НЕКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ГИДРИРОВАНИЕ НАФТАЛИНА В НАНОРАЗМЕРНЫХ МЕМБРАННЫХ РЕАКТОРАХ С АККУМУЛИРОВАННЫМ ВОДОРОДОМ И РЕГУЛИРУЕМОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМА ИХ РЕАКЦИОННОЙ ЗОНЫ

摘要

В рамках исследования по созданию наноразмерных мембранных реакторов (НРМР) нового поколения с аккумулированным водородом, впервые, проведена реакция некаталитического гидрирования нафталина в порах керамических мембран с использованием водорода, предварительно адсорбированного в гибридной углеродной наноструктуре, а именно: в моно- и многослойных ориентированных углеродных нанотрубках из графенов (ОУНТГ), сформированных на их внутренней поверхности. В работе использовали ультрафильтрационные мембраны "TRUMEM" с D_(cp) = 50 и 90 нм. В соответствии с разработанной методикой реакцию проводили в температурном интервале 330-390°С и времени выдержки 10-16 ч. Сырье - 8% раствор нафталина в декане. Анализ продуктов проводили на кварцевой капиллярной хроматографической колонке с полидиметилсилоксаном SE-30. Впервые установлено, что в НРМР некаталитическое гидрирование нафталина протекает при 370-390°С с образованием 1,2,3,4-тетрагидронафталин, содержание которого достигает 0.61%. Впервые определены константы скорости реакции некаталитического гидрирования и величина энергии активации, составившая 123.5 кДж/моль. Изучена возможность создания НРМР с варьируемым объемом реакционной зоны. С этой целью исследовано изменение пористой структуры мембран в процессе их модификации наноразмерными кристаллитами пироуглерода (НКП) и показано, что при увеличении времени процесса происходит заращивание пор: после 23 ч нанесения НКП их средний радиус (г_(ср)) уменьшился с 25 до 3.1 нм. Данный подход позволит создавать нанореакто-ры молекулярных размеров и проводить реакции гидрирования в определенные положения, синтезируя новые химические соединения.