Разработка научных основ создания новых процессов селективного получения кислород- и серосодержащих органических соединений

Выявлен механизм взаимодействия метана и этилена с α-кислородом (Оα) на цеолите FeZSM-5. Окисление метана идет с отрывом водорода и образованием метоксильных и гидроксильных групп, в то время как окисление этилена осуществляется путем присоединения кислорода по двойной связи. Установлены закономерности, определяющие протекание реакций глубокого окисления. Показано, что скорость каталитических реакций на оксидах определяется двумя термодинамическими параметрами: теплотой адсорбции кислорода - QO₂ и теплотой реакции - QR. Получен универсальный БЭП-параметр Quni = QR - QO₂, который позволяет описать единой зависимостью скорость всех рассмотренных реакций газофазного окисления на всех оксидных катализаторах. Обнаружено протекание двух ранее не известных реакций: этиленоксида с этиленом с образованием бутаналя и фенола с ацетальдегидом с образованием о-винилфенола. Если 1-я реакция протекает только на поверхности Na-FeZSM-5 без десорбции продукта с поверхности, то 2-я осуществляется в газовой фазе на катализаторах Cr₂О₃/Al₂O₃. Практически важная реакция конденсации фенола с ацетальдегидом исследована в 2016 г. Лучший катализатор позволяет получать о-винилфенол со 100%-ной селективностью по фенолу и 87%-ной - по ацетальдегиду. Разработан метод создания иерархической структуры цеолита, позволяющий увеличить его мезопористость при сохранении объема микропор. Сочетание химического модифицирования и термопаровой активации позволяет увеличить активность в реакции гидроксилирования ароматического кольца N₂O в ~5 раз, а стабильность работы - в ~3 раза. Путем модифицирования формованных Fe - MFI-цеолитов рутением разработан катализатор, сочетающий не только высокую активность и селективность, но и способность к регенерации в более мягких условиях. Снижение температуры регенерации увеличивает время жизни катализатора. Установлены закономерности жидкофазного окисления закисью азота различных алкенов (циклических, алифатических, диенов), а также кетонизации различных диеновых каучуков с помощью закиси азота. Сопоставлена реакционная способность циклических алкенов, и установлено влияние цис-транс-изомерии на кинетику и механизм реакции. Показано, что газофазное окисление бутан-бутеновой фракции каталитического крекинга закисью азота в области 350 - 500°С протекает с образованием метилэтилкетона в качестве основного продукта с суммарной селективностью по альдегидам и кетонам ~90% и высокой производительностью. С использованием ненасыщенных поликетонов в качестве модифицирующего компонента разработаны эластомерные материалы с улучшенными характеристиками, представляющими практический интерес. Предложен новый метод получения метилэтилкетона путем конденсации ацетона с метанолом. Найденные катализаторы обеспечивают приемлемую с экономической точки зрения селективность превращения метанола и ацетона. Исследованы факторы, определяющие обратимую и необратимую дезактивацию катализатора, и предложен способ повышения стабильности работы катализатора. Разработаны способы каталитического превращения низших диалкилдисульфидов в более ценные продукты путем их газофазного взаимодействия с метанолом, тиофеном, бензолом. Оптимизация условий превращения диалкилдисульфидов с метанолом позволила достигнуть селективности по диалкилсульфидам 98 - 99%.