фенольных соединений, как указано выше, образуется большое количество промежуточных соединений: о, р –бензохиноны, о, р-гидрохиноны, р-гидрокибензойная кислота, тетрогидро-р-бензохинон, малеиновая, малоновая, фумаровая, янтарная, уксусная, щавелевая, глиоксалевая, муравьиная кислоты и нерастворимые полимерные продукты и углекислый газ [12-25] (рис. 1.).

Рис. 1. Схема полного окисления фенола

Основными продуктами глубокого окисления фенольных соединений являются углекислый газ и вода [13], однако в большинстве случаев процесс сопровождается образованием высокоустойчивых карбоновых кислот, что приводит к смыву активного металла с поверхности катализатора и его преждевременной дезактивации. Кроме этого возможно формирование полифенольных полимеров и их сорбция на поверхности катализатора, что приводит к затруднению диффузии субстрата к активным центрам и ухудшению гидродинамической обстановки в реакторе. Большое влияние на состав конечных продуктов реакции оказывают структура и свойства используемой каталитической системы, а так же условия проведения процесса окисления [13, 17-26]. Кроме того, направление реакции окисления фенольных соединений также определяется типом реактора и его особенностями. Наибольшее распространение получили аппараты периодического и непрерывного действия снабженные мешалкой [19-24, 26, 27, 29, 30], однако колонные и трубчатые аппараты для проведения непрерывного окисления с закрепленным слоем катализатора являются более перспективными, что обусловлено простотой их конструкции, возможностью автоматизации и высокой эффективностью проведения процесса [12, 14-18] (табл. 1).

Таблица 1

Катализаторы и условия проведения жидкофазного окисления фенола в реакторе с неподвижным слоем катализатора

Катализатор	t, 0C	P, МПа	Со, г/л	Время, мин	Конверсия, %	Лит. источник
Al-Fe/ Глина	90-170	1,5-3,2	0,5-2	240	99-100	[14]
MnO2-CeO2	80-130	1,0	1	180	70-93	[15]
Fe/C	100-127	0,8	1	30	70-80	[16]
CuO-Cr2O3-C	140	1,6	1,2	320	99-100	[17, 18]
CuO/Al2O3	140	1,6	1,2	320	99-100	[17, 18]
Pt/Carbex-330	20-140	0,5-8,0	5	1-3	90-99	[12]
Ru/Carbex-330	20-140	0,5-8,0	5	1-3	90-99	[12]

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru