International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 13 (59) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
71
ETILENNI OKSIXLORLASH JARAYONIGA TURLI XIL
KATALIZATORLARNING TA’SIRI
Sottorova Shoira Abdurasulovna
Samarqand davlat universitetining Kattaqo’rg’on filiali o’qituvchisi
Hikmatova Hilola Ilhom qizi, Xudoyberdiyeva Farzona Ilhom qizi,
Nurmamatova Ruxshona Mardi qizi
Samarqand davlat universitetining Kattaqo’rg’on filiali talabalari
Annotatsiya.
So'nggi yarim asr davomida etilen oksixlorlash uchun ko'plab
katalizatorlar ishlab chiqilgan va ularning katalitik ko'rsatkichlari o`rganilgan. Ushbu
maqolada turli katalizatorlarning etilenni oksixlorlash jarayoniga ta`siri o`rganildi.
Kalit so`zlar.
CuCl
2
, EuOCl-CeO
2
, CeO
2
-ZrO
2
,
-Al
2
O
3
,
-Al
2
O
3
,
CuKLaCl
x
/Al
2
O
3
, VXM, EDX, PVX, SiO
2
.
Annotation:
Over the last half-century, numerous catalysts have been
developed for the oxychlorination of ethylene, and their catalytic properties have
been thoroughly studied. This paper investigates the impact of various catalysts on
the ethylene oxychlorination process.
Keywords:
CuCl
2
,
EuOCl-CeO
2
,
CeO
2
-ZrO
2
,
-Al
2
O
3
,
-Al
2
O
3
,
CuKLaCl
x
/Al
2
O
3
, VXM, EDX, PVX, SiO
2
.
KIRISH.
Eilenni oksixlorlash jarayoni polivinilxlorid (PVX) ishlab chiqarishning asosiy
bosqichlaridan biri bo‘lib, u polimer sanoati va qurilish materiallari ishlab chiqarish
uchun muhim hisoblanadi. Ushbu jarayon natijasida vinilxlorid monomeri (VXM)
hosil bo‘ladi, u esa PVX olish uchun asosiy xomashyo hisoblanadi. Bugungi kunda
PVX butun dunyo bo‘ylab turli sohalarda, jumladan, qurilish, avtomobilsozlik,
elektrotexnika va tibbiyot sanoatida keng qo‘llanilmoqda. Shu sababli, etilenni
oksixlorlash jarayonining samaradorligini oshirish, ekologik xavfsizligini ta’minlash,
innovatsion texnologiyalarni joriy etish va yuqori selektivlikka ega katalizatorlar
tanlash dolzarb ilmiy-texnik masalalardan biri hisoblanadi.
ASOSIY QISM
Etilen oksixlorlashda asosan mis xlorid (CuCl₂) asosidagi katalizatorlar
qo‘llaniladi. Zamonaviy sanoatda qo‘llaniladigan katalizatorlarning asosiy turlari:
✓
Mis (Cu) asosidagi katalizatorlar – asosiy sanoat varianti.
✓
Temir (Fe), palladiy (Pd), rux (Zn) va boshqa metallar qo‘shilgan
katalizatorlar
– samaradorlikni oshirish uchun ishlatiladi.
✓
Katalizatorning tashuvchisi (carrier) – alyuminiy oksidi (Al₂O₃), kremniy
dioksid (SiO₂) yoki grafit substratlar.
[1,2]
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 13 (59) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
72
Yaxshi
katalizator
quyidagi
xususiyatlarga
ega
bo‘lishi
kerak:
-Yuqori
selektivlik
(vinilxlorid
hosil
bo‘lishiga yo‘naltirilgan bo‘lishi).
-Barqarorlik
(kuchsiz
faollashish
yoki
parchalanish
yuzaga
kelmasligi).
-Ekologik xavfsiz va kam chiqindi hosil qilishi.
Mis xlorid (CuCl₂) asosidagi katalizatorlar sanoatda eng keng qo‘llaniladigan
variant hisoblanadi. Umuman olganda, turli valentlikka ega bo‘lgan har qanday
metall oksixlorlash reaksiyasini katalizlashi mumkin. Ushbu jarayon quyidagi
tenglama bo‘yicha sodir bo‘ladi:
MCl
x
+C
2
H
4
→C
2
H
4
Cl
2
+MCl
x−2
MCl
x−2
+2HCl+1/2O
2
→MCl
x
+H
2
O
Bu yerda
M
– katalizator tarkibidagi metall elementi.
[2-9-10]
Katalizatorlar reaksiya selektivligi va samaradorligini oshirish uchun muhim rol
o‘ynaydi. Eng ko‘p ishlatiladigan katalizator – mis (Cu) asosidagi katalizatorlar
bo‘lib, ularning samaradorligini oshirish uchun turli stabilizatorlar va modifikatorlar
qo‘shiladi.
2CuCl
2
+ 0,5O
2(g)
CuO CuCl
2(s)
+Cl
2(g)
CuO CuCl
2(s)
+ 2HCl 2CuCl
2(s)
+ H
2
O
2CuCl
2(s)
2CuCl
2(s)
+Cl
2(g)
[3-4]
Har bir bosqich uchun hisoblangan standart erkin energiya Cu ni boshqa ikki
valentli metallar bilan almashtirish orqali quyidagi tartibda kamayadi.
Mg<Cu<Sn(II)<NI<Zn<Rh<Fe(II)<V(II)<Mn<Co<Pd<Cd<Hg<Pb<Ca<Sr<Ba
[7
-8]
Bu shuni ko'rsatadiki, barcha tekshirilgan metallar orasida Mg va Cu dan faqat
bittasi qulayroq. Biroq, Mg oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida Cu ga nisbatan kam
oksidlanadi. Ammo mis xlorid bilan birgalikda etilen oksixlorlanishini targ'ib
qiluvchi sifatida ishlatilishi mumkinligini tushuntirish mumkin.
[5-6]
o'zaro
ta'sir
usullari
izohlar
-
Al
2
O
3
kuchli
EPR,
XRD,
erituvchi
ekstrakti
EPR va CuCl
2
o'rtasidagi muhim
o'zaro
ta'sirni
aniqladi.
CuCl
2
signallari yo'q XRD bilan CuCl
2
ning
tarqalishi
yaxshi
(boshqalarga
qaraganda eng faol). CuCl
2
qisman
aseton bilan olib tashlanishi mumkin;
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 13 (59) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
73
TiO
2
Nisbatan
kuchli
erituvchi
ekstrakti
CuCl
2
qisman aseton bilan olib
tashlanishi mumkin; -Al
2
O
3
> TiO
2
≥ SiO
2
.
-
Al
2
O
3
Nisbatan
zaif
XRD
γ-Al
2
O
3
> SiO
2
≥ α-Al
2
O
3
CuCl
2
aseton bilan osongina olib tashlanishi
mumkin.
SiO
2
zaif
EPR,
XRD,
erituvchi
ekstrakti
EPR tadqiqotidan zaif o'zaro ta'sir.
CuCl
2
zarrachani hosil qiladi va uni
aseton bilan osongina olib tashlash
mumkin.
Reaksiya mexanizmini yaxshiroq tushunish yangi katalizatorlarni ishlab chiqish
va hozirgi katalizatorlarni takomillashtirish uchun juda muhimdir.
HCl + 0,5O
2
= Cl
2
+ H
2
O
С
2
H
4
+ Cl
2
= C
2
H
4
Cl
2
Uch bosqichli oksidlanish-qaytarilish mexanizmi:
Kamaytirish:
С
2
H
4
+2CuCl
2
= C
2
H
4
Cl
2
+ 2CuCl
Oksidlanish:
2CuCl + 0,5O
2
= Cu
2
OCl
2
Gidroxlorlash:
Cu
2
OCl
2
+ HCl = 2CuCl
2
+ H
2
O
Umumiy reaksiya:
С
2
H
4
+ 2 HCl + 0,5O
2
= C
2
H
4
Cl
2
+ H
2
O H= -239,7kJ/mol
-1
Turli katalizatorlar orasida mis xlorid (CuCl
2
) yuqori faolligi va selektivligi
tufayli etilen oksixlorlash uchun yuqori katalizator sifatida aniqlandi.
[4-5]
Yil
Katalizator
lar
T(K) C
2
H
4
/
O
2
/
HCl
C
2
H
4
(%)
EDX VXM
EtCl
Asosiy
xulosalar
2016 EuOCl
673
1:1:1,6
10
26
22
25
76
5
75
15
95
0
0
0
CeO
2
va
EuOCldan
tashqari, boshqa
lantanid (La, Pr,
Nd, Sm, Gd,
Tb, Dy, Ho, Er)
katalizatorlari
asosan
CeO
2
673
EuOCl-
CeO
2
673
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 13 (59) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
74
qo`shimcha
CO
x
ishlab
chiqarishga olib
keladi. EuOCl
eng
yaxshi
EDX/VXM
selektivligini
namoyish etadi;
CeO
2
eng
yuqori faollikni
ko'rsatadi;
ularni
birlashtirish
VXM
hosildorligiga
olib keldi.
2017
CuKLaCl
x
/
Al
2
O
3
473
1:1:1,6
12
11
9
13
60
100
0
7
92
45
0
0
3
6
43
0
0
0
0
0
CuKLaCl
x
/Al
2
O
3
-
va
Ceo
2
asoslangan
katalizatorlar
yuqori EXC /
VXM
selektivligini
namoyish etdi;
IrO
2
va RuO
2
asosan
istalmagan CO
x
ishlab
chiqarishga olib
keldi.
IrO
2
673
RnO
2
673
CeO
2
623
CeO
2
-ZrO
2
673
2018 RuO
2
573
2:1:2
7
55
15
0
Ishlashni
yaxshilash
kerak.
2019 CeCl
3
723
723
723
1:1:1.6
58
50
33
10
8
15
40
25
25
0
0
0
CeCl
3
uchun,
CeOCl
va
CeO
2
,
katalizatorning
ommaviy fazasi
CeO
2
,
CeOCl
CeOCl
CeO
2
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 13 (59) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
75
yuzasida
yutulgan
XULOSA
Hozirgi zamon oksixlorlash katalizatorlarida asosiy faol komponent CuCl₂
mavjud. U katalitik jarayonda xlor ionlarini HCl dan o'tkazishni amalga oshirish.
Vodorod xlorid va kislorod bilan reaksiyaga kirishib, Cu²⁺ holatiga qaytadi. Ilmiy
izlanishlar davomida mis xloriddan boshqa katalizatorlarni topishga ko‘p urinishlar
bo‘lgan, ammo hech biri misga teng kelmadi.
Mg<Cu<Sn(II)<Ni<Zn<Rh<Fe(II)<V(II)<Mn<Co<Pd<Cd<Hg<Pb<Ca<Sr<Ba
Tadqiqotchilar turli metallarning xlorid shaklidagi katalizatorlarini o‘rganib,
ularning faolligini baholadilar. Natijalar shuni ko‘rsatdiki:
✓
Metall-xlor bog‘lanish energiyasi oshgani sayin xlorning etilen bilan
reaksiyaga kirishish faolligi kamayadi.
✓
Boshqa tomondan, katalizatorni reoksidlanish jarayoni tezlashishi kerak.
Foydalanilgan adabiyotlar:
1. Mechanism of ethylene oxychlorination over ruthenium oxide Journal Article
Higham, Michael D; Scharfe, Matthias; Capdevila-Cortada, Marçal; Pérez-Ramírez,
Javier; López, Núria 2017-09
2. Ю. Г. Тришин М. В. Шафеева Органическая химия. углеводороды
задачи и упражнения для самостоятельной работы Учебно-методическое
пособие Санкт-Петербург 2024
3. Nitrogen-Doped Carbon-Assisted One-pot Tandem Reaction for Vinyl
Chloride Production via Ethylene Oxychlorination. Hongfei Ma, Guoyan Ma,
Yanying Qi, Yalan Wang, Qingjun Chen, Kumar R. Rout, Terje Fuglerud, and De
Chen. https://dx.doi.org/10.1002/anie.202006729
4.
Critical
Review
of
Catalysis
for
Ethylene
Oxychlorination.
Hongfei Ma,Yalan Wang,Yanying Qi,Kumar R. Rout, and De Chen.
https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c01698
5.
Insights
of
the
Dynamic
Copper
Active
Sites
in
Ethylene
Oxychlorination Studied by the Multivariate UV−vis−NIR Resolution Kinetic
Approach. Hongfei Ma, Jithin Gopakumar, Wei Zhang, Samuel K. Regli, Yalan
Wang, Kumar R. Rout, Terje Fuglerud, Marco Piccinini, Magnus Rønning, and De
Chen. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.1c01779
6.
Facet-Induced
Strong
Metal
Chloride−Support Interaction over
CuCl2/γ-Al2O3
Catalyst
to
Enhance
Ethylene
Oxychlorination
Performance. Hongfei Ma, Yalan Wang, Hao Zhang, Guoyan Ma, Wei Zhang,
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 13 (59) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
76
Yanying Qi, Terje Fuglerud, Zheng Jiang, Weiping Ding, and De Chen.
https://doi.org/10.1021/acscatal.2c02019
7. Tuning the activity and selectivity of CuCl2/
- Al2O3 ethene
oxychlorination catalyst by selective promotion. Naresh B. Muddada, Terje Fuglerud,
Carlo Lamberti, Unni Olsbye. http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11244-
013-0231-y
8.
Toward
Fully
Selective
Ethylene
Oxychlorination
through
Engineering
the
Cu
Oxidation
State
Spatial
Profile
Wei Zhang, Hongfei Ma, Yalan Wang, Kumar Ranjan Rout, Tigran Margossian, and
De Chen. https://doi.org/10.1021/acscatal.3c04196
