Одержання акрилової кислоти альдольною конденсацією оцтової кислоти з формальдегідом у присутності B–P–W–V–Oх каталізаторів на мезопористих носіях

  • I. I. Shpyrka Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • R. V. Nebesnyi Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • Z. G. Pikh Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • V. V. Sydorchuk Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, м. Київ
  • S. V. Khalameida Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, м. Київ
  • O. V. Tsymbalista Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • K. R. Khoma Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
Ключові слова: акрилатні мономери; гетерогенний каталіз; тверді каталізатори; метод просочення

Анотація

Досліджено вплив різних типів мезопористих носіїв для B–P–W–V–Oх каталізаторів, а саме: SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2-TiOта Al2O3 на їх ефективність у процесі альдольної конденсації оцтової кислоти з формальдегідом з утворенням акрилової кислоти. Каталізатори готували методом просочення носія насиченим розчином компонентів активної фази. Каталітичні підготовано одержаних каталізаторів досліджено в реакції альдольної конденсації оцтової кислоти з формальдегідом у температурному діапазоні від 573 до 673 К, часі контакту 8 с за еквімолярного співвідношення вихідних реагентів. Встановлено вплив умов здійснення процесу (температури та часу контакту) на параметри процесу конденсації оцтової кислоти з формальдегідом; визначено оптимальні умови здійснення процесу. Оптимальними умовами здійснення процесу конденсації оцтової кислоти з формальдегідом в акрилову кислоту є температура 648 К та час контакту 8 с на каталізаторі з використанням носія TiOанатаз з TiO(OH). У зазначених умовах вдалося досягти виходу акрилової кислоти 49 % за селективності її утворення 94 % та конверсії оцтової кислоти 52 %. Показано, що каталізатори на основі носіїв різної природи з розміром пор близько 10 нм дає змогу одержувати акрилову кислоту з високим виходом та селективністю. Водночас, вихід цільового продукту, як і селективність його утворення під час використання різних носіїв, відрізняється, що свідчить про вплив природи носія на каталітичні властивості.

Біографії авторів

I. I. Shpyrka, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

аспірант, кафедра технології органічних продуктів

R. V. Nebesnyi, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, пров. науковий співробітник, кафедра технології органічних продуктів

Z. G. Pikh, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

д-р хім. наук, професор, завідувач кафедри технології органічних продуктів

V. V. Sydorchuk, Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, м. Київ

канд. хім. наук, пров. науковий співробітник

S. V. Khalameida, Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, м. Київ

канд. хім. наук, ст. науковий співробітник

O. V. Tsymbalista, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

магістрант, кафедра технології органічних продуктів

K. R. Khoma, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

магістрант, кафедра технології органічних продуктів

Посилання

Bailey, O. H., Montag, R. A., & Yoo, J. S. (1992). Methacrylic acid synthesis. Applied Catalysis A: General, 88(2), 163–177. https://doi.org/10.1016/0926-860X(92)80213-V
Cuncun, Zuo, Yaping, Li, Chunshan, Li, Shasha, Cao, Haoyu, Yao, & Suojiang Zhang. (2015). Thermodynamics and separation process for quaternary acrylic systems. AlChE J, 62, 228–240. https://doi.org/10.1002/aic.15015.
Danner, H., Ürmös, M., Gartner, M., & Braun, R. (2008). Biotechnological Production of Acrylic Acid from Biomass. Applied Biochemistry and Biotechnology, 70, 887–894. https://doi.org/10.1007/BF02920199.
Killian Flégeau, Richard Pace, Hélène Gautier, Gildas Rethore, Jerome Guicheux, Catherine Le Visage, & Pierre Weiss. (2017). Toward the development of biomimetic injectable and macroporous biohydrogels for regenerative medicine. Advances in Colloid and Interface Science. https://doi.org/10.1016/j.cis.2017.07.012.
Li, X., & Zhang, Y. (2016). Highly Efficient Process for the Conversion of Glycerol to Acrylic Acid via Gas Phase Catalytic Oxidation of an Allyl Alcohol Intermediate. ACS Catalysis, 6, 143–150. https://doi.org/10.1021/acscatal.5b01843.
Mamoru Ai, Hideyuki Fujihashi, Sanae Hosoi, & Akiyo Yoshida. (2003). Production of methacrylic acid by vapor-phase aldol condensation of propionic acid with formaldehyde over silica-supported metal phosphate catalysts. Applied Catalysis A: General, 252(1), 185–191. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(03)00449-6
Nebesnyi, R. V., Pikh, Z. H., Ivasiv, V. V., Sydorchuk, V. V., Shpyrka, I. I., & Lapychak, N. I. (2016). Pidvyshchennia efektyvnosti b2o3–p2o5–wo3–v2o5/sio2 katalizatora protsesu aldolnoi kondensatsii otstovoi kysloty z formaldehidom hidrotermalnoiu obrobkoiu nosiia. Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika". Khimiia, tekhnolohiia rechovyn ta yikh zastosuvannia, 841, 113–118. [In Ukrainian].
Nebesnyi, R., Ivasiv, V., Dmytruk, Y., & Lapychak, N. (2013). Acrylic acid obtaining by acetic acid catalytic condensation with formaldehyde. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6/6(66), 40–42. [In Ukrainian].
Patent 0343319 US. (2014). Process for preparing acrylic acid with high space-time ield. Goebel M. BASF SE., filing date: 18.05.2013; publication date: 08.04.2014.
Patent 7553918 US. (2009). pH-sensitive polymer. Petereit, Hans-ulrich (Darmstadt, DE), Meier, Christian (Darmstadt, DE), Schultes, Klaus (Wiesbaden, DE) and others; assignee: Roehm GmbH & Co. KG (Darmstadt, DE), Universite de Montreal (Montreal, CA). – № 510371; filing date: 22.10.2002; publication date: 30.06.2009.
Patent 7563265 US. (2009). Apparatus for strengthening vertebral bodies. Murphy, Kieran P. J. (119 Beechdale Rd., Baltimore, MD, US); Assignee: Brinks Hofer Gilson & Lione. – № 594685; filing date: 16.06.2000; publication date: 21.07.2009.
Patent 7655706 US. (2010). Polymethylmethacrylate bone cement. Kühn, Klaus-dieter (Marburg, DE), Vogt, Sebastian (Erfurt, DE); assignee: Heraeus Kulzer GmhH (Hanau, DE). – № 447807; filing date: 06.06.2006; publication date: 02.02.2010.
Shashkova, V. T., Matveeva, I. A., Glagolev, N. N., Zarkhina, T. S., Cherkasova, A. V., Kotova, S. L., Timashev, P. S., & Solovieva, A. B. (2016). Synthesis of polylactide acrylate derivatives for the preparation of 3D structures by photo-curing. Mendeleev Communications, 26, 418–420. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2016.09.018.
Skubiszewska-Zieba, J., Khalameida, S., & Sydorchuk, V. (2016). Comparison of surface properties of silica xeroand hydrogels hydrothermally modified using mechanochemical, microwave and classical methods. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 504, 139–153. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2016.05.066
Zhyznevskyy, V. M., Nebesnyy, R. V., Ivasiv, V. V., & Shybanov, S. V. (2010). Obtaining of acrylic monomers by gas-phased catalytic condensation of carbonyl compounds in gas phase. Reports of NAS Ukraine, 10, 114–118. [In Ukrainian].
Опубліковано
2018-06-27
Як цитувати
Shpyrka, I. I., Nebesnyi, R. V., Pikh, Z. G., Sydorchuk, V. V., Khalameida, S. V., Tsymbalista, O. V., & Khoma, K. R. (2018). Одержання акрилової кислоти альдольною конденсацією оцтової кислоти з формальдегідом у присутності B–P–W–V–Oх каталізаторів на мезопористих носіях. Науковий вісник НЛТУ України, 28(6), 89-92. https://doi.org/10.15421/40280617
Розділ
Технологія та устаткування