АДСОРБЦИОННАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ПРИ ЖИДКОФАЗНОМ ГИДРИРОВАНИИ КРАТНОЙ УГЛЕРОДНОЙ СВЯЗИ НА МАССИВНОМ И НАНЕСЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ

  • Dmitriy A. Prozorov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Andrei V. Afineevskii Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Dmitriy V. Smirnov Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Kirill A. Nikitin Ивановский государственный химико-технологический университет
Ключевые слова: нанесенный никелевый катализатор, массивный никелевый катализатор, жидкофазная гидрогенизация, адсорбционный комплекс, активность катализатора, восстановление малеата натрия, восстановление диэтилового эфира малеиновой кислоты

Аннотация

Изучена закономерность изменения размеров частиц никелевых катализаторов в ходе процесса гидрогенизации. Исследования проводили на массивном никелевом катализаторе (скелетный никель) и на нанесенных никелевых катализаторах (Ni/SiO2) с разным количеством активного металла. Отдельно проведено исследование влияния избыточного давления на адсорбционную деформацию при каталитическом восстановлении кратной связи «углерод-углерод» на массивных и нанесенных никелевых катализаторах. Показано, что массивные катализаторы, в отличие от нанесенных, подвергаются изменению среднего размера частиц в результате локальных перегревов, вызванных протеканием реакций гидрогенизации, как при атмосферном давлении водорода в системе, так и при избыточном. Установлено, что избыточное давление водорода в отличие от атмосферного способно приводить к монодисперсному распределению частиц скелетного никеля по радиусу. Доказано, что к монодисперсному распределению частиц катализатора по радиусу приводит именно адсорбционно-каталитическая деформация. Изучено влияние добавки гидроксида натрия в растворителе на остаточный алюминий в массивном никеле в процессе гидрогенизации малеата натрия. Установлены кинетические параметры активности скелетного и нанесенного никелевых катализаторов в реакции восстановления двойной связи «углерод-углерод» при атмосферном и избыточном давлении. Экспериментально доказано, что основной причиной, определяющей влияние природы и состава растворителя на каталитические свойства металлических катализаторов, является эффект возникновения индуцированной неоднородности поверхности. Полученные в работе экспериментальные данные позволяют утверждать, что давление оказывает решающее действие на влияние растворителя на кинетику гидрогенизации малеата натрия. Увеличение давления водорода в системе меняет характер влияния растворителя на активность никеля в исследуемых реакциях.

Литература

Dvoretsky N.V., Anikanova L.G., Malysheva Z.G. Types of active sites on the surface of a promoted iron oxide catalyst. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.] 2018. V. 61. N 6. P. 61-68. DOI: 10.6060/tcct.20186106.5658.

Babichev I.V., Ilyin A.A., Rumiantsev R.N., Ilyin A.P., Dremin M.V. Effect of preparation conditions on the composition, structure, and properties of iron–molybdenum catalyst. Rus. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. N 2. P. 227–232. DOI: 10.1134/S1070427216020105.

Afineevskii A.V., Osadchaia T.Yu., Prozorov D.A., Lukin M.V. Selective Blockage of the Catalyst Active Sites for the Hydrogenation of Various Functional Groups over Raney Nickel and Nickel Supported on Silica. Trends in Green Chem. 2016. V. 2. N 1:3. P. 1–6. DOI: 10.21767/2471-9889.100012.

Nikolsky V.M., Volkova E.S., Smirnova T.I. Study of the physical and chemical properties of environmentally safe complexes and their application. Environmental, industrial and energy security-2018. 2018. P. 899-903 (in Russian).

Feng Y. Selective hydrogenation of maleic anhydride to succinic anhydride catalyzed by metallic nickel catalysts. Appl. Catal. A: Gen. 2012. V. 425. P. 205–212. DOI: 10.1016/j.apcata.2012.03.023.

Atroschenko Y.M., Lyubimov T.B., Heifetz V.I., Shahkeldyan I.V., Shumilin A.S., Kobrakov K.I. The catalyst system for the hydrogenation of maleic anhydride. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2012. V. 55. N 5. P. 31–34 (in Russian).

Amber acid in medicine, food industry, agriculture: a collection of scientific articles. Еd. by M.N. Kondrasho-va. Pushchino: ITEB. 1996. 300 p. (in Russian).

Gao C., Zhao Y., Liu D. Liquid phase hydrogenation of maleic anhydride over nickel catalyst supported on ZrO2–SiO2 composite aerogels. Catal. Lett. 2007. V. 118. N 1–2. P. 50–54. DOI: 10.1007/s10562-007-9135-4.

Alzaydien A.S. Kinetics of maleic acid hydrogenation over skeleton nickel in aqueous solutions. J. Appl. Sci. 2005. V. 5. N 1. P. 182–186. DOI: 10.3923/jas.2005.182.186.

Afineevskii A.V., Prozorov D.A., Osadchaia T.Yu., Nikitin K.A., Knyazev A.V. Influence of adsorption processes on the structural and catalytic properties of nickel. Fyzikokhim. Proc. Interfazn. Dranitsakh. 2021. V. 57. N 2. P. 160-165 (in Russian). DOI: 10.1134/S2070205121020027.

Kedelbaev B.Sh., Rysbaeva G.S., Narymbaeva Z.K., Daurenbekova K.P., Tashkaraev R.A. Hydrogenation of benzene on promoted nickel catalysts. Sovr. Nauch. Iss. Razrabot. 2018. N 8. P. 96-98 (in Russian).

Nguyen Thi Thu Ha. A study on the reduction of compounds containing nitrogen-oxygen bond on skeletal nickel in aqueous solutions of 2-propanol. Chem-ChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 59. N 11. P. 33-39.

Osadchaya T.Yu., Afineevskii A.V., Prozorov D.A., Kochetkov S.P., Rumyantsev R.N., Lukin M.V. Composition and structure of pyrophoric nickel catalysts according to x-ray diffraction data. Rus. J. Phys. Chem. A. 2017. V. 91. N 1. P. 34–39. DOI: 10.1134/S0036024417010204.

Afineevsky A.V., Prozorov D.A., Lukin M.V., Osadchaya T.Yu., Sukhachev Ya.P. Catalytic properties of nickel in the reaction of liquid-phase hydrogenation of the carbon-carbon double bond. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 6. P. 95-101. DOI: 10.6060/tcct.2017606.5409.

Afineevsky A.V., Knyazev A.V., Lukin M. V., Osadchaya T.Yu., Prozorov D. A., Rumyantsev R.N. Catalytic properties and decontamination of skeletal nickel in liquid-phase hydrogenation reactions. Kazan: Buk. 2018. 316 p. (in Russian).

Mashkovsky I.S., Markov P.V., Bragina G.O., Ras-solov A.V., Baeva G.N., Stakheev A.Yu. Intermetallic Pd1-Zn1 nanoparticles in liquid-phase selective hydro-genation of substituted alkynes. Kinet. Katal. 2017. V. 58. N. 4. P. 508-520 (in Russian). DOI: 10.1134/S0023158417040139.

Afineevsky A.V., Prozorov D.A., Osadchaya T.Yu., Rumyantsev R.N. Hydrogenation on heterogeneous cata-lysts. Kazan: Buk. 2020. 476 p. (in Russian).

Bond G.C., Wells P.B. The mechanism of the hydrogenation of unsaturated hydrocarbons on transition metal catalysts. Adv. in Catal. 1965. V. 15. P. 91–226. DOI: 10.1016/S0360-0564(08)60554-4.

Klimushin D.M., Krasnov A.I., Fillipov D.V., Sharonov N.Yu. Influence of hydrogen pressure, nature of solvent and catalyst on the regularities of hydrogenation of 2-chloro-4-nitroaniline. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 9-10. P. 30-35. DOI: 10.6060/ivkkt20186109-10.5758.

A short reference book of physical and chemical quanti-ties. Ed. A.A. Ravdel and A.M. Ponomareva. M.: Az-book. 2009. 237 p. (in Russian).

Boreskov G.K. Heterogeneous catalysis. M.: Nauka. 1986. P. 3–70 (in Russian).

Romanenko Yu.E., Merkin A.A., Lefedova O.V. Kinetics of acetone hydrogenation and assessment of the con-tribution of 2-propanol dehydrogenation on skeletal nickel under hydrogenation conditions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 59. N 1. P. 14-18. DOI: 10.6060/tcct.20165901.5205.

Afineevskii A.V., Prozorov D.A., Lukin M.V., Ulitin M.V. The effect of methanol additives on the thermo-chemical characteristics of the hydrogen adsorption process on partially deactivated skeletal nickel from a sodi-um hydroxide-water solution. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.] 2013. V. 56. N 2. P. 45–49.

Nemtseva M.P., Sharonov N.Yu. Relationship between the rate of catalytic reduction and the solubility of nitrobenzoic acid isomers. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 6. P. 53-59. DOI: 10.6060/ivkkt.20196206.5878.

Fomkin A.A., Menshchikov I.E., Pribylov A.A., Guryanov V.V., Shkolin A.V., Zaitsev D.S., Tvardovskiy A.V. Adsorption of methane on a microporous carbon adsorbent with a wide pore size distribution. Kolloid Zhurn. 2017. V. 79. N. 1. P. 96-103 (in Russian). DOI: 10.1134/S1061933X16060053.

Опубликован
2021-12-09
Как цитировать
Prozorov, D. A., Afineevskii, A. V., Smirnov, D. V., & Nikitin, K. A. (2021). АДСОРБЦИОННАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ПРИ ЖИДКОФАЗНОМ ГИДРИРОВАНИИ КРАТНОЙ УГЛЕРОДНОЙ СВЯЗИ НА МАССИВНОМ И НАНЕСЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 65(1), 66-75. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226501.6426
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы