Разработка методов синтеза гомогенных катализаторов оксосинтеза бутиловых спиртов

1. Разработка методов синтеза гомогенных катализаторов оксосинтеза бутиловых спиртов

Михаил Дмитрушков
17 декабря 2018 г.

2. Актуальность

Доля бутиловых спиртов в мировой
химической промышленности
Тип производства
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Оксосинтез
Гидрирование
Селективный катализ
Биохимическое пр.
По данным neftegaz.ru
0
01.01.2014
01.01.2015
01.01.2016
бутиловые спирты
01.01.2017
01.01.2018
общая доля
Катализаторы оксосинтеза
2

3. Проблема

2,5
Rd
2
Стоимость, $/г
Катализаторы с высокой
эффективностью синтеза
имеют достаточно высокую
стоимость.
Отношение стоимости к
эффективности катализаторов
линия оптиума
1,5
1
Pd
0,5
Co
0
0
20
40
60
80
100
Эффективность, %
По данным www.chem.msu.su
Катализаторы оксосинтеза
3

4. Цель

Разработка гомогенных катализаторов оксосинтеза
бутиловых спиртов на основе металлорганических
соединений родия с эффективностью не ниже 80%
и стоимостью не более 1,55 $/г.
Катализаторы оксосинтеза
4

5. Техническое решение

Использование металлорганических
соединений родия для проведения
процесса оксосинтеза.
В качестве лигандов предложено
использовать трифенилфосфин, оксид
углерода (II).
Структурная формула предлагаемого
катализатора
Катализаторы оксосинтеза
5

6. Технические характеристики

Эффективность катализа
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
50°C
60°C
Rh(TFF)COCl
70°C
RhCl(OH)
80°C
Количество стадий синтеза
3
Доля чистого вещества до очистки
95%
Требование специального оборудования
Нет
Класс токсичности реактивов (макс.)
3
Минимальный/максимальный объем синтеза, г
50/12000
PdO
Катализаторы оксосинтеза
6

7. Экономические характеристики

Себестоимость соединения, $/г
1,18
Стоимость работ, $/г
0,5
Стоимость реактивов, $/г
0,41
Прочие затраты, $/г
0,28
Сравнение себестоимости соединений
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Rh(TFF)COCl
RhCl(OH)
Реактивы
Работа
PdO
Остальное
Катализаторы оксосинтеза
7

8. Аналоги

Гидроксокарбонил (трифенилфосфин) родия
Карбонилгидрид (трифенилфосфин) родия
Достоинства:
• 80% эффективность катализа
• Стойкость к каталитическим ядам
• Низкая себестоимость (~$1,41/г)
• Высокая селективность
Достоинства:
• 92% эффективность катализа
• Высокая селективность
• Устойчивость на воздухе
Недостатки:
• Неустойчивость на воздухе
• Наличие токсичных прекурсоров
• Сложность переработки отработанного
катализатора
Недостатки:
• Высокая стоимость синтеза (~$2,1/г)
• Наличие токсичных прекурсоров
• Сложность переработки отработанного
катализатора
• Нестойкость к каталитическим ядам
Катализаторы оксосинтеза
8

9. Достоинства и недостатки

Достоинства
• 88% эффективность синтеза
• Устойчивость на воздухе
• Стойкость к каталитическим ядам
• Низкая себестоимость (~$1,18/г)
• Отсутствие токсичных прекурсоров
• Высокая селективность
Недостатки
• Сложность переработки отработанного
сырья
• Сложность очистки препарата от
примесей прекурсоров
Катализаторы оксосинтеза
9

10. Итоги

• Разработана методика синтеза катализатора оксосинтеза бутиловых
спиртов с высокой каталитической активностью и себестоимостью в
пределах ожидаемого интервала.
• Себестоимость соединения ~$1,18 / г
• Проведены сравнительные исследования с соединениями других групп и
однотипными гомогенными катализаторами
• Эффективность катализа ~88%
Катализаторы оксосинтеза
10

11. План развития проекта

• Оптимизация условий синтеза катализатора
• Разработка методов очистки готового катализатора от примесей
прекурсоров
• Разработка экологичных методов переработки отходов производства,
содержащих родий и неиспользованный катализатор
Катализаторы оксосинтеза
11

12. Команда

Руководитель проекта:
Михаил Дмитрушков
Команда разработки:
Тимофей Савельев
Александр Павлов
Игорь Кашинин
Александр Трифонов
Аналитическая поддержка:
Николай Косин
Константин Пир
Информационная поддержка:
АНО «Информационные технологии»
ФГУП «Государственный экспертный центр»
Эксперты и консультанты
А. П. Давыдов
Катализаторы оксосинтеза
12

13. Спасибо за внимание!

Катализаторы оксосинтеза
13