Конверсия 2,3-бутандиола на фосфатных катализаторах

В настоящее время переработка биомассы в ценные продукты химической промышленности приобретает все большее значение в связи с истощением запасов углеводородного сырья. Предполагается, что в ближайшие 20 - 30 лет доля процессов на основе возобновляемого сырья в общем химическом производстве значительно увеличится, а потребность в разработке биотехнологий будет расти. Это в полной мере относится к процессу получения 2,3-бутандиола, который является продуктом переработки биомассы. Бутандиол находит применение как растворитель, эфиры этого спирта могут быть использованы в фармацевтических и косметических отраслях. Однако наибольший интерес представляют продукты дегидратации 2,3-бутандиола – метилэтилкетон (МЭК) и бутадиен-1,3. МЭК широко используется как органический растворитель, а также как промежуточный продукт в синтезе метилэтилкетон пероксида. Бутадиен является мономером в производстве различных синтетических каучуков: полибутадиеновых, бутадиен-стирольных, бутадиен-нитрильных и др. Промышленные способы получения МЭК и бутадиена различны, но для обоих веществ в качестве источника сырья используют С4-фракцию продуктов нефтепереработки. В связи с этим большое значение приобретает поиск альтернативных способов получения МЭК и бутадиена. Это обусловливает актуальность данной работы, направленной на разработку способа каталитического синтеза МЭК и бутадиена из 2,3-бутандиола и создание высокоэффективного твердого катализатора этого процесса. В настоящее время в качестве кислотных катализаторов дегидратации 2,3 бутандиола используют цеолиты, гетерополикислоты, а также различные оксиды. Главным недостатком данных систем является их низкая селективность по бутадиену (для цеолитных катализаторов), высокая стоимость (редкоземельные оксиды), а также низкая стабильность каталитической активности во времени в результате быстрой дезактивациию, поэтому поиск более дешевого и эффективного катализатора процесса дегидратации 2,3-бутандиола является важной задачей. К перспективным катализаторам дегидратации относятся фосфаты различных металлов. Эти каталитические системы характеризуются высокой кислотностью и термостабильностью, они известны как эффективные катализаторы различных процессов, в том числе дегидратации спиртов и сахаров. Все это позволяет предположить, что они будут иметь высокую активность в дегидратации 2,3 бутандиола. Для исследования выбраны фосфаты алюминия, бора, циркония, титана и ниобия, которые зарекомендовали себя как активные и селективные катализаторы дегидратации спиртов.