سنتز 2- متيل‌آزيريدين با استفاده از نانوكاتاليزگرهاي بر پايه SiO2 از طريق فرآيند آب‌زدايي درون مولكولي در فاز گازي

Synthesis of 2-Methylaziridine Using SiO2-Based Nanocatalysts via Intramolecular Dehydration in Gas Phase

يكي از موادي كه تلاش بسياري در كاهش هزينه‌هاي توليد آن به عنوان ماده حد واسط در صنايع گوناگون مي‌شود، 2- متيل آزيريدين است. كاربرد اين ماده در صنايع دفاعي در سوخت جامد موشك‌هاي دور برد قابل ملاحظه است. از ميان روش‌هايي كه در مقياس صنعتي براي توليد آن گزارش شده است، روش ونكر كاربرد گسترده‌اي دارد. اما در دو دهه اخير، آبگيري از آلكانول آمين‌ها در فاز گازي بر بستر كاتاليزگر جايگزين اين روش شده است، چرا كه روش ونكر از معايبي نظير طولاني بودن مراحل فرايند، هزينه‌بر بودن توليد، حجم زياد پساب و ...برخوردار است. در اين مطالعه 2- متيل‌آزيريدين از آب‌زدايي ايزوپروپانول آمين در حضور نانوكاتاليزگر‌هاي بر پايه SiO2 در فاز گازي تهيه و تاثير پارامترهاي مختلف نظير نوع مواد كاتاليزگر، نسبت اين مواد در كاتاليزگر، اثر دماي كلسيناسيون و شرايط عملياتي مختلف روي عملكرد كاتاليزگرهاي تهيه شده بررسي شد. پس از انتخاب كاتاليزگر با كارايي بالا، آناليزهاي XRD، TEM، SEM و BET براي تعيين و تشخيص ساختار آن انجام شد. در اين فرايند كاتاليزگر با ساختار Si1P0.06Ba0.02Cs0.06 در شرايط عملياتي hr-11000، دماي واكنش ?C 400 و اندازه كاتاليزگرهاي با مش 25-40 بهترين عملكرد را داشته و داراي بالاترين بازده است.

2-Methyl aziridine is used as an intermediate in different industries and is one of the compounds that recently has attracted many attentions in order to reduce its production cost. This compound is mainly applied in the defence industries as solid fuel missiles. Among the procedures reported for its large scale production, the Wenker procedure has been used widely. However, in recent two decades, this method is replaced by dehydration of alkanol amines on the surface of catalyst supports in the gas phase, because the Wenker procedure suffers from some main drawbacks such as long processing time, costly production and production of large amounts of wastes, etc. In this study, 2-methyl aziridine was prepared from the intramolecular dehydration reaction of isopropanol amine on the surface of SiO2 nanocatalyst in the gas phase; then effects of various parameters including catalyst composition, catalyst component’s ratio, calcination temperature and different operating conditions on the activity of the catalyst were investigated. After choosing the best catalyst with high activity, XRD, TEM, SEM and BET analyses were employed to characterization and identification of the catalyst structure. . In this process, the Si1P0.06Ba0.02Cs0.06 catalyst had the best performance and gave highest yield at 400 °C with 1000 hr-1 space velocity in range of 25-40 mesh of catalyst size.