Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2024 номер 2

Исследовано совместное окисление газообразных (пропан, бутан) и жидких (н-гептан, н-октан, н-нонан, н-декан) алканов в плазме барьерного разряда в кислороде. В процессе окисления происходит одновременное превращение как газообразных, так и жидких углеводородов. Среди продуктов реакции обнаружены различные углеводородные газы С₁–С₄ и преимущественно кислородсодержащие соединения, соответствующие гидроксильным и карбонильным соединениям с тем же числом атомов углерода в молекуле, что и в исходных алканах. На стадии инициирования химической реакции в барьерном разряде происходит взаимодействие электронов разряда со всеми молекулами исходной смеси с образованием атомарного кислорода и различных углеводородных радикалов. Дальнейшее их превращение приводит к появлению пероксидных радикалов соответствующих алканов, в результате диспропорционирования которых происходит образование гидроксильных и карбонильных соединений. Механизм окисления газообразных алканов в общих чертах сопоставим с механизмом окисления жидких углеводородов в барьерном разряде, ключевую роль в механизме совместного окисления алканов играет реакция взаимодействия атомарного кислорода с газообразным или жидким алканом. На основании экспериментальных и литературных данных предложен вероятный механизм совместного окисления газообразных и жидких алканов в барьерном разряде, а также выведено простое выражение, связывающее константы скорости реакций взаимодействия атомарного кислорода и молекул алканов с концентрацией углеводородов в газовой фазе разрядного промежутка реактора. Используя полученное выражение, можно оценить направление процесса окисления смесей газообразных и жидких алканов, а также с привлечением экспериментальных данных рассчитать отсутствующие в литературе величины констант скоростей взаимодействия атомарного кислорода и молекулы алкана. Полученные результаты позволяют оптимизировать условия эксперимента по окислению смесей газообразных и жидких алканов с преимущественным окислением газообразного алкана. Приведенные данные будут полезны при разработке эффективных способов прямой переработки широкой фракции легких углеводородов.