Jste zde: unipetrol.cz > CZ > Výzkum > Katalyzátory
velikost písmen:AAA
 
 

Katalyzátory

VÚAnCh se detailně zabývá vývojem a výzkumem výroby a využití dvou rozdílných skupin katalyzátorů - syntetických zeolitů a metalocenů.

Zeolitové katalyzátory

Katalýza chemických reakcí zeolitickými katalyzátory se uplatňuje při rafinaci ropy (fluidní krakování), velkotonážních chemických procesech z oblasti acidobazické i redox katalýzy (syntéza kumenu, ethylbenzenu, p-xylenu, Beckmannův přesmyk, transformace fenolu na hydrochinon a katechol a propylenu na propylenoxid) i v syntéze malotonážních speciálních chemikálií pro farmaceutické a kosmetické účely.

Syntetické zeolity (a obecně molekulová síta), na rozdíl od zeolitů přírodních pro katalýzu nevhodných, mají přesně určené chemické složení i strukturu volného objemu, ve kterém jsou umístěna aktivní centra. Tento volný objem s kanály o definovaném rozměru a architektuře, odlišné pro různé typy zeolitů (např. Beta, ZSM-5, MCM-22 atd.), určuje reakční prostor pro danou reakci. Kanálovým prostorem mohou difundovat pouze molekuly určité velikosti a tvaru, čímž lze významně ovlivnit průběh katalytické reakce ve prospěch žádaného produktu.

Další výhodou zeolitů je existence silně kyselých katalytických center pevně vázaných ke struktuře zeolitu, takže aplikace zeolitů umožňuje odstranit problémy vznikající s likvidací odpadních homogenních kyselých katalyzátorů (např. klasických Friedel-Craftsových katalyzátorů). Relativně dlouhá životnost a opakovaná regenerovatelnost zeolitů výrazně snižuje výrobní náklady. Obecně aplikace zeolitů v řadě procesů vede k větší efektivitě využití surovin (díky selektivitě katalyzátoru), minimalizaci tvorby odpadů a snížení energetické náročnosti (vysoká aktivita katalyzátorů umožňuje použít nižší reakční teplotu a tlak).

V současné době se zeolity nebo příbuzné typy molekulových sít využívají ve více než 40 % chemických procesů pracujících s heterogenními katalyzátory.

Příklad struktury zeolitu ZSM-5:

  • ​​trojrozměrná kanálová struktura
  • přímý kanál 5,3 x 5,6 Å,
  • sinusoidální kanál 5,1 x 5,5 Å

 

VÚAnCh se výzkumem syntéz a aplikací zeolitů intenzivně zabývá od roku 1998. Podařilo se vyvinout originální postupy syntéz různých typů zeolitů plně srovnatelných se zeolity vyráběnými předními světovými producenty. Získané zkušenosti i přístrojové vybavení umožňují VÚAnCh nejen zeolity připravovat v laboratorním a poloprovozním měřítku, ale i charakterizovat jejich fyzikálně-chemické vlastnosti a studovat na vybraných procesech jejich katalytickou aktivitu.

VÚAnCh se mimo jiné účastnil projektu AMMONORE (Advanced nanostructured metal/metal-oxo/matrix catalysts for redox processes. Application for NOx reduction to nitrogen) spolufinancovaného z prostředků EU prostřednictvím pátého rámcového programu, jehož koordinátorem byl Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR.

Metalocenové katalyzátory

Katalyzátory metalocenového typu umožňují za přítomnosti kokatalyzátoru polymeraci i kopolymeraci ethylenu a vyšších -olefinů, polymeraci norbornenu, kopolymeraci 1,5-hexadienů, polymeraci vinyletherů a isobutylenu a v neposlední řadě styrenu na vysoce stereoregulární syndiotaktický polystyren. Jako příklad jsou na následujících obrázcích znázorněny struktury CGC katalyzátoru (ansa- cyklopentadienylamido sloučeniny kovu ze 4. skupiny přechodové řady prvků) vhodného pro kopolymeraci ethylenu se styrenem a monocyklopentadienylové sloučeniny titanu pro polymeraci styrenu na syndiotaktický polystyren.

 

Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. se vývojem výroby a aplikacemi těchto katalyzátorů zabýval v rámci úkolu "Katalyzátory pro přípravu speciálních polymerů​" řešeného za finanční podpory ze státních prostředků prostřednictvím Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy prostřednictvím projektu "Centrum pro komplexní zpracování ropy".

 
 
 
Značky Skupiny ORLEN