Какое значение имеет катализ и катализаторы при нефтехимических синтезах?
Велика роль катализа в осуществлении новых процессов нефтехимического синтеза. Крупнейшим успехом в этом направлении надо признать получение синтетического каучука из этанола, осуществленным С.В.Лебедевым в 1920-х годах. В основе этого способа лежит получение важнейшего мономера синтетического каучука – дивинила – путем каталитического превращения этанола на сложных многокомпонентных оксидных катализаторах. Трудность осуществления процесса заключалась в его многостадийности и возможности протекания большего числа вредных побочных реакций. Благодаря разработке катализатора, выполняющего ряд каталитических функций при строгом регулировании скоростей отдельных стадий, удалось достигнуть высокого выхода дивинила.
Тесно связано с катализом и все дальнейшее развитие производства синтетического каучука. С помощью катализаторов, представляющих собой фосфорную кислоту на силикагеле или других носителях, стало возможным производить этиловый спирт гидратацией этилена, содержащегося в отходящих газов нефтепереработки, при давлении 7-8 МПа и температуре 550-570К
Позднее был реализован более экономичный способ получения дивинила каталитическим дегидрированием бутана и бутилена на хромооксидных катализаторах при температуре 770-920К. Наиболее перспективным окислительное дегидрирование бутилена на висмут-молибденовым, железосурьмяном или оловосурьмяном оксидных катализаторах при 770-820К. Благодаря окислению отщепляемого водорода процесс окислительного дегидрирования экзотермичен и степень дегидрирования не ограничивается условиями равновесия. На специальных катализаторах можно осуществлять и прямое окислительное дегидрирование бутана до дивинила.
С помощью каталитических процессов получаются и все остальные мономеры, используемые для производства синтетических каучуков (изопрен, стирол, изобутилен и др)
Ц
енной
особенностью катализаторов полимеризации
является стереоспецифичность. Подбор
катализатора позволяет из различных
возможных структур полимерной цепи,
образующихся при последовательном
встраивании мономера, реализовать
желаемую, т. е. достичь требуемых свойств
продукта. Стереорегулирование достигается
благодаря определенному пространственному
расположению лигандов вокруг переходного
металла, определяющему строгое
пространственное расположение молекулы
встраиваемого мономера.
Значение катализаторов и каталитических процессов в нефтепереработке и нефтехимии невозможно переоценить. Дело прежде всего в том, что нефть различных месторождений содержит обычно лишь от 5 до 20 % легкокипящих фракций, соответствующих бензину. Потребность же в бензине при современном развитии автомобильного и авиационного транспорта огромна. Кроме того, моторные топлива, отогнанные непосредственно из нефти, обычно получаются низкого качества. Применение же каталитического крекинга и риформинга в сочетании с другими современными методами переработки позволяет повысить выход высокооктановых бензинов до 75 % от массы нефти.