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.
стр.
|