Homogeneous Catalysts for Redox Processes Based on Heteropolyacids Solutions. V. Developing Two-Stage Process for Oxidation of Propylene to Acetone

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Investigations on the development of homogeneous chloride-free two-stage process (1st stage – target reaction, 2nd stage – catalyst regeneration) for oxidizing С3Н6 to acetone with oxygen in the presence of catalyst \({\text{Pd}}_{{{\text{aq}}}}^{{{\text{2 + }}}}\) + Mo-V-Р heteropoly acid (HPA-х, х is the number of V atoms) have been presented. The kinetic equation of the target reaction has been obtained, and its mechanism has been proposed. It has been shown that catalysts based on high-vanadium modified (non-Keggin) compositions HPA-xm are the most efficient. The kinetics of C3H6 oxidation in the presence of Keggin HPA-x and HPA-xm solutions has been the same, but only the \({\text{Pd}}_{{{\text{aq}}}}^{{{\text{2 + }}}}\) + HPA-xm catalysts have turned out to be technologically feasible. These have a high thermal stability (up to 180°C), which allows the catalyst to be rapidly regenerated with oxygen. This favorably distinguishes the catalysts based on HPA-xm from Keggin HPA-x, the thermal stability of which is limited to 140°C. The possibility of rapid regeneration of the catalyst has made it possible to close the 2-stage catalytic cycle of C3H6 oxidation to acetone with oxygen and has opened up prospects for the practical use of the process in the presence of \({\text{Pd}}_{{{\text{aq}}}}^{{{\text{2 + }}}}\) + HPA-xm. The catalyst has been successfully tested for stability.

About the authors

Yu. A. Rodikova

Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy
of Sciences

Author for correspondence.
Email: rodikova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, prosp. Acad. Lavrentieva 5

E. G. Zhizhina

Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy
of Sciences

Email: rodikova@catalysis.ru
Russia, 630090, Novosibirsk, prosp. Acad. Lavrentieva 5

References

  1. Cornell C.N., Sigman M.S. // Inorg. Chem. 2007. V. 46. P. 1903.
  2. Gligorich K.M., Sigman M.S. // Chem. Commun. 2009. P. 3854.
  3. McDonald R.I., Liu G., Stahl S.S. // Chem. Rev. 2011. V. 111. P. 2981.
  4. Sigman M.S., Werner E.W. // Acc. Chem. Res. 2012. V. 45. № 6. P. 874.
  5. Гогин Л.Л., Жижина Е.Г. // Катализ в промышленности. 2021. Т. 21. № 1−2. С. 67. Gogin L.L., Zhizhina E.G. // Catalysis in Industry. 2021. V. 13. № 3. P. 263.
  6. Smidt J., Hafner W., Jira R., Sedlmeier J., Sieber R., Kojer H., Rüttinger R. // Angew. Chem. 1959. V. 71. P. 176.
  7. Pat. 1049845 DE, 1959.
  8. Родикова Ю.А., Жижина Е.Г. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 2. С. 121. (Rodikova Y.A., Zhizhina E.G. // Kinet. Catal. 2023. V. 64. № 2. P. 105.)
  9. Темкин О.Н. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 5. С. 595.
  10. Жижина Е.Г., Шитова Н.Б., Матвеев К.И. // Кинетика и катализ. 1981. Т. 22. № 6. С. 1451. (Zhizhina E.G., Shitova N.B., Matveev K.I. // Kinet. Catal. 1981. V. 22. № 6. P. 1153.)
  11. Матвеев К.И., Жижина Е.Г., Одяков В.Ф., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2014. № 3. С. 32. (Matveev K.I., Zhizhina E.G., Odyakov V.F., Parmon V.N. // Catal. Indust. 2014. V. 6. № 3. P. 202.)
  12. Одяков В.Ф., Жижина Е.Г., Матвеев К.И., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2015. № 1. С. 18. (Odyakov V.F., Zhizhina E.G., Matveev K.I., Parmon V.N. // Catal. Indust. 2015. V. 7. № 2. P. 111.)
  13. Одяков В.Ф., Жижина Е.Г. // Кинетика и катализ. 2011. Т. 52. № 6. С. 849. (Odyakov V.F., Zhizhina E.G. // Kinet. Catal. 2011. V. 52. № 6. P. 828.)
  14. Жижина Е.Г., Гогин Л.Л. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 5. С. 536. (Zhizhina E.G., Gogin L.L. // Kinet. Catal. 2021. V. 62. № 5. P. 580.)
  15. Жижина Е.Г., Гогин Л.Л., Родикова Ю.А., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 2. С. 135. (Zhizhina E.G., Gogin L.L., Rodikova Y.A., Bukhtiyarov V.I. // Kinet. Catal. 2021. V. 62. № 2. P. 197.)
  16. Пaт. 2230612 C1 RU, 2004.
  17. Пaт. 2243818 C1 RU, 2005.
  18. Пaт. 2275960 C1 RU, 2006.
  19. Одяков В.Ф., Жижина Е.Г., Максимовская Р.И., Матвеев К.И. // Кинетика и катализ. 1995. Т. 36. № 5. С. 795. (Odyakov V.F., Zhizhina E.G., Maksimovskaya R.I., Matveev K.I. // Kinet. Catal. 1995. V. 36. № 5. P. 733.)
  20. Odyakov V.F., Zhizhina E.G., Maksimovskaya R.I. // Appl. Catal. A: Gen. 2008. V. 342. P. 126.
  21. Шитова Н.Б., Кузнецова Л.И., Матвеев К.И. // Изв. Сиб. отд. АН СССР, сер. хим. наук. 1973. Т. 25. № 1. С. 25.
  22. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. Ч. 3. Москва: Мир, 1969. 592 с. (Cotton F.A., Wilkinson G. Advanced inorganic chemistry: a comprehensive text. 2nd revised and augmented edition. Interscience publishers: a division of John Wiley & Sons.)
  23. Kingston J.V., Scollary G.R.A. // Chem. Commun. 1969. № 9. P. 455.
  24. Deeming A.T., Yonson B.F.G., Lewis I. // J. Organometal. Chem. 1969. V. 17. № 3. P. 40.
  25. Pat. 826603 BE, 1975.
  26. Матвеев К.И., Жижина Е.Г., Шитова Н.Б., Кузнецова Л.И. // Кинетика и катализ. 1977. Т. 18. № 2. С. 380. (Matveev K.I., Zhizhina E.G., Shitova N.B., Kuznetsova L.I. // Kinet. Catal. 1977. V. 18. № 2. P. 320.)
  27. Максимовская Р.И., Федотов М.А., Мастихин В.М., Кузнецова Л.И., Матвеев К.И. // Докл. АН СССР. 1978. Т. 240. С. 117.
  28. Zhizhina E.G., Kuznetsova L.I., Maksimovskaya R.I., Pavlova S.N., Matveev K.I. // J. Mol. Catal. 1986. V. 38. P. 345.
  29. Одяков В.Ф., Жижина Е.Г., Матвеев К.И. // ЖНХ. 2000. Т. 45. С. 1379. (Odyakov V.F., Zhizhina E.G., Matveev K.I. // Russ. J. Inorg. Chem. 2000. V. 45. № 8. P. 1258.)
  30. Zhizhina E.G., Odyakov V.F., Simonova M.V., Matveev K.I. // React. Kinet. Catal. Lett. 2003. V. 78. № 2. P. 373.
  31. Жижина Е.Г., Одяков В.Ф., Симонова М.В., Матвеев К.И. // Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. № 3. С. 380. (Zhizhina E.G., Odyakov V.F., Simonova M.V., Matveev K.I. // Kinet. Catal. 2005. V. 46. № 3. P. 354.)
  32. Zhizhina E.G., Odyakov V.F. // Int. J. Chem. Kinet. 2014. V. 46. I. 9. P. 567.
  33. Максимов Г.М., Максимовская Р.И., Матвеев К.И. // ЖНХ. 1997. Т. 42. № 6. С. 990.
  34. Zhizhina E.G., Simonova M.V., Odyakov V.F., Matveev K.I. // Appl. Catal. A: Gen. 2007. V. 319. P. 91.
  35. Odyakov V.F., Zhizhina E.G., Rodikova Yu.A., Gogin L.L. // Eur. J. Inorg. Chem. 2015. V. 2015. № 22. P. 3618.
  36. Матвеев К.И., Шитова Н.Б., Жижина Е.Г. // Кинетика и катализ. 1976. Т. 17. № 4. С. 893. (Matveev K.I., Shitova N.B., Zhizhina E.G. // Kinet. Catal. 1976. V. 17. № 4. P. 779.)
  37. Dikshitulu L.S.A., Gopala Rao G. // Analyt. Bioanalyt. Chem. 1962. T. 189. № 5. C. 421.
  38. Zhizhina E.G., Odyakov V.F. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 358. № 2. P. 254.
  39. Одяков В.Ф., Кузнецова Л.И., Матвеев К.И. // ЖНХ. 1978. Т. 23. № 2. С. 457.
  40. Standard Potentials in Aqueous Solution. Eds. Bard A.J., Parsons R. New York: Dekker, 1985.
  41. Новый справочник химика и технолога. Электродные процессы. Химическая кинетика и диффузия. Коллоидная химия. Санкт-Петербург: АНО НПО “Профессионал”, 2004. С. 19.
  42. Шитова Н.Б., Кузнецова Л.И., Юрченко Э.Н., Овсянникова И.А., Матвеев К.И. // Изв. АН СССР, Сер. хим. 1973. № 8. С. 1453.
  43. Пaт. 1420714 A1 SU, 1995.
  44. Пaт. 1555941 A1 SU, 1995.
  45. Gouzerh P., Proust A. // Chem. Rev. 1998. V. 98. P. 77.
  46. Кожевников И.В., Тарабанько В.Е., Матвеев К.И. // Кинетика и катализ. 1981. Т. 22. С. 619.
  47. Жижина Е.Г., Кузнецова Л.И., Матвеев К.И. // Кинетика и катализ. 1988. Т. 29. № 1. С. 130. (Zhizhina E.G., Kuznetsova L.I., Matveev K.I. // Kinet. Catal. 1988. V. 29. P. 113.)
  48. Темкин О.Н., Брук Л.Г. // Успехи химии. 1983. Т. 52. С. 117.
  49. Путин А.Ю., Кацман Е.А., Темкин О.Н., Брук Л.Г. // Журн. физ. химии. 2017. Т. 91. № 4. С. 654.
  50. Путин А.Ю., Кацман Е.А., Брук Л.Г. // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 2. С. 199.
  51. Жижина Е.Г., Симонова М.В., Одяков В.Ф., Матвеев К.И. // Катализ в промышленности. 2005. № 2. С. 17.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (76KB)
Indexing metadata
3.

Download (72KB)
Indexing metadata
4.

Download (205KB)
Indexing metadata


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies