ОКИСЛЕНИЕ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ КИСЛОРОДОМ В БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДЕ
Аннотация
Исследовано окисление кумола кислородом в барьерном разряде в условиях эффективного вывода продуктов реакции из реактора. Эксперименты проведены на установке с электрохимическим реактором с барьерным разрядом в проточном режиме. Результаты приведены в сравнении с ранее исследованным окислением бензола и толуола. Основными продуктами окисления кумола являются ацетофенон и диметилфенилкарбинол, суммарная селективность образования которых достигает 78%мас. Фенола и других соединений с гидроксильной группой в бензольном кольце в значимых количествах не обнаружено. Конверсия кумола в исследованном диапазоне температур варьирует от 1,0%мас. до 1,2%мас. В случае толуола основными продуктами являются крезолы, бензальдегид и бензиловый спирт (в сумме 77%мас.); при окислении бензола в основном образуется фенол (до 74%мас.), обнаружены двухатомные фенолы, в основном гидрохинон. На основании результатов исследований предложен вероятный механизм окисления ароматических углеводородов кислородом в барьерном разряде. Показано, что общее направление окисления ароматических углеводородов определяется вкладом двух процессов его окисления – с участием атомарного кислорода и по маршруту аутоокисления. Полученные данные позволяют обоснованно прогнозировать состав продуктов окисления кислородом различных ароматических углеводородов в условиях барьерного разряда. Выявленные закономерности позволяют разработать способы управления процессом окисления ароматических углеводородов в низкотемпературной плазме барьерного разряда на основе контроля температуры проведения процесса. Полученные результаты станут научной основой для разработки новых экологически чистых методов органического синтеза с участием ароматических соединений с использованием низкотемпературной неравновесной плазмы различных разрядов, в том числе барьерного, в соответствии с принципами «зеленой химии».
Для цитирования:
Лещик А.В., Очередько А.Н., Рябов А.Ю., Кудряшов С.В. Окисление алкилароматических соединений кислородом в барьерном разряде. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 8. С. 15-21. DOI: 10.6060/ivkkt.20246708.16t.
Литература
Gushchin A.A., Grinevich V.I., Kvitkova E.Y., Gusev G.I., Shutov D.A., Ivanov A.N., Manukyan A.S., Rybkin V.V. Gas discharges as a tool for cleaning gas and solution mediums and synthesis of inorganic materials. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 120-131 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6835j.
Arutyunov V.S. Oxidative conversion of natural gas. M.: Krasand. 2011. 590 p. (in Russian).
Samoilovich V.G., Gibalov V.I., Kozlov K.V. Physical chemistry of a barrier discharge. M.: MGU. 1989. 174 p. (in Russian).
Arutyunov V.S., Krylov O.V. Oxidative transformations of methane. M.: Nauka. 1998. 361 p. (in Russian).
Usachev N.Ya., Kharlamov V.V., Belanova E.P., Starostina T.S., Krukovsky I.M. Oxidative processing of light alkancs: state and prospects. Ross. Khim. Zhurn. 2008. V. 52. N 4. P. 22-31 (in Russian).
Ochered’ko A.N., Kudryashov S.V., Ryabov A.Yu., Leshchik A.V. Direct Oxidation of Benzene to Phenol in a Dielectric-Barrier Discharge Reactor. High Energy Chem. 2022. V. 56. N 4. P. 284-288. DOI: 10.1134/S0018143922040129.
Leshchik A.V., Ochered'ko A.N., Ryabov A.YU., Petrenko T.V., Kudryashov S.V. Effect of temperature on benzene and toluene oxidation in a barrier discharge. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 18-24 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.10t.
Kudryashov S.V., Ryabov A.Yu., Ochered'ko A.N. Oxidation of propane-butane mixture in the dielectric bar-rier discharge in the presence of liquid. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 3. P. 88-92 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20186103.5657.
Ryabov A.Y., Kudryashov S.V., Ochered’ko A.N., Mukusheva G. On the possible mechanism of propylene oxidation in dielectric barrier discharge. High Energy Chem. 2021. V. 55. N 4. P. 336-339. DOI: 10.1134/S0018143921040111.
Kudryashov S.V., Ryabov A.Yu., Sirotkina E.E., Shchegoleva G.S. Oxidation of cyclohexene in the presence of alkanes in a barrier discharge plasma. High Ener-gy Chem. 2003. V. 37. N 3. P. 184-186. DOI: 10.1023/A:1024103420667.
Kudryashov S., Ryabov A., Shchyogoleva G. A new approach to non-oxidative conversion of gaseous alkanes in a barrier discharge and features of the reaction mechanism. J. Phys. D: Appl. Phys. 2016. V. 49. P. 025205. DOI: 10.1088/0022-3727/49/2/025205.
Taatjes C.A., Osborn D.L., Selby T.M., Meloni G., Trevitt A.J., Epifanovsky E., Krylov A.I., Sirjean B., Dames E., Wang H. Products of the benzene + O(3P) reaction. J. Phys. Chem. A. 2010. V. 114. N 9. P. 3355-3370. DOI: 10.1021/jp9114145.
Tanaka K., Ando M., Sakamoto Y., Tonokura K. Pressure dependence of phenylperoxy radical formation in the reaction of phenyl radical with molecular oxygen. Int. J. Chem. Kin. 2012. V. 44. P. 41-50. DOI: 10.1002/kin.20615.
Janev R.K., Reiter D. Collision processes of C2,3Hy and C2,3Hy+ hydrocarbons with electrons and protons. Phys. Plasmas. 2004. V. 11. P. 780-829. DOI: 10.1063/1.1630794.
Cvetanovic R.J. Evaluated chemical kinetic data for the reactions of atomic oxygen O(3P) with unsaturated hy-drocarbons. J. Phys. Chem. Ref. Data. 1987. V. 16. P. 261-326. DOI: 10.1063/1.555783.
Emanuel N.M., Denisov E.T., Myzus Z.K. Chein reactions of oxidation of hydrocarbons in liquid phase. M.: Nauka. 1965. 375 p. (in Russian).
