Разработана новая методика синтеза изоалканов

Новости МирТесен

Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» при поддержке Российского научного фонда усовершенствовали процесс синтеза изоалканов — углеводородов, которые используют в качестве сырья для широкого спектра химической продукции, от топлив до косметических средств. В качестве катализатора они применили системы на основе фосфида никеля на носителе с добавлением цеолита SAPO-11, модифицированного бором. Это позволило значительно снизить температуру застывания продуктов изомеризации, а также повысить энергоэффективность процесса.

Изоалканы, также известные как изопарафины, представляют собой насыщенные углеводороды с разветвленной структурой, состоящие исключительно из одинарных связей. Они образуются в процессе изомеризации нормальных алканов – насыщенных углеводородов, имеющих линейное расположение атомов углерода. Эти соединения характеризуются относительно низкой температурой кипения и повышенной устойчивостью к детонации. Изоалканы применяются в качестве высокооктановых добавок к топливам, для изготовления растворителей, а также в косметической и фармацевтической отраслях.

Изоалканы, используемые в качестве сырья, получают, в том числе, из растительных масел посредством гидродеоксигенации (процесса удаления кислорода) и изомеризации (преобразования линейных алканов в разветвленные изомеры). Ограничением является высокая температура замерзания линейных алканов, которая может составлять до +20 °C, что затрудняет их применение в условиях российского климата. Сотрудники Института катализа СО РАН разработали способ одновременной гидродеоксигенации и изомеризации, используя в качестве добавки к катализатору на основе фосфида никеля SAPO-11 – силикоалюмофосфатного цеолита с одномерной структурой пор, который демонстрирует значительную активность и избирательность.

«Добавление SAPO-11 позволяет снизить температуру замерзания алканов до -20 °C, что открывает возможности для их использования в условиях низких температур. Полученные результаты соответствуют требованиям для промышленного внедрения продуктов переработки масел и жиров. В отличие от альтернативных катализаторов на основе сульфидов, для поддержания активности не требуется добавление серы, что является значительным преимуществом с точки зрения экологической безопасности. Кроме того, возможно одновременное удаление кислорода и изомеризацию, что способствует повышению энергоэффективности процесса, — отмечает автор исследования, научный сотрудник Отдела тонкого органического синтеза ИК СО РАН к.х.н. Иван Шаманаев. Он также указывает, что бор в составе системы позволяет деликатно регулировать кислотность катализатора, уменьшая влияние нежелательных реакций, приводящих к потерям целевого продукта.

Для получения алканов в качестве исходного сырья исследователи выбрали метилпальмитат, который состоит из остатков пальмитиновой кислоты. В случае увеличения объемов производства, его можно заменить отработанными пищевыми маслами. В дальнейшем планируется провести испытания катализатора в условиях пилотного проекта, предварительно получив его в гранулированной форме.

Работы выполнены при поддержке РНФ (грант № 23-13-00151).