НОВОСИБИРСКИЕ ХИМИКИ —
ЛАУРЕАТЫ ПРЕСТИЖНОЙ
АКАДЕМИЧЕСКОЙ ПРЕМИИ

Премии академика А.Баландина, основателя научной школы в области катализа, автора мультиплетной теории катализа, удостоены доктор химических наук Тамара Андрушкевич, кандидаты химических наук Валентина Бондарева и Галина Попова из Института катализа СО РАН за цикл работ "Гетерогенно-каталитическое окисление основных органических соединений в карбоновые кислоты: механизм, кинетика, дизайн катализаторов". Премия присуждается один раз в три года за лучшие работы в области катализа.

Людмила Юдина
"НВС"

Многие годы авторы ведут исследования в данном направлении. Результаты изложены почти в шестидесяти статьях, материалах многих конференций, симпозиумов и конгрессов, защищены авторскими свидетельствами и патентами.

О содержании и достоинствах работы — разговор с заведующей лабораторией гетерогенного селективного окисления, доктором химических наук Т.Андрушкевич.

— Тамара Витальевна, из многих работ, выдвинутых на соискание премии им. А.Баландина, выбрана ваша. Удалось осуществить новые подходы в решении проблем?

— Представленный цикл — это разработка эффективных способов каталитического гетерофазного синтеза карбоновых кислот — акриловой, муравьиной и никотиновой из акролеина, формальдегида и 3-метилпиридина, соответственно. Эти кислоты — ценные химические продукты, они широко используются в производстве полимеров, химических волокон, душистых веществ, лекарственных препаратов, во многих других органических синтезах.

— А каковы же современные промышленные методы их синтеза?

— Дело в том, что в России промышленных производств этих кислот, кроме акриловой, сейчас нет. Способ получения акриловой кислоты, разработанный в Институте катализа много лет назад, является традиционным и отличается от зарубежных только химическим составом катализатора. Что касается муравьиной и никотиновой кислот, то это принципиально новые технологии. Существующие зарубежные производства — жидкофазные многостадийные процессы с большим количеством вредных стоков и отходов. Гетерофазные способы получения кислот, впервые предложенные нами, недефицитны по сырью, отличаются простотой технологии, низкой энергоемкостью, легкостью выделения продуктов. И что особенно важно — отсутствием жидких стоков, вредных газовых выбросов и твердых отходов. Достоинства способа оценили и за рубежом. Лицензию на получение никотиновой кислоты закупила у Института катализа одна германская фирма.

— Чем же определяется эффективность гетерофазных способов?

— В первую очередь — подбором катализаторов. Как теоретическую основу конструирования высокоселективных катализаторов мы использовали положение о промежуточном химическом взаимодействии реактантов и катализатора и об энергии связи промежуточных соединений, как основном факторе, определяющем скорость и направление протекания реакции.

Впервые представление об оптимальной величине энергии промежуточного взаимодействия для решения задач предвидения каталитического действия в форме принципа энергетического соответствия мультиплетной теории катализа предложил именно А.Баландин. Далее этот подход последовательно и плодотворно развивался в работах академика Г.Борескова, главным образом, в окислительном катализе.

Мы исследовали механизм окисления альдегидов и 3-метилпиридина на ряде оксидных систем, определили структуру промежуточных соединений, их реакционную способность и кинетику превращения в конечные продукты и установили зависимость направления превращения промежуточных соединений от энергии связи их с активными центрами катализатора. Механизм образования кислот оказался аналогичным — через промежуточные соединения одного и того же типа и через одну и ту же последовательность их превращения.

Исходя из условия оптимальности энергии связи интермедиатов с активными центрами, мы сформулировали принципы подбора катализаторов для синтеза карбоновых кислот окислением органических соединений основного типа, каковыми являются альдегиды и гетероциклы. Предложенные в соответствии с этими принципами химические композиции стали основой промышленных катализаторов для получения перечисленных кислот.

— Работу можно было считать завершенной?

— Определенный ее этап. Следующий, длительный и трудоемкий период — разработка технологичного способа приготовления катализаторов с заданными характеристиками: пористой структурой, поверхностью, прочностью, размером и формой гранул. Здесь большой вклад внесли другие подразделения института, в первую очередь — лаборатория приготовления катализаторов и опытно-химический цех.

Для всех реакций на катализаторах, удовлетворяющих промышленным требованиям по перечисленным характеристикам, в широком интервале условий были выполнены детальные кинетические исследования. На основании кинетических уравнений методом математического моделирования рассчитаны оптимальные режимы проведения реакции, проведены моделирование процессов и испытания опытных образцов в трубках, представляющих элементы промышленных реакторов.

— Что показали испытания?

— Хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных. Получены выходы акриловой кислоты — 95%, муравьиной — 83%, никотиновой — 82%.

— И какой следующий шаг?

— Промышленная реализация разработанных технологий. Сделано уже немало. В частности, в Новосибирске, на АО "Химпласт" налаживается промышленное производство никотиновой кислоты мощностью 500 т в год. Готовится пуск первой очереди. Как всегда — проблем множество. Хочется верить, что они не на очень длительный срок отодвинут полную реализацию нашей разработки в промышленном варианте.

* * *

Мы беседовали с Тамарой Витальевной, а март уже стучался в окно яркими солнечными лучами и музыкой капели. Значит, не за горами день, в который полагается славить и воспевать женщин. Особенно, если для этого есть веские основаниz.

На снимках: Т.Андрушкевич, В.Бондарева, Г.Попова, удостоенные академической премии им. А.Баландина.