Разработка новых эффективных каталитических систем для создания ресурсосберегающей технологии селективного восстановления фурфурола

Проект направлен на разработку новых эффективных каталитических систем для создания ресурсосберегающей технологии селективного восстановления фурфурола до фурфурилового спирта. В настоящий момент развитие методов переработки биомассы, в том числе целлюлозосодержащей, является актуальным и позволяет не только решить проблему утилизации отходов, но и получить новые углеводородсодержащие источники для последующего синтеза различных органических соединений. Фурфурол является одним из наиболее важных продуктов переработки биомассы. Учитывая, что процесс гидрирования фурфурола является затруднительным многостадийным процессом, включающим образование большого числа продуктов (фурфурилового спирта, тетрагидрофурфурилового спирта, тетрогидрофурана, фурана и др.), актуальным является синтез и подбор каталитической системы для селективного проведения процесса. В рамках проекта будет выполнен подбор катализаторов, которые могут использоваться в качестве каталитической системы для синтеза фурфурилового спирта, имеющего широкое практическое применение. Фурфуриловый спирт является важным исходным сырьем для полимерной промышленности, и прежде всего, для производства фурановых смол. Кроме того, он применяется в качестве растворителя, вкусовых добавок и ароматизаторов, полупродукта синтеза фармацевтических препаратов. Фурфуриловый спирт вместе с окислителем также используется как топливо для ракет. В рамках данного проекта впервые будет выполнен синтез катализаторов на основе благородных металлов (Pd, Pt, Ru), с использованием модифицирующих добавок (введение второго металла, обработка органическими и неорганическими основаниями). В качестве носителя, для синтезируемых каталитических систем впервые будут исследованы различные типы сверхсшитого полистирола, различающиеся удельной поверхностью, пористостью и функциональными группами. Разработанные каталитические системы будут исследованы с применение физико-химических методов (ИК-Фурье спектроскопия, низкотемпературная адсорбция азота, рентгено-фотоэлектронная спектроскопия, малоугловое рентгеновское рассеяние, просвечивающая электронная микроскопия). Жидкофазное каталитическое гидрирование фурфурола в присутствии разработанных катализаторов будет проводиться при варьировании таких параметров процесса, как температура, давление водорода, интенсивность перемешивания, количества катализатора и субстрата. Научная идея проекта заключается в выявлении корреляции между структурой катализатора и его свойствами. Кроме того будет предложена гипотеза механизма влияния модифицирующих добавок каталитической системы на селективность гидрирования фурфурола до фурфурилового спирта.В отличие от существующих решений, используемых в химической промышленности, данная разработка по гидрированию фурфурола является экологически безопасной и малоотходной. Основные планируемые характеристики процесса: конверсия по фурфуролу (<90%), селективность по основному продукту процесса (<95%), температура в реакционном объеме и давление (от 100 до 150°C и от 40 до 70 атм.), степень перемешивания взаимодействующих фаз (от 500 до 1500 оборотов в минуту).