Фундаментальные аспекты окисления углеводородов в условиях гомогенного катализа соединениями непереходных металлов: эксперимент и моделирование (2 этап)

В ходе выполнения проекта в 2023 году будут получены новые данные о реакционной способности и каталитической активности соединений непереходных металлов II группы (этилгексаноатов и краун-эфирных комплексов Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd) в реакциях окисления этилбензола. Будут выявлены общие закономерности процессов окисления этилбензола, определены оптимальные условия и характеристики процесса (конверсия сырья и селективность по гидропероксиду), выявлены наиболее эффективные катализаторы окисления этилбензола. Установлены пути образования и расходования основных и побочных продуктов окисления этилбензола. На основе квантово-химических расчетов будут получены структуры промежуточных комплексов этилбензола и продуктов его окисления с катализаторами (соединениями Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd), предложен механизм реакций окисления этилбензола. Будет построена модель кинетики каталитического окисления этилбензола на основе полученных нами экспериментальных данных. С помощью кинетического моделирования будут интерпретированы результаты экспериментов и обоснована кинетическая схема рассматриваемого процесса. В результате решения обратной кинетической задачи будут определены параметры аррениусовских зависимостей констант скоростей элементарных реакций процесса. Для каждого найденного в результате решения обратной кинетической задачи параметра будет рассчитан интервал неопределенности. В универсальной моделирующей программе UniSim Design будет разработана модель химико-технологического процесса окисления изопропилбензола – цифровой двойник. Цифровой двойник процесса окисления изопропилбензола будет включать в себя полную технологическую схему в том виде, в котором данный процесс реализован на производстве. В результате вычислительных экспериментов на цифровом двойнике будут определены условия процесса, соответствующие наибольшей производительности процесса и наименьшей себестоимости 1 кг произведенного гидропероксида изопропилбензола. Полученные данные позволят расширить фундаментальные представления о свойствах, реакционной способности и каталитической активности соединений непереходных металлов в окислительных реакциях, а также предложить химической технологии ряд новых катализаторов. Результаты научных исследований могут быть использованы в качестве методологической основы для решения вопросов управления процессами окисления изопропилбензола и этилбензола в присутствии высокоэффективных катализаторов и подбора катализаторов и их смесей с прогнозируемой эффективностью. По результатам научных исследований будут разработаны практические рекомендации по использованию соединений непереходных металлов в качестве эффективных катализаторов окисления алкилароматических соединений в соответствующие гидропероксиды. По результатам выполнения проекта в 2023 году планируется опубликовать 2 статьи.