Научный отчет Института нефтехимии и катализа РАН

1. Катализатор транс-алкилирования бензола диэтилбензолами в этилбензол в жидкой фазе.

Разработан новый перспективный для промышленного внедрения катализатор алкилирования бензола диэтилбензолами в жидкой фазе, представлящий собой кристаллический микро-мезопористый алюмосиликат, гранулы которого состоят из единых сростков цеолита типа FAU в Н⁺-форме. Способ приготовления такого катализатора включает стадии синтеза гранулированного цеолита, обмена катионов Na⁺ на Н⁺ (до содержания Na₂O не более 0,5% мас.) и термообработки при 540^oС в атмосфере воздуха. На основе этого катализатора разработан процесс трансалкилирования бензола диэтилбензолами при следующих значениях режимных параметров: давление 2,5-3,0 МПа, температура
220-240^oС, мольное соотношение бензол/диэтилбензолы - 5,5/1. В таких условиях конверсия смеси диэтилбензолов составляет 85,0%, а селективность по этилбензолу 92,0-95,0%. Наработаны 5 кг нового катализатора, который прошел успешные испытания на пилотной установке НТЦ в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез". По результатам пилотных испытаний выданы исходные данные в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез" для разработки регламента и ТУ на наработку опытно-промышленной партии нового катализатора.

2. Разработка модели для реакции алкилирования бензола этиленом

Разработана нестационарная двухфазная диффузионная модель для реакции алкилирования бензола этиленом на цеолитном катализаторе ЦСК-5, учитывающая протекание химических реакций на зерне катализатора, непрерывный перенос тепла и вещества конвективными потоками в газовой фазе, диффузионный перенос тепла по “скелету” катализатора, а также тепломассообмен между твердой и газовой фазами. С помощью математической модели проведен вычислительный эксперимент для шестислойного реактора алкилирования и показано, что давление в реакторе и температура на входе в первый слой практически не влияют на режимные показатели. Установлено, что при моделировании адиабатического ректора алкилирования необходимо учитывать теплопотери в атмосферу через стенки реактора, поскольку такое описание позволяет более точно качественно и количественно воспроизвести изменение температуры во всех слоях в ходе работы промышленного реактора. Проведена оптимизация процесса и показано, что для суммарных нагрузок по бензолу 160-180 т/ч возможна реализация процесса с выходом этилбензола не ниже 18 т/ч при избирательности по целевому продукту порядка 92% мас.

3. Синтез и исследование оптически активных катализаторов

Впервые получены энантиомерно обогащенные (максимальный оптический выход 81% ее) тетрадентатные алкилхлоридные комплексы СрСр*ZrRCl с хиральным центром на атоме циркония в реакции СрСр*ZrС1₂ с RLi (R=Et, n-Bu). На основании сравнения расчетных и экспериментальных значений диастереомерных эффектов химических сдвигов метиленовых протонов при a-атоме углерода, непосредственно связанного с атомом Zr, предложена абсолютная конфигурация комплекса.

Обнаружено, что реакция триметилалюминия с гексеном-1 под действием оптически активного катализатора бис-(1-неоментилинденил)цирконий дихлорида (СрСр*ZrRС1) проходит с образованием продуктов карбоалюминирования с высокой энантиоселективностью (R-конфигурация хирального центра, 73% ее), а замена А1Ме_З на А1Еt₃ в данной реакции приводит к инверсии образующегося центра с получением соединений S-конфигурации (68% ее), что, вероятно, обусловлено разницей в заселенности конформеров каталитически активных комплексов Zr, содержащих в координационной сфере атома циркония молекулы триметилалюминия или триэтилалюминия.