В роботі вивчено активність бінарних мідь-вольфрам оксидних каталізаторів в реакції перетворення етанолу. Встановлено, що основним продуктом перетворення етанолу на вивчених каталізаторах є оцтовий альдегід. Знайдено, що каталізатори, багаті міддю, активні в реакції утворення вуглекислого газу в той час, як зразки, багаті вольфрамом, активні в реакції утворення етилену. Показано, що найбільшу активність в реакції освіти оцтового альдегіду володіє каталізатор складу Cu: W = 3: 7.

Анотація наукової статті з хімічних наук, автор наукової роботи - Агаева Камаля Хебар гизи, Ахмедова Ирада Джавід гизи, Багиев Вагіф Лачін Огли


CONVERSION OF ETHANOL OVER BINARY Cu-W-O CATALYSTS

The activity of binary copper-tungsten oxide systems in the ethanol conversion reaction was studied. It was established that acetaldehyde is the main product of ethanol conversion over the studied catalysts. It has been found that copper rich catalysts are active in a carbon dioxide formation reaction, while tungsten rich samples are active in an ethylene formation reaction. It was shown that the catalyst of the composition Cu: W = 3: 7 has the highest activity in the reaction of formation of acetic aldehyde.


Область наук:
  • хімічні науки
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал: Проблеми сучасної науки і освіти

    Наукова стаття на тему 'АКТИВНІСТЬ МЕДЬ-Вольфрам оксидних КАТАЛІЗАТОРІВ В РЕАКЦІЇ ОКИСЛЕННЯ ЕТАНОЛУ'

    Текст наукової роботи на тему «АКТИВНІСТЬ МЕДЬ-Вольфрам оксидних КАТАЛІЗАТОРІВ В РЕАКЦІЇ ОКИСЛЕННЯ ЕТАНОЛУ»

    ?АКТИВНІСТЬ МЕДЬ-Вольфрам оксидних КАТАЛІЗАТОРІВ В РЕАКЦІЇ ОКИСЛЕННЯ ЕТАНОЛУ Агаева К.Х.1, Ахмедова І.Д.2, Багиев В.Л.3 Em ail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    'Агаева Камаля Хебар гизи - докторант;

    2Ахмедова Ирада Джавід гизи - старший науковий співробітник;

    3Багіев Вагіф Лачін огли - доктор хімічних наук, професор, хіміко-технологічний факультет, Азербайджанський державний університет нафти і промисловості, м Баку, Азербайджанська Республіка

    Анотація: у роботі вивчена активність бінарних мідь-вольфрам оксидних каталізаторів в реакції перетворення етанолу. Встановлено, що основним продуктом перетворення етанолу на вивчених каталізаторах є оцтовий альдегід. Знайдено, що каталізатори, багаті міддю, активні в реакції утворення вуглекислого газу в той час, як зразки, багаті вольфрамом, активні в реакції утворення етилену. Показано, що найбільшу активність в реакції утворення оцтового альдегіду володіє каталізатор складу Cu: W = 3: 7.

    Ключові слова: етанол, оцтовий альдегід, бінарні каталізатори, оксид вольфраму, оксид міді.

    CONVERSION OF ETHANOL OVER BINARY Cu-W-O CATALYSTS Aghayeva K.Kh. \ Akhmadova I.J.2, Baghiyev V.L.3

    'Aghayeva Kamala Kheybar gysy - Phd Student;

    2Akhmadova Irada Javid gysy - Senior Researcher;

    3Baghiyev Vagif Lachin ogly - Doctor of Chemical Science, Professor, CHEMICAL ENGINEERING DEPARTMENT, AZERBAIJAN STATE OIL AND INDUSTRY UNIVERSITY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN

    Abstract: the activity of binary copper-tungsten oxide systems in the ethanol conversion reaction was studied. It was established that acetaldehyde is the main product of ethanol conversion over the studied catalysts. It has been found that copper rich catalysts are active in a carbon dioxide formation reaction, while tungsten rich samples are active in an ethylene formation reaction. It was shown that the catalyst of the composition Cu: W = 3: 7 has the highest activity in the reaction of formation of acetic aldehyde.

    Keywords: ethanol, acetaldehyde, binary catalysts, tungsten oxide, copper oxide.

    УДК 544.478.12

    Раніше нами було показано, що вольфрам оксидні каталізатори проявляють високу активність в реакціях перетворення етанолу в такі сполуки як оцтова кислота, ацетон і ін. [1,2]. Високою активністю в реакціях парціального окиснення органічних сполук мають каталізатори на основі оксидів міді [3-5]. У зв'язку з цим в даній роботі нами вивчено вплив добавок міді на активність вольфрам оксидних каталізаторів в реакції перетворення етанолу.

    Методика експерименту

    Змішані мідь вольфрам оксидні каталізатори різного складу готували методом співосадження з водних розчинів міді азотнокислого і амонію вольфрамовокіслого. Отриману суміш послідовно випарювали і висушували при 100-120 С, розкладали при 250 ° С до повного виділення оксидів азоту, а потім прожарюють при температурі 600 С протягом 10 годин. Таким чином, були синтезовані 9 каталізаторів з атомним відношенням елементів від Cu: W = 1: 9 до Cu: W = 9: 1. Активність синтезованих каталізаторів вивчали на проточній установці з трубчастим реактором в інтервалі температур 100-500 ° С. У реактор завантажували 5 мл досліджуваного каталізатора з зернового 1.0-2.0 мм і вивчали його активність в реакції перетворення етанолу. Етанол і продукти його перетворення визначали на хроматограф з полум'яно іонізаційним детектором на колонці довжиною 3м, заповненої спеціально обробленим сорбентом полисорб-1. Двоокис вуглецю визначали на хроматограф з детектором по

    теплопровідності і колонкою довжиною 3 метри заповненої Инзенский цеглою з нанесеним на нього вазеліновим маслом.

    Результати та їх обговорення.

    Проведені дослідження показали, що продуктами перетворення етанолу на мідь -вольфрам оксидних каталізаторах є етилен, оцтовий альдегід і вуглекислий газ. Як показали отримані результати розподіл продуктів перетворення етанолу сильно залежить як від температури реакції, так і від атомного співвідношення міді до вольфраму в складі каталізатора. Вплив температури реакції на виходи продуктів перетворення етанолу в якості прикладу показано на каталізаторі ^^ = 1: 9 (табл. 1). З таблиці 1 видно, що реакція перетворення етанолу на вивченому каталізаторі починається при температурі 2000С. з утворенням 3.6% оцтового альдегіду при 100% селективності. Як видно, подальше підвищення температури реакції призводить до утворення також і етилену ацетону і вуглекислого газу.

    Таблиця 1. Активність каталізатора складу 1: 9 в реакції перетворення етанолу

    Т, 0С Виходи,% Конверсія

    ТО2 C2H4 CH3CHO CH3COCH3

    150 0 0

    200 3,6 3,6

    250 0 0,3 16,8 17,1

    300 8 5,7 34,8 0 48,5

    350 17,2 10,6 46,8 1,5 76,1

    400 19,7 13 50,8 6 89,5

    450 24,2 16,5 46,8 3 90,8

    500 27,3 20,9 35,6 1,9 92

    З таблиці 1 видно, що з ростом температури реакції вихід оцтового альдегіду проходить через максимум при 400С. При цій температурі вихід оцтового альдегіду становить 50.8% при конверсії етанолу рівній 89.5%. Вихід ацетону також проходить через максимум з ростом температури реакції. При цьому найбільший вихід ацетону не перевищує 6% при 400С.

    Як видно з таблиці 1 з ростом температури реакції виходи етилену і вуглекислого газу зростають в усьому вивченому інтервалі температур. Найбільші виходи вуглекислого газу і етилену досягаються при 500С і відповідно рівні 27.3 і 20.9%.

    Конверсія етанолу на каталізаторі ^^ = 1: 9 як видно з таблиці 1 досягає близько 92%. Таким чином на підставі впливу температури реакції на перетворення етанолу можна сказати, що основним продуктом реакції перетворення етанолу є продукт дегідрування оцтовий альдегід.

    Активність мідь -вольфрам оксидних каталізаторів в реакції перетворення етанолу залежить також від атомного відносини міді до вольфраму в складі бінарного каталізатора. Залежність активності бінарних мідь -вольфрам оксидних каталізаторів в реакції перетворення етанолу при температурі 400 ° С від їх складу приведена на малюнку 1. Як видно з малюнка 1 залежність виходу основного продукту реакції оцтового альдегіду від атомного відносини міді до вольфраму має вигляд кривої з двома максимумами. Як видно максимальні виходи оцтового альдегіду спостерігаються на зразках ^^ = 3: 7 і ^^ = 6: 4. Аналогічні залежності виходу від складу каталізатора спостерігаються і для ацетону. Вихід же етилену з ростом вмісту міді в складі каталізатора знижується практично до нуля. Вихід продукту глибокого окислення етанолу вуглекислого газу з ростом вмісту міді в складі каталізатора спочатку злегка знижується, а потім починаючи з зразка ^^ = 3: 7 зростає до 24.6% на зразку ^^ = 9: 1.

    100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

    CO2 |C2H4 |CH3CHO CH3COCH3 |Конверсія

    0 2 4 6 8 10

    Атомне відношення міді до вольфраму

    Мал. 1. Залежність виходів продуктів реакції перетворення етанолу на Cu-W-О каталітичної

    системі. Т = 400 ° С

    Таким чином, на підставі проведених експериментів можна сказати, що продукти парціального перетворення етанолу, а саме оцтового альдегіду і ацетону, на каталізаторах, багатих або міддю, або вольфрамом. Також треба відзначити, що каталізатори, багаті міддю, активні в реакції утворення вуглекислого газу, в той час як зразки, багаті вольфрамом, активні в освіті етилену.

    Список літератури / References

    1. Агаєва К. Х., Багиев В.Л. // Вплив складу вольфрам-молібден оксидних каталізаторів на їх активність в реакції окислення етанолу. ХХ! Всеросійська конференція молодих вчених-хіміків, тези доповідей. Нижній Новгород, 2018. С. 378.

    2. Агаева К. Х., Багиев В.Л. // Перетворення етанолу на бінарних Ti-W-O каталізаторах, Актуальні проблеми сучасної науки і освіти, Росія, 2017. № 31 (113). С. 18-23.

    3. Garbarino Gabriella, Riani Paola, Garcia Maria Villa, Finocchio Elisabetta, Escribano Vicente Sanchez, Busca Guido. // A study of ethanol dehydrogenation to acetaldehyde over copper / zinc aluminate catalysts, Catalysis Today, 2019. Volume 330. Pages 121-130.

    4. Shelepova E.V., Ilina L.Yu., Vedyagin A.A. // Theoretical predictions on dehydrogenation of methanol over copper-silica catalyst in a membrane reactor, Catalysis Today, 2019. Volume 331. Pages 35-42.

    5. Nauert S., Schax F., Limberg С., Notestein J. // Cyclohexane oxidative dehydrogenation over copper oxide catalysts. Journal of Catalysis. Volume 341, 2016. Pages 180-190.


    Ключові слова: ЕТАНОЛ / оцтового альдегіду / бінарних каталізатором / ОКСИД вольфраму / ОКСИД МЕДИ / ETHANOL / ACETALDEHYDE / BINARY CATALYSTS / TUNGSTEN OXIDE / COPPER OXIDE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити