აცეტილის ნარჩენების გადატანა მიტოქონდრიიდან ციტოზოლში.აქტიური ფერმენტები: 1 - ციტრატ სინთაზა; 2 - ტრანსლოკაზი; 3 - ციტრატ ლიაზა; 4 - მალატ დეჰიდროგენაზა; 5 - მალიკ-ფერმენტი.
ბრინჯი. 8-36. ბიოტინის როლი აცეტილ-CoA-ს კარბოქსილირების რეაქციაში.
ბრინჯი. 8-37.მულტიფერმენტული კომპლექსის სტრუქტურა არის ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი.კომპლექსი არის ორი იდენტური პოლიპეპტიდური ჯაჭვის დიმერი, რომელთაგან თითოეულს აქვს 7 აქტიური ადგილი და აცილის მატარებელი ცილა (ACP). პროტომერების SH ჯგუფები განეკუთვნება სხვადასხვა რადიკალებს. ერთი SH ჯგუფი მიეკუთვნება ცისტეინს, მეორე ეკუთვნის ფოსფოპანტეთეინის მჟავას ნარჩენს. ერთი მონომერის ცისტეინის SH ჯგუფი განლაგებულია სხვა პროტომერის 4-ფოსფოპანტეთეინატის SH ჯგუფის გვერდით. ამრიგად, ფერმენტის პროტომერები განლაგებულია თავ-კუდამდე. მიუხედავად იმისა, რომ თითოეული მონომერი შეიცავს ყველა კატალიზურ ადგილს, 2 პროტომერის კომპლექსი ფუნქციურად აქტიურია. ამრიგად, 2 ცხიმოვანი მჟავა ფაქტობრივად ერთდროულად სინთეზირდება. სიმარტივისთვის, სქემები ჩვეულებრივ ასახავს რეაქციების თანმიმდევრობას ერთი მჟავის მოლეკულის სინთეზში.
პალმიტის მჟავას სინთეზი.ცხიმოვანი მჟავა სინთაზა: პირველ პროტომერში SH-ჯგუფი მიეკუთვნება ცისტეინს, მეორეში კი ფოსფოპანტეთეინს. პირველი ციკლის დასრულების შემდეგ ბუტირილის რადიკალი გადადის პირველი პროტომერის SH ჯგუფში. შემდეგ მეორდება რეაქციების იგივე თანმიმდევრობა, როგორც პირველ ციკლში. Palmitoyl-E არის პალმიტის მჟავის ნარჩენი, რომელიც ასოცირდება ცხიმოვანი მჟავას სინთაზასთან. სინთეზირებულ ცხიმოვან მჟავაში მხოლოდ 2 დისტალური ნახშირბადი, მონიშნულია *, მოდის აცეტილ-CoA-დან, დანარჩენი კი მალონილ-CoA-დან.
ბრინჯი. 8-42.პალმიტის მჟავის გახანგრძლივება ER-ში.პალმიტის მჟავას რადიკალი წაგრძელებულია ნახშირბადის 2 ატომით, რომელთა დონორია მალონილ-CoA.
2. ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის რეგულირება
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის მარეგულირებელი ფერმენტია აცეტილ-CoA კარბოქსილაზა. ეს ფერმენტი რეგულირდება რამდენიმე გზით.
ფერმენტის ქვედანაყოფის კომპლექსების ასოციაცია/დისოციაცია.მისი არააქტიური ფორმით, აცეტილ-CoA კარბოქსილაზა არის ცალკე კომპლექსი, რომელთაგან თითოეული შედგება 4 ქვედანაყოფისგან. ფერმენტის აქტივატორი - ციტრატი; ის ასტიმულირებს კომპლექსების გაერთიანებას, რის შედეგადაც იზრდება ფერმენტის აქტივობა. ინჰიბიტორი - პალმიტოილ-CoA; ეს იწვევს კომპლექსის დისოციაციას და ფერმენტის აქტივობის დაქვეითებას.
აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას ფოსფორილაცია/დეფოსფორილაცია.პოსტაბსორბციულ მდგომარეობაში ან ფიზიკური მუშაობის დროს, გლუკაგონი ან ადრენალინი ადენილატციკლაზას სისტემის მეშვეობით ააქტიურებს პროტეინ კინაზა A-ს და ასტიმულირებს აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას ქვედანაყოფების ფოსფორილირებას. ფოსფორილირებული ფერმენტი არააქტიურია და ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი ჩერდება. აბსორბციული პერიოდის განმავლობაში ინსულინი ააქტიურებს ფოსფატაზას და აცეტილ-CoA კარბოქსილაზა დეფოსფორილირდება (სურ. 8-41). შემდეგ, ციტრატის მოქმედებით, ხდება ფერმენტის პროტომერების პოლიმერიზაცია და ის აქტიური ხდება. ფერმენტის გააქტიურების გარდა, ციტრატს აქვს სხვა ფუნქცია ცხიმოვანი მჟავების სინთეზში. შთანთქმის პერიოდში ციტრატი გროვდება ღვიძლის უჯრედების მიტოქონდრიაში, რომელშიც აცეტილის ნარჩენი ციტოზოლში გადადის.
ფერმენტის სინთეზის ინდუქცია.ნახშირწყლებით მდიდარი და ცხიმებით ღარიბი საკვების ხანგრძლივი მოხმარება იწვევს ინსულინის სეკრეციის ზრდას, რაც ასტიმულირებს ფერმენტების სინთეზის ინდუქციას: აცეტილ-CoA კარბოქსილაზა, ცხიმოვანი მჟავა სინთაზა, ციტრატ ლიაზა, იზოციტრატ დეჰიდროგენაზა. ამიტომ, ნახშირწყლების გადაჭარბებული მოხმარება იწვევს გლუკოზის კატაბოლიზმის პროდუქტების ცხიმებად გადაქცევის დაჩქარებას. შიმშილი ან ცხიმებით მდიდარი საკვები იწვევს ფერმენტების და, შესაბამისად, ცხიმების სინთეზის დაქვეითებას.
| " |
ორგანიზმში ცხიმების სინთეზი ძირითადად ხდება ნახშირწყლებისგან, რომლებიც ჭარბად მოდის და არ გამოიყენება გლიკოგენის სინთეზისთვის. გარდა ამისა, ზოგიერთი ამინომჟავა ასევე მონაწილეობს ლიპიდების სინთეზში. გლიკოგენთან შედარებით, ცხიმები წარმოადგენს ენერგიის შენახვის უფრო კომპაქტურ ფორმას, რადგან ისინი ნაკლებად იჟანგება და დატენიანებულია. ამავდროულად, ცხიმის უჯრედებში ნეიტრალური ლიპიდების სახით დაცული ენერგიის რაოდენობა არანაირად არ არის შეზღუდული, გლიკოგენისგან განსხვავებით. ლიპოგენეზის ცენტრალური პროცესი არის ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი, რადგან ისინი თითქმის ყველა ლიპიდური ჯგუფის ნაწილია. გარდა ამისა, უნდა გვახსოვდეს, რომ ცხიმებში ენერგიის ძირითადი წყარო, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას ATP მოლეკულების ქიმიურ ენერგიად, არის ცხიმოვანი მჟავების ჟანგვითი გარდაქმნების პროცესები.
ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზი
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის სტრუქტურული წინამორბედია აცეტილ-CoA. ეს ნაერთი წარმოიქმნება მიტოქონდრიულ მატრიქსში ძირითადად პირუვატიდან მისი ჟანგვითი დეკარბოქსილირების რეაქციის შედეგად, ასევე ცხიმოვანი მჟავების პ-დაჟანგვის პროცესში. შესაბამისად, ნახშირწყალბადის ჯაჭვები იკრიბება ნახშირბადის ორ ნახშირბადის ფრაგმენტების თანმიმდევრული დამატების დროს აცეტილ-CoA-ს სახით, ანუ ცხიმოვანი მჟავების ბიოსინთეზი ხდება იმავე გზით, მაგრამ საპირისპირო მიმართულებით, ვიდრე p- დაჟანგვა.
თუმცა, არსებობს მთელი რიგი მახასიათებლები, რომლებიც განასხვავებენ ამ ორ პროცესს, რის გამოც ისინი ხდებიან თერმოდინამიკურად ხელსაყრელი, შეუქცევადი და განსხვავებულად რეგულირებადი.
უნდა აღინიშნოს ცხიმოვანი მჟავების ანაბოლიზმის ძირითადი განმასხვავებელი ნიშნები.
- გაჯერებული მჟავების სინთეზი ნახშირწყალბადის ჯაჭვის სიგრძით C 16-მდე (პალმიტის მჟავა) ევკარიოტულ უჯრედებში ხორციელდება უჯრედის ციტოზოლში. ჯაჭვის შემდგომი გაფართოება ხდება მიტოქონდრიაში და ნაწილობრივ ER-ში, სადაც გაჯერებული მჟავები გარდაიქმნება უჯერი მჟავებად.
- თერმოდინამიკურად მნიშვნელოვანია აცეტილ-CoA-ს კარბოქსილაცია და მისი გარდაქმნა მალონილ-CoA-ში (COOH-CH 2-COOH), რომლის ფორმირებისთვის საჭიროა ATP მოლეკულის ერთი მაკროერგიული ბმა. აცეტილ-CoA-ს რვა მოლეკულიდან, რომელიც საჭიროა პალმიტის მჟავას სინთეზისთვის, მხოლოდ ერთი შედის რეაქციაში აცეტილ-CoA-ს სახით, დანარჩენი შვიდი მალონილ-CoA-ს სახით.
- NADPH ფუნქციონირებს როგორც შემცირების ეკვივალენტების დონორი კეტო ჯგუფის ჰიდროქსი ჯგუფამდე შემცირებისთვის, ხოლო NADH ან FADH 2 მცირდება საპირისპირო რეაქციის დროს p-ჟანგვის დროს. აცილ-CoA დეჰიდროგენაციის რეაქციებში.
- ფერმენტები, რომლებიც ახდენენ ცხიმოვანი მჟავების ანაბოლიზმის კატალიზებას, გაერთიანებულია ერთ მრავალფერმენტულ კომპლექსში, რომელსაც ეწოდება "უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავების სინთეტაზა".
- ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის ყველა ეტაპზე გააქტიურებული აცილის ნარჩენები დაკავშირებულია აცილის მატარებელ ცილასთან და არა კოენზიმ A-სთან, როგორც ცხიმოვანი მჟავების პ-ჟანგვის პროცესში.
ინტრამიტოქონდრიული აცეტილ-CoA-ს ტრანსპორტირება ციტოპლაზმაში. აცეტილ-CoA წარმოიქმნება უჯრედში ძირითადად ინტრამიტოქონდრიული დაჟანგვის რეაქციების პროცესში. ცნობილია, რომ მიტოქონდრიული მემბრანა გაუვალია აცეტილ-CoA-ს მიმართ.
ცნობილია ორი სატრანსპორტო სისტემა, რომელიც უზრუნველყოფს აცეტილ-CoA-ს გადატანას მიტოქონდრიიდან ციტოპლაზმაში: ადრე აღწერილი აცილ-კარნიტინის მექანიზმი და ციტრატის სატრანსპორტო სისტემა (ნახ. 23.14).
ბრინჯი. 23.14.
მიტოქონდრიული აცეტილ-CoA-ს შიგნით ციტოპლაზმაში ნიტრატების მექანიზმით ტრანსპორტირების პროცესში, ის პირველად ურთიერთქმედებს ოქსალოაცეტატთან, რომელიც გარდაიქმნება ციტრატად (ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლის პირველი რეაქცია, კატალიზირებული ფერმენტ ციტრატის სინთაზას მიერ; ქ. 19). . მიღებული ციტრატი გადადის ციტოპლაზმაში სპეციფიური ტრანსლოკაზას საშუალებით, სადაც ის იშლება ფერმენტ ციტრატ ლიაზას მიერ კოენზიმ A-ს მონაწილეობით ოქსალოაცეტატად და აცეტილ-CoA-ში. ამ რეაქციის მექანიზმი, ATP ჰიდროლიზთან ერთად, მოცემულია ქვემოთ:
გამომდინარე იქიდან, რომ მიტოქონდრიული მემბრანა ოქსალოაცეტატისთვის გაუვალია, უკვე ციტოპლაზმაში იგი მცირდება NADH-ით მალატამდე, რომელიც სპეციფიური ტრანსლოკაზის მონაწილეობით შეიძლება დაბრუნდეს მიტოქონდრიულ მატრიქსში, სადაც იჟანგება ოქსალატის აცეტატამდე. ამრიგად, დასრულდა მეტოქონდრიულ მემბრანაზე აცეტილის ტრანსპორტირების ე.წ. ციტოპლაზმური მალატის ნაწილი განიცდის ჟანგვითი დკარბოქსილირებას და გარდაიქმნება პირუვატად სპეციალური "მალიკის" ფერმენტის დახმარებით, რომლის კოენზიმია NADP +. შემცირებული NADPH აცეტილ-CoA და CO 2-თან ერთად გამოიყენება ცხიმოვანი მჟავების სინთეზში.
გაითვალისწინეთ, რომ ციტრატი ციტოპლაზმაში ტრანსპორტირდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც მისი კონცენტრაცია მიტოქონდრიულ მატრიქსში საკმარისად მაღალია, მაგალითად, ნახშირწყლების ჭარბი თანდასწრებით, როდესაც ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი უზრუნველყოფილია აცეტილ-CoA-ს მიერ.
ამრიგად, ციტრატის მექანიზმი უზრუნველყოფს როგორც აცეტილ-CoA-ს ტრანსპორტირებას მიტოქონდრიიდან და დაახლოებით 50% NADPH-ის საჭიროებას, რომელიც გამოიყენება ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის რედუქციის რეაქციებში. გარდა ამისა, NADPH-ის საჭიროება ასევე აკმაყოფილებს გლუკოზის დაჟანგვის პენტოზაფოსფატის გზას.
პალმიტის მჟავას (C16) სინთეზი აცეტილ-CoA-დან.
1) გვხვდება ღვიძლის უჯრედების და ცხიმოვანი ქსოვილის ციტოპლაზმაში.
2) მნიშვნელობა: ცხიმებისა და ფოსფოლიპიდების სინთეზისთვის.
3) გაჟონვა ჭამის შემდეგ (შეწოვის პერიოდში).
4) წარმოიქმნება გლუკოზისგან მიღებული აცეტილ-CoA-სგან (გლიკოლიზი → ODPVP → აცეტილ-CoA).
5) პროცესში 4 რეაქცია თანმიმდევრულად მეორდება:
კონდენსაცია → შემცირება → დეჰიდრატაცია → შემცირება.
ყოველი LCD ციკლის ბოლოს გრძელდება 2 ნახშირბადის ატომით.
დონორი 2C არის მალონილ-CoA.
6) NADPH + H + მონაწილეობს ორ შემცირების რეაქციაში (50% მოდის PFP-დან, 50% MALIK ფერმენტიდან).
7) მხოლოდ პირველი რეაქცია მიმდინარეობს უშუალოდ ციტოპლაზმაში (მარეგულირებელი).
დარჩენილი 4 ციკლური - სპეციალურ პალმიტატის სინთაზას კომპლექსზე (მხოლოდ პალმიტის მჟავას სინთეზი)
8) ციტოპლაზმაში ფუნქციონირებს მარეგულირებელი ფერმენტი - აცეტილ-CoA-კარბოქსილაზა (ATP, ვიტამინი H, ბიოტინი, კლასი IV).
პალმიტატის სინთაზას კომპლექსის სტრუქტურა
პალმიტატის სინთაზა არის ფერმენტი, რომელიც შედგება 2 ქვედანაყოფისგან.
თითოეული შედგება ერთი PPC-ისგან, რომელსაც აქვს 7 აქტიური ცენტრი.
თითოეული აქტიური ადგილი ახორციელებს საკუთარ რეაქციას.
თითოეული PPC შეიცავს აცილის მატარებელ ცილას (ACP), რომელზედაც ხდება სინთეზი (შეიცავს ფოსფოპანტეტონატს).
თითოეულ ქვედანაყოფს აქვს HS ჯგუფი. ერთში, HS ჯგუფი მიეკუთვნება ცისტეინს, მეორეში - ფოსფოპანტოტენის მჟავას.
მექანიზმი
1) აცეტილ-კოა, რომელიც მიღებულია ნახშირწყლებიდან, ვერ შედის ციტოპლაზმაში, სადაც სინთეზირდება ცხიმოვანი მჟავები. ის გამოდის CTC-ის პირველი რეაქციის - ციტრატის წარმოქმნით.
2) ციტოპლაზმაში ციტრატი იშლება აცეტილ-კოა და ოქსალოაცეტატად.
3) ოქსალოაცეტატი → მალატი (CTC რეაქცია საპირისპირო მიმართულებით).
4) მალატი → პირუვატი, რომელიც გამოიყენება OHDP-ში.
5) აცეტილ-CoA → FA სინთეზი.
6) აცეტილ-CoA გარდაიქმნება მალონილ-CoA-ში აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას მიერ.
აცეტილ-CoA კარბოქსილაზას ფერმენტის გააქტიურება:
ა) ინსულინის მოქმედების ქვეშ მყოფი ქვედანაყოფების სინთეზის გაძლიერებით - ცალ-ცალკე სინთეზირდება სამი ტეტრამერი.
ბ) ციტრატის მოქმედებით სამი ტეტრამერი ერთიანდება და ფერმენტი აქტიურდება.
გ) უზმოზე გლუკაგონი აინჰიბირებს ფერმენტს (ფოსფორილირებით), ცხიმის სინთეზი არ ხდება.
7) ციტოპლაზმიდან ერთი აცეტილ CoA გადადის პალმიტატ სინთაზას HS ჯგუფში (ცისტეინიდან); ერთი მალონილ-CoA მეორე ქვედანაყოფის HS ჯგუფზე. პალმიტატ სინთაზაზე შემდგომში ხდება:
8) მათი კონდენსაცია (აცეტილ CoA და მალონილ-CoA)
9) აღდგენა (დონორი - NADPH + H + PFP-დან)
10) დეჰიდრატაცია
11) აღდგენა (დონორი - NADPH + H + MALIK-ფერმენტისგან).
შედეგად, აცილის რადიკალი იზრდება 2 ნახშირბადის ატომით.
 |
ცხიმის მობილიზაცია
მარხვის ან ხანგრძლივი ფიზიკური დატვირთვის დროს გამოიყოფა გლუკაგონი ან ადრენალინი. ისინი ააქტიურებენ TAG ლიპაზას ცხიმოვან ქსოვილში, რომელიც მდებარეობს ადიპოციტებში და ე.წ ქსოვილის ლიპაზა(ჰორმონზე მგრძნობიარე). ის არღვევს ცხიმოვან ქსოვილს გლიცეროლად და ცხიმოვან მჟავებად. გლიცეროლი მიდის ღვიძლში გლუკონეოგენეზისთვის. FA-ები შედიან სისხლში, უკავშირდებიან ალბუმინს და შედიან ორგანოებსა და ქსოვილებში, გამოიყენება ენერგიის წყაროდ (ყველა ორგანოს მიერ, ტვინის გარდა, რომელიც იყენებს გლუკოზისა და კეტონის სხეულებს მარხვის ან ხანგრძლივი ვარჯიშის დროს).
გულის კუნთისთვის ცხიმოვანი მჟავები ენერგიის მთავარი წყაროა.
β- დაჟანგვა
β- დაჟანგვა- ენერგიის მოპოვების მიზნით LC-ის გაყოფის პროცესი.
1) FA კატაბოლიზმის სპეციფიკური გზა აცეტილ-CoA-მდე.
2) გვხვდება მიტოქონდრიებში.
3) მოიცავს 4 განმეორებით რეაქციას (ანუ პირობითად ციკლური):
დაჟანგვა → დატენიანება → დაჟანგვა → გაყოფა.
4) ყოველი ციკლის ბოლოს FA მცირდება 2 ნახშირბადის ატომით აცეტილ-CoA-ს სახით (შედის TCA ციკლში).
5) 1 და 3 რეაქცია - ჟანგვის რეაქციები, რომლებიც დაკავშირებულია CPE-სთან.
6) მონაწილეობა ვიტ. B 2 - კოენზიმი FAD, ვიტ. PP, NAD; პანტოტენის მჟავა, HS-KoA.
FA გადაცემის მექანიზმი ციტოპლაზმიდან მიტოქონდრიაში.
1. FA უნდა გააქტიურდეს მიტოქონდრიაში შესვლამდე.
მხოლოდ გააქტიურებული FA = აცილ-CoA შეიძლება ტრანსპორტირება ლიპიდური ორმაგი მემბრანაზე.
მატარებელია L-კარნიტინი.
β-დაჟანგვის მარეგულირებელი ფერმენტია კარნიტინის აცილტრანსფერაზა-I (KAT-I).
2. CAT-I გადააქვს ცხიმოვანი მჟავები მემბრანთაშორის სივრცეში.
3. CAT-I-ის მოქმედებით აცილ-CoA გადადის მატარებელ L-კარნიტინში.
იქმნება აცილკარნიტინი.
4. შიდა მემბრანაში ჩაშენებული ტრანსლოკაზის დახმარებით აცილკარნიტინი გადადის მიტოქონდრიაში.
5. მატრიცაში, CAT-II-ის მოქმედებით, FA იშლება კარნიტინისგან და შედის β-ოქსიდაციაში.
კარნიტინი ბრუნდება მემბრანთაშორის სივრცეში.
β-ჟანგვის რეაქციები
1. დაჟანგვა: FA იჟანგება FAD (ფერმენტი აცილ-CoA-DG) → ენოილის მონაწილეობით.
FAD შედის CPE-ში (p/o=2)
2. დატენიანება: ენოილი → β-ჰიდროქსიაცილ-CoA (ენოილ ჰიდრატაზას ფერმენტი)
3. დაჟანგვა: β-ჰიდროქსიაცილ-CoA → β-კეტოაცილ-CoA (NAD-ის მონაწილეობით, რომელიც შედის CPE-ში და აქვს p/o=3).
4. დაშლა: β-კეტოაცილ-CoA → აცეტილ-CoA (თიოლაზას ფერმენტი, HS-KoA-ს მონაწილეობით).
აცეტილ-CoA → TCA → 12 ATP.
Acyl-CoA (C-2) → შემდეგი β-ჟანგვის ციკლი.
ენერგიის გამოთვლა β-ჟანგვის დროს
მერისტიკური მჟავის მაგალითზე (14C).
ჩვენ ვიანგარიშებთ რამდენ აცეტილ-CoA-ს ანადგურებს ცხიმოვან მჟავებს
½ n \u003d 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP.
დათვალეთ რამდენი ციკლი სჭირდება მათ დაშლას
(1/2 n)-1=6 5(2 ATP 1 რეაქციისთვის და 3 ATP 3 რეაქციისთვის) = 30 ATP
გამოვაკლოთ 1 ATP დახარჯული ციტოპლაზმაში ცხიმოვანი მჟავების გააქტიურებაზე.
სულ - 113 ATP.
კეტონის სხეულების სინთეზი
თითქმის ყველა აცეტილ-CoA შედის TCA-ში. მცირე ნაწილი გამოიყენება კეტონის სხეულების = აცეტონური სხეულების სინთეზისთვის.
კეტონის სხეულები- აცეტოაცეტატი, β-ჰიდროქსიბუტირატი, აცეტონი (პათოლოგიაში).
ნორმალური კონცენტრაციაა 0,03-0,05 მმოლ/ლ.
სინთეზირებულია მხოლოდ ღვიძლშიβ-დაჟანგვით მიღებული აცეტილ-CoA-დან.
გამოიყენება როგორც ენერგიის წყარო ყველა ორგანოს გარდა ღვიძლისა (ფერმენტი არ არსებობს).
ხანგრძლივი მარხვის ან შაქრიანი დიაბეტის დროს კეტონის სხეულების კონცენტრაცია შეიძლება ათჯერ გაიზარდოს, რადგან. ამ პირობებში LC-ები ენერგიის ძირითადი წყაროა. ამ პირობებში ხდება ინტენსიური β-ოქსიდაცია და ყველა აცეტილ-CoA-ს არ აქვს დრო TCA-ში გამოსაყენებლად, რადგან:
ოქსალოაცეტატის ნაკლებობა (იგი გამოიყენება გლუკონეოგენეზში)
· β-დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება დიდი რაოდენობით NADH + H + (3 რეაქციაში), რომელიც თრგუნავს იზოციტრატ-DH-ს.
ამრიგად, აცეტილ-CoA მიდის კეტონის სხეულების სინთეზში.
იმიტომ რომ კეტონის სხეულები მჟავებია, ისინი იწვევენ მჟავა-ტუტოვანი ბალანსის ცვლილებას. აციდოზი ხდება (გამო კეტონემია).
მათ არ აქვთ დრო გამოსაყენებლად და ჩნდებიან შარდში, როგორც პათოლოგიური კომპონენტი → კეტურია. აცეტონის სუნიც არის პირიდან. ამ სახელმწიფოს ე.წ კეტოზი.
ქოლესტერინის გაცვლა
ქოლესტერინი(Xc) არის მონოჰიდრული ალკოჰოლი, რომელიც დაფუძნებულია ციკლოპენტანპერჰიდროფენანთრენის რგოლზე.
ნახშირბადის 27 ატომი.
ქოლესტერინის ნორმალური კონცენტრაცია არის 3,6-6,4 მმოლ/ლ, ნებადართულია არაუმეტეს 5.
მემბრანების აგებაზე (ფოსფოლიპიდები: Xc = 1: 1)
ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი
სტეროიდული ჰორმონების სინთეზი (კორტიზოლი, პროგესტერონი, ალდოსტერონი, კალციტრიოლი, ესტროგენი)
კანში ულტრაიისფერი სხივების ზემოქმედების ქვეშ გამოიყენება ვიტამინი D3 - ქოლეკალციფეროლის სინთეზისთვის.
სხეული შეიცავს დაახლოებით 140 გ ქოლესტერინს (ძირითადად ღვიძლში და ტვინში).
დღიური მოთხოვნილება - 0,5-1 გ.
Შეიცავს მხოლოდცხოველურ პროდუქტებში (კვერცხი, კარაქი, ყველი, ღვიძლი).
Xc არ გამოიყენება ენერგიის წყაროდ, რადგან. მისი რგოლი არ იშლება CO 2 და H 2 O და არ გამოიყოფა ATP (ფერმენტი არ არის).
ჭარბი Xc არ გამოიყოფა, არ დეპონირდება, იგი დეპონირდება დიდი სისხლძარღვების კედელში ნადების სახით.
ორგანიზმი ასინთეზებს 0,5-1გრ Xc. რაც უფრო მეტს მოიხმარენ საკვებთან ერთად, მით უფრო ნაკლებ სინთეზირდება ორგანიზმში (ნორმალურად).
ორგანიზმში Xc სინთეზირდება ღვიძლში (80%), ნაწლავებში (10%), კანში (5%), თირკმელზედა ჯირკვლებში, სასქესო ჯირკვლებში.
ვეგეტარიანელებსაც კი შეიძლება ჰქონდეთ ქოლესტერინის მომატებული დონე. მისი სინთეზისთვის საჭიროა მხოლოდ ნახშირწყლები.
ქოლესტერინის ბიოსინთეზი
იგი მიმდინარეობს 3 ეტაპად:
1) ციტოპლაზმაში - მევალონის მჟავის წარმოქმნამდე (კეტონის სხეულების სინთეზის მსგავსი)
2) EPR-ში - სკვალენამდე
3) EPR-ში - ქოლესტერინს
დაახლოებით 100 რეაქცია.
მარეგულირებელი ფერმენტი არის β-ჰიდროქსიმეთილგლუტარილ-CoA რედუქტაზა (HMG რედუქტაზა). ქოლესტერინის დამწევი სტატინები თრგუნავენ ამ ფერმენტს.)
HMG რედუქტაზას რეგულირება:
ა) დათრგუნულია ჭარბი დიეტური ქოლესტერინით უარყოფითი უკუკავშირის პრინციპით
ბ) შეიძლება გაზარდოს ფერმენტის (ესტროგენის) სინთეზი ან დაქვეითდეს (ქოლესტერინი და ნაღვლის კენჭები)
გ) ფერმენტი აქტიურდება ინსულინით დეფოსფორილირებით
დ) თუ ფერმენტი ბევრია, მაშინ ჭარბი შეიძლება დაიშალოს პროტეოლიზით
ქოლესტერინი სინთეზირდება აცეტილ-CoA-დან მიღებული ნახშირწყლებიდან(გლიკოლიზი → ODPVK).
მიღებული ქოლესტერინი ღვიძლში იფუთება ცხიმთან ერთად VLDL non-sp. VLDL-ს აქვს აპოპროტეინი B100, შედის სისხლში და C-II და E აპოპროტეინების დამატების შემდეგ გადაიქცევა მომწიფებულ VLDL-ში, რომელიც ხვდება LP-ლიპაზაში. LP-ლიპაზა შლის ცხიმებს (50%) VLDL-დან, ტოვებს LDL-ს, რომელიც შედგება 50-70% ქოლესტერინის ეთერებისგან.
ამარაგებს ქოლესტერინს ყველა ორგანოსა და ქსოვილს
· უჯრედებს აქვთ რეცეპტორები B100-ში, რომლითაც ისინი ცნობენ LDL-ს და შთანთქავენ მას. უჯრედები არეგულირებენ ქოლესტერინის მიღებას B100 რეცეპტორების რაოდენობის გაზრდით ან შემცირებით.
შაქრიანი დიაბეტის დროს შეიძლება მოხდეს B100-ის გლიკოზილაცია (გლუკოზის დამატება). შესაბამისად, უჯრედები არ ცნობენ LDL-ს და ვითარდება ჰიპერქოლესტერინემია.
LDL-ს შეუძლია შეაღწიოს გემებში (ათეროგენული ნაწილაკი).
LDL-ის 50%-ზე მეტი ბრუნდება ღვიძლში, სადაც ქოლესტერინი გამოიყენება ნაღვლის ბუშტის კენჭების სინთეზისთვის და საკუთარი ქოლესტერინის სინთეზის დათრგუნვისთვის.
ჰიპერქოლესტერინემიისგან დაცვის მექანიზმი არსებობს:
საკუთარი ქოლესტერინის სინთეზის რეგულირება უარყოფითი უკუკავშირის პრინციპით
უჯრედები არეგულირებენ ქოლესტერინის მიღებას B100 რეცეპტორების რაოდენობის გაზრდით ან შემცირებით
HDL-ის ფუნქციონირება
HDL სინთეზირდება ღვიძლში. მას აქვს დისკისებრი ფორმა, შეიცავს მცირე ქოლესტერინს.
HDL ფუნქციები:
იღებს ჭარბ ქოლესტერინს უჯრედებიდან და სხვა ლიპოპროტეინებიდან
აწვდის C-II და E სხვა ლიპოპროტეინებს
HDL-ის ფუნქციონირების მექანიზმი:
HDL შეიცავს აპოპროტეინს A1 და LCAT (ფერმენტ ლეციტინქოლესტერინის აცილტრანსფერაზა).
HDL შედის სისხლში და LDL მოდის მასში.
LDL A1 აღიარებს, რომ მათ აქვთ ბევრი ქოლესტერინი და ააქტიურებენ LCAT.
LCAT აშორებს ცხიმოვან მჟავებს HDL ფოსფოლიპიდებს და გადასცემს მათ ქოლესტერინს. იქმნება ქოლესტერინის ეთერები.
ქოლესტერინის ეთერები ჰიდროფობიურია, ამიტომ ისინი გადადიან ლიპოპროტეინში.
თემა 8
მეტაბოლიზმი: ცილის მეტაბოლიზმი
ციყვები - ეს არის მაღალმოლეკულური ნაერთები, რომლებიც შედგება α-ამინომჟავის ნარჩენებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია პეპტიდური ბმებით.
პეპტიდური ბმები განლაგებულია ერთი ამინომჟავის α-კარბოქსილის ჯგუფსა და მის შემდეგ მეორე α-ამინომჟავის ამინოჯგუფს შორის.
ცილების (ამინომჟავების) ფუნქციები:
1) პლასტიკური (მთავარი ფუნქცია) - ამინომჟავებისგან სინთეზირებულია კუნთების, ქსოვილების, თვლების, კარნიტინი, კრეატინი, ზოგიერთი ჰორმონი და ფერმენტი ცილები;
2) ენერგია
ა) საკვებთან ერთად ჭარბი მიღების შემთხვევაში (>100გრ)
ბ) ხანგრძლივი მარხვა
თავისებურება:
ამინომჟავები, ცხიმებისა და ნახშირწყლებისგან განსხვავებით, არ არის დეპონირებული .
თავისუფალი ამინომჟავების რაოდენობა ორგანიზმში დაახლოებით 35 გ-ია.
ცილის წყაროები ორგანიზმისთვის:
საკვები ცილები (მთავარი წყარო)
ქსოვილის ცილები
ნახშირწყლებისგან სინთეზირებული.
აზოტის ბალანსი
იმიტომ რომ ორგანიზმში არსებული მთელი აზოტის 95% ეკუთვნის ამინომჟავებს, მაშინ მათი გაცვლის შეფასება შეიძლება აზოტის ბალანსი - შემომავალი აზოტის თანაფარდობა შარდში გამოყოფილთან.
ü დადებითი - გამოიყოფა ნაკლები, ვიდრე შემოდის (ბავშვებში, ორსულებში, ავადმყოფობის შემდეგ გამოჯანმრთელების პერიოდში);
ü უარყოფითი - გამოიყოფა მეტი, ვიდრე შემოდის (სიბერე, გახანგრძლივებული ავადმყოფობის პერიოდი);
ü აზოტის ბალანსი - ჯანმრთელ ადამიანებში.
იმიტომ რომ საკვების ცილები არის ამინომჟავების მთავარი წყარო, შემდეგ ისინი საუბრობენ " ცილოვანი კვების სისრულე ».
ყველა ამინომჟავა იყოფა:
ურთიერთშემცვლელი (8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
ნაწილობრივ შესაცვლელი (2) - Arg, Gis (სინთეზირებულია ნელა);
პირობითად შესაცვლელი (2) - Cys, Tyr (შესაძლებელია სინთეზირება პირობითშეუცვლელი შემოსავალი - Met → Cys, Fen → Tyr);
· შეუცვლელი (8) - Val, Ile, Lei, Liz, Met, Tre, Fen, Tpf.
ამასთან დაკავშირებით, ცილები გამოიყოფა:
სრული - შეიცავს ყველა აუცილებელ ამინომჟავას
ü დეფექტური - არ შეიცავს Met და Tpf.
ცილის მონელება
თავისებურებები:
1) ცილები შეიწოვება კუჭში, წვრილ ნაწლავში
2) ფერმენტები - პეპტიდაზები (გაწყვეტს პეპტიდურ ბმებს):
ა) ეგზოპეპტიდაზები - C-N-ტერმინალებიდან კიდეების გასწვრივ
ბ) ენდოპეპტიდაზები – ცილის შიგნით
3) კუჭისა და პანკრეასის ფერმენტები წარმოიქმნება არააქტიური ფორმით - პროენზიმები(რადგან ისინი ამუშავებენ საკუთარ ქსოვილებს)
4) ფერმენტები გააქტიურებულია ნაწილობრივი პროტეოლიზით (PPC ნაწილის დაშლა)
5) ზოგიერთი ამინომჟავა მსხვილ ნაწლავში ლპება
 |
1. ისინი არ იშლება პირის ღრუში.
2. კუჭში ცილები მოქმედებენ პეპსინი(ენდოპეპტიდაზა). ის წყვეტს ობლიგაციებს, რომლებიც წარმოიქმნება არომატული ამინომჟავების ამინოჯგუფების მიერ (Tyr, Phen, Tpf).
პეპსინს აწარმოებენ მთავარი უჯრედები, როგორც არააქტიური პეპსინოგენი.
პარიეტალური უჯრედები აწარმოებენ მარილმჟავას.
HCl-ის ფუნქციები:
ü ქმნის პეპსინის ოპტიმალურ pH-ს (1,5 - 2,0)
ü ააქტიურებს პეპსინოგენს
ü ახდენს ცილების დენატურაციას (აადვილებს ფერმენტის მოქმედებას)
ü ბაქტერიციდული მოქმედება
პეპსინოგენის გააქტიურება
პეპსინოგენი HCl-ის მოქმედებით გარდაიქმნება აქტიურ პეპსინად 42 ამინომჟავის ნელა დაშლით. აქტიური პეპსინი შემდეგ სწრაფად ააქტიურებს პეპსინოგენს ( ავტოკატალიტიკურად).
ამრიგად, კუჭში ცილები იშლება მოკლე პეპტიდებად, რომლებიც შედიან ნაწლავებში.
3. ნაწლავში პეპტიდებზე მოქმედებენ პანკრეასის ფერმენტები.
ტრიფსინოგენის, ქიმოტრიფსინოგენის, პროელასტაზას, პროკარბოქსიპეპტიდაზის გააქტიურება
ნაწლავში ენტეროპეპტიდაზას მოქმედებით აქტიურდება ტრიფსინოგენი. შემდეგ გააქტიურებულია მისგან ტრიპსინიააქტიურებს ყველა სხვა ფერმენტს ნაწილობრივი პროტეოლიზით (ქიმოტრიფსინოგენი → ქიმოტრიფსინიპროელასტაზა → ელასტაზაპროკარბოქსიპეპტიდაზა → კარბოქსიპეპტიდაზა).
ტრიპსინიწყვეტს კარბოქსილის ჯგუფების მიერ წარმოქმნილ ბმებს Lys ან Arg.
ქიმოტრიფსინიარომატული ამინომჟავების კარბოქსილის ჯგუფებს შორის.
ელასტაზა- ბმები, რომლებიც წარმოიქმნება Ala ან Gly-ის კარბოქსილის ჯგუფებით.
კარბოქსიპეპტიდაზაწყვეტს კარბოქსილის ობლიგაციებს C-ბოლოდან.
ამრიგად, ნაწლავში წარმოიქმნება მოკლე დი-, ტრიპეპტიდები.
4. ნაწლავის ფერმენტების მოქმედებით ისინი იშლება თავისუფალ ამინომჟავებად.
ფერმენტები - დი-, ტრი-, ამინოპეპტიდაზები. ისინი არ არიან სპეციფიკური სახეობებით.
შედეგად მიღებული თავისუფალი ამინომჟავები შეიწოვება მეორადი აქტიური ტრანსპორტით Na +-ით (კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ).
5. ზოგიერთი ამინომჟავა გაფუჭებულია.
დამპალი - ფერმენტული პროცესი ამინომჟავების დაყოფის დაბალტოქსიკურ პროდუქტებზე გაზების გამოყოფით (NH 3, CH 4, CO 2, მერკაპტანი).
მნიშვნელობა: ნაწლავის მიკროფლორის სასიცოცხლო აქტივობის შესანარჩუნებლად (დაშლის დროს Tyr აყალიბებს ტოქსიკურ პროდუქტებს ფენოლსა და კრეზოლს, Tpf - ინდოლს და სკატოლს). ტოქსიკური პროდუქტები შედიან ღვიძლში და განეიტრალდებიან.
ამინომჟავების კატაბოლიზმი
მთავარი გზა - დეამინაცია - ამინო ჯგუფის გაყოფის ფერმენტული პროცესი ამიაკის სახით და აზოტისგან თავისუფალი კეტომჟავის წარმოქმნით.
ოქსიდაციური დეამინაცია
არაჟანგვითი (Ser, Tre)
ინტრამოლეკულური (GIS)
ჰიდროლიზური
ოქსიდაციური დეამინაცია (ძირითადი)
ა) პირდაპირი - მხოლოდ გლუსთვის, რადგან რადგან ყველა სხვა ფერმენტი არააქტიურია.
იგი მიმდინარეობს 2 ეტაპად:
1) ფერმენტული
2) სპონტანური
შედეგად წარმოიქმნება ამიაკი და α-კეტოგლუტარატი.
ტრანსამინაციის ფუნქციები:
ü იმიტომ რეაქცია შექცევადია, ემსახურება არაარსებითი ამინომჟავების სინთეზს;
ü კატაბოლიზმის საწყისი ეტაპი (ტრანსამინაცია არ არის კატაბოლიზმი, რადგან ამინომჟავების რაოდენობა არ იცვლება);
ü ორგანიზმში აზოტის გადანაწილებისთვის;
ü მონაწილეობს გლიკოლიზის დროს წყალბადის გადაცემის მალატ-ასპარტატის შატლის მექანიზმში (6 რეაქცია).
ALT და AST-ის აქტივობის დასადგენადგულისა და ღვიძლის დაავადებების დიაგნოსტიკის კლინიკაში იზომება დე რიტის კოეფიციენტი:
0.6-ზე - ჰეპატიტი,
1 - ციროზი,
10 - მიოკარდიუმის ინფარქტი.
დეკარბოქსილაციაამინომჟავები - კარბოქსილის ჯგუფის გაყოფის ფერმენტული პროცესი ამინომჟავებიდან CO 2-ის სახით.
შედეგად წარმოიქმნება ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები - ბიოგენური ამინები.
ფერმენტები არის დეკარბოქსილაზები.
კოენზიმი - პირიდოქსალ ფოსფატი ← ვიტ. 6-ზე.
მოქმედების შემდეგ ბიოგენური ამინები განეიტრალება 2 გზით:
1) მეთილაცია (CH 3-ის დამატება; დონორი - SAM);
2) დაჟანგვა ამინო ჯგუფის ელიმინაციასთან ერთად NH 3 სახით (MAO ფერმენტი - მონოამინ ოქსიდაზა).
480 რუბლი. | 150 UAH | $7.5 ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> ნაშრომი - 480 რუბლი, მიწოდება 10 წუთი 24 საათი დღეში, კვირაში შვიდი დღე და არდადეგები
მარკოვა ეკატერინა ბორისოვნა კატალიზური ნანოსისტემები პროპანის კრეკინგით ოლეფინების წარმოებისთვის: დისერტაცია ... ქიმიურ მეცნიერებათა კანდიდატი: 02.00.04 / მარკოვა ეკატერინა ბორისოვნა; [დაცვის ადგილი: უმაღლესი პროფესიული განათლების ფედერალური სახელმწიფო საბიუჯეტო საგანმანათლებლო დაწესებულება "მოსკოვის სახელმწიფო ტექნიკური უნივერსიტეტი. მ.ვ.ლომონოსოვის სახელობის" ].- მოსკოვი, 2015.- 151გვ.
შესავალი
თავი 1 ლიტერატურის მიმოხილვა 10
1.1. ნახშირწყალბადის კრეკინგი 10
1.1.1. თერმული კრეკინგი 10
1.1.2. კატალიზური კრეკინგი
1.2. პროპანის კრეკინგი კატალიზატორები 27
1.3. ნანოსტრუქტურული კატალიზატორები პროპანის კრეკინგის რეაქციებში 35
1.4. ალუმინა პროპანის კრეკისთვის
1.4.1. ალუმინის ოქსიდის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები 38
1.4.2. ალუმინის ოქსიდის ზედაპირის მოდელები 42
1.4.3. ტექსტურის მახასიათებლები 45
1.4.4. ალუმინის ოქსიდის თვისებების დამოკიდებულება კალციაციის ტემპერატურაზე 46
1.4.5. ალუმინის ოქსიდი, როგორც კატალიზურად აქტიური ფაზის მატარებელი 49
თავი 2. ნანოსტრუქტურული კატალიზატორების ძლიერი სინთეზი და ფიზიკურ-ქიმიური მახასიათებლები
დაფუძნებული ალუმინის ოქსიდზე STRONG 51
2.1. სინთეზი და ძირითადი მახასიათებლები 51
2.1.1 ნანობოჭკოვანი ალუმინის აეროგელის სინთეზი 51
2.1.2. ნანობოჭკოვანი ალუმინის ოქსიდის აეროგელის ქიმიური შემადგენლობისა და სტრუქტურის მახასიათებლები 53
2.1.3. ალუმინის ოქსიდზე დაფუძნებული ნანობოჭკოვანი აეროგელების სინთეზი (TIO2/AI2O3,
2.1.4. ალუმინის ოქსიდზე დაფუძნებული ნანობოჭკოვანი აეროგელების ქიმიური შემადგენლობისა და სტრუქტურის მახასიათებლები (TіOg/AI203, BiO2/AI203) 57
2.1.5. მაღალი ფოროვანი ტიტანის ოქსიდის სინთეზი
2.2. სინთეზირებული კატალიზატორების ფორიანობის და სპეციფიური ზედაპირის განსაზღვრა... 59
2.3. ნანობოჭკოვანი აეროგელის კატალიზატორების პირველადი ადსორბციული ცენტრების განსაზღვრა 65
თავი 3 პროპანის კატალიზური კრეკინგი
3.1 ექსპერიმენტული პროცედურა 70
3.2. ალუმინის ოქსიდზე 75 დაფუძნებული ნანობოჭკოვანი აეროგელის კატალიზატორების კატალიზური აქტივობის შესწავლა
3.3. ალუმინის ოქსიდზე დაფუძნებული ნანობოჭკოვანი აეროგელის კატალიზატორების წყალბადის დამუშავების ეფექტი მათ ფიზიკოქიმიურ თვისებებზე 78
3.4. სხვადასხვა კატალიზატორების კატალიზური აქტივობა და სელექციურობა პროპანის კრეკინგ რეაქციაში 90
3.5. ნანობოჭკოვანი ალუმინის ოქსიდის აეროგელზე დაფუძნებული ახალი კატალიზური ნანოსისტემების ოპერატიული სტაბილურობა 105
3.6. პროპანის ადსორბციის გავლენა კრეკინგის რეაქციის დროს ნანობოჭკოვანი აეროგელის კატალიზატორების სტრუქტურაზე 109
დასკვნები 114
მადლობა 116
ბიბლიოგრაფია
სამუშაოს შესავალი
თემის აქტუალობა.ნავთობისა და გაზის თანამედროვე გადამუშავების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ამოცანაა ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში ტექნოლოგიური პროცესების შექმნა და განხორციელება, რაც საშუალებას მისცემს შთამომავლობას შეინარჩუნოს არაგანახლებადი ენერგიის ნახშირწყალბადების ნედლეულის მაქსიმალური რაოდენობა: გაზი, ნავთობი და კონდენსატი. განსაკუთრებით მწვავეა ასოცირებული ნავთობგაზის (APG) პრობლემა. რუსეთის ფედერაციის მოქმედი კანონმდებლობის თანახმად, ნავთობის წარმოების ლიცენზიის სავალდებულო პირობაა ნავთობის წარმოებისას მიღებული ასოცირებული ნავთობის გაზის მინიმუმ 95%-ის გამოყენება. ასოცირებული ნავთობგაზის გადამუშავებისა და უტილიზაციის არსებული სქემით, დიდ და ზღვრულ საბადოებზე გამოყენებული ასოცირებული ნავთობგაზის მოცულობები არ აღემატება მთლიანი რაოდენობის 60%-ს, საიდანაც 25%-მდე არის დამწვარი. ამ პრობლემების გადაჭრა მოითხოვს ნავთობისა და გაზის გადამუშავების უახლესი ტექნოლოგიების გამოყენებას.
პროპანის კრეკინგი, სპეციალურად შექმნილი კატალიზატორების გამოყენებით, შეიძლება ჩაითვალოს APG-ის გამოყენების ერთ-ერთ გზად.
ამ მხრივ საინტერესოა პროპანის კრეკინგის პროცესის ახალი კატალიზატორების სინთეზი და მიღებული კატალიზური სისტემების ფიზიკოქიმიური თვისებების შესწავლა, როგორც რუსეთის, ასევე გლობალური ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიისთვის.
გარდა ამისა, სამეცნიერო კვლევებში ფუნდამენტური წვლილი შეაქვს ახალი მასალების ფიზიკოქიმიური თვისებების შესწავლაზე მიღებულ შედეგებს.
ამრიგად, ჩატარებული კვლევების შედეგები საფუძვლად დაედება ახალი კატალიზატორების შემუშავებას, რაც გამოიწვევს გაზის დამუშავების ეფექტურობის ზრდას, რაც განსაზღვრავს სადისერტაციო სამუშაოს აქტუალურობას.
სადისერტაციო სამუშაოს თემა შეტანილია რუსეთის ხალხთა მეგობრობის უნივერსიტეტის ფიზიკური და კოლოიდური ქიმიის კათედრის სამეცნიერო კვლევის გეგმაში. ნამუშევარი ფინანსურად იყო მხარდაჭერილი რუსეთის საბაზისო კვლევების ფონდის მიერ (პროექტი №14-03-00940), იყო პროექტი ინნოსტარის პროგრამის მეცნიერების პოპულარიზაციისთვის, რომელსაც აფინანსებდა საწარმოთა მცირე ფორმების განვითარების დახმარების ფონდი. U.M.N.I.K-ის სამეცნიერო და ტექნიკური სფერო. - 2013. ამ სამუშაოს პრაქტიკული ნაწილი შეტანილია IPCE RAS-ის 2013-2015 წლების კალენდარულ გეგმაში.
ობიექტური. ახალი თაობის უაღრესად აქტიური და შერჩევითი ნანოსტრუქტურული კატალიზატორების შექმნა პროპანის კრეკინგის რეაქციისთვის ოლეფინების მისაღებად და მათი ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების შესასწავლად.
ამ მიზნის მისაღწევად საჭირო იყო შემდეგის გადაჭრა დავალებები:
ალუმინზე დაფუძნებული კატალიზური ნანოსისტემების სინთეზირება, რომლებსაც აქვთ მაღალი აქტივობა და სელექციურობა პროპან კრეკინგის რეაქციაში, მაგრამ მდგრადია კარბურიზაციის მიმართ;
მიღებული კატალიზატორების ფიზიკოქიმიური თვისებების გამოკვლევა;
შემუშავებული კატალიზური ნანოსისტემების ქცევის შესწავლა პროპანის კრეკინგ რეაქციაში;
შექმნილი ნანობოჭკოვანი აეროგელების კატალიზური აქტივობისა და სელექციურობის შედარება არსებულ კატალიზურ სისტემებთან;
აქტივაციის პროცესისა და რეაქციის საშუალების ატმოსფეროს გავლენის დადგენა მიღებული ახალი თაობის კატალიზატორების სტრუქტურასა და თვისებებზე. ნაშრომის სამეცნიერო სიახლე:
მოახდინა ალუმინის ოქსიდის საფუძველზე სინთეზირებული ნანობოჭკოვანი აეროგელები და შეისწავლა მათი შემადგენლობა, სტრუქტურა, ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები;
პირველად მიიღეს ალუმინის ოქსიდზე დაფუძნებული ნანოკრისტალური აეროგელები, რომლებიც მჭიდროდ შეფუთული სამაგრებია და შეისწავლეს მათი შემადგენლობა, სტრუქტურა და ფიზიკოქიმიური თვისებები;
გამოიკვლია, პროპანის კრეკინგის რეაქციაში, კატალიზური სისტემები, რომლებიც დაფუძნებულია ნანობოჭკოვანი და ნანოკრისტალური აეროგელების ალუმინის ოქსიდის, ნახშირბადის ნანომილების და აქტიური ნახშირბადისგან;
განისაზღვრა მომსახურების ვადა და ამ კატალიზური სისტემების რეგენერაციის შესაძლებლობა;
დადგენილია ნანობოჭკოვანი ალუმინის აეროგელზე დაფუძნებულ კატალიზურ სისტემებზე აქტივაციის პროცესისა და რეაქციის გარემოს გავლენა. სამუშაოს პრაქტიკული მნიშვნელობა:
უაღრესად სუფთა კომპოზიციური ნანობოჭკოვანი და ნანოკრისტალური აეროგელების სინთეზი, რომელიც დაფუძნებულია ალუმინის ოქსიდზე, რეპროდუცირებადი ზედაპირის პარამეტრებით და ბოჭკოების ზომით, შეიძლება გახდეს საფუძველი კატალიზატორების შესაქმნელად, რომლებიც არ შეიცავს ძვირფას ლითონებს;
წყალბადის ატმოსფეროსა და რეაქციის საშუალების გავლენის შესწავლა კატალიზურ სისტემებზე ნანობოჭკოვანი ალუმინის საფუძველზე წარმოადგენს ფუნდამენტურ საფუძველს ამ ტიპის კატალიზური სისტემების სტრუქტურული პარამეტრების ოპტიმიზაციისათვის;
ნანობოჭკოვანი ალუმინის აეროგელზე დაფუძნებული კატალიზატორების ფიზიკოქიმიური თვისებების ცვლილებების შესწავლა პროპანის კრეკინგის რეაქციაში არის
ახალი თაობის კატალიზატორების შექმნის საფუძველი ასოცირებული ნავთობის გაზის (APG) გადამუშავებისთვის.
დაცვისთვის წარმოდგენილია შემდეგი დებულებები:
სინთეზირებული ნანობოჭკოვანი და ნანოკრისტალური აეროგელების შემადგენლობისა და სტრუქტურის კვლევის შედეგები;
ალუმინის ოქსიდზე დაფუძნებული აეროგელების ფოროვანი სტრუქტურის კვლევის შედეგები აზოტის ორთქლის დაბალტემპერატურული ადსორბციით და წყლის ორთქლის ადსორბციით 293 K ტემპერატურაზე;
ნანობოჭკოვანი და ნანოკრისტალური აეროგელების კატალიზური კვლევების შედეგები ალუმინის ოქსიდიდან, ნახშირბადის ნანომილებიდან, პროპანის კრეკინგის რეაქციაში აქტიური ნახშირბადიდან. დასკვნა აქტივობის, სელექციურობის, კარბონიზაციისადმი გამძლეობისა და ნანოსტრუქტურული კატალიზური სისტემების რეგენერაციის უნარზე;
ნანობოჭკოვანი აეროგელის მასალებზე პროპანის ადსორბციის (გაჟონვის მეთოდი) კვლევების შედეგები;
ნანობოჭკოვანი აეროგელების სტრუქტურასა და მათ კატალიზურ აქტივობაზე აქტივაციის პროცესის გავლენის შესწავლის შედეგები.
ნაშრომის თეორიული მნიშვნელობა. კვლევის მიღებული შედეგები ხელს უწყობს ახალი ნანოსტრუქტურული მასალების ფუნდამენტურ კვლევას. პირველად დადგინდა აეროგელის კატალიზატორების ქცევის თავისებურებები სხვადასხვა მედიაში.
სამუშაოს პრაქტიკული გამოყენებადობა. შესრულებული სამუშაოს ფარგლებში მოპოვებული იქნა ახალი მონაცემები ალუმინის ოქსიდისა და ტიტანის ოქსიდის საფუძველზე ნანოსტრუქტურული კატალიზატორების სინთეზის პირობების გავლენას მათ კატალიზურ თვისებებზე. მიღებული შედეგები არის ამ ტიპის კატალიზატორების პრაქტიკული გამოყენებისათვის სამეცნიერო და ტექნიკური რეკომენდაციების მომზადების საფუძველი. მუშაობის შედეგები გამოიყენება სასწავლო პროცესში სტუდენტების, ბაკალავრიატისა და მაგისტრატურის სტუდენტების მომზადებაში, რომლებიც სწავლობენ რუსეთის ხალხთა მეგობრობის უნივერსიტეტის ფიზიკის, მათემატიკის და საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა ფაკულტეტის ფიზიკური და კოლოიდური ქიმიის განყოფილებაში.
თემის კავშირი სამეცნიერო მუშაობის გეგმასთან. სადისერტაციო ნაშრომი იყო რუსეთის ხალხთა მეგობრობის უნივერსიტეტის ფიზიკური და კოლოიდური ქიმიის კათედრის სამეცნიერო კვლევის ნაწილი. ეს ნაშრომი მხარდაჭერილია რუსეთის ძირითადი კვლევების ფონდის მიერ (პროექტი No14-03-00940).
წინამდებარე ნაშრომის მე-2 თავი წარმოადგენს IPCE RAS-ის 2013-2015 წლების კალენდარულ გეგმაში შეტანილი პროექტის ნაწილს (განყოფილება: „ძირითადი ფიზიკური და ქიმიური
ადსორბციის ნიმუშები, ადსორბციული განცალკევება, აბსორბციულ-ელექტროქიმიური და იონ-გაცვლის პროცესები ნანოფოროვან მასალებში და ფუნქციური ადსორბენტების მიზნობრივი სინთეზის საფუძვლები 2013-2015 წლებში“, ქვეგანყოფილება: „სხვადასხვა ქიმიური ბუნების ნახშირბადის და ქიმიური ბუნების მოლეკულების ადსორბციისა და მობილურობის მექანიზმები. პოლიმერული ადსორბენტების შეშუპება, ერთგვაროვანი ფოროვანი ადსორბენტების სინთეზის საფუძვლების შემუშავება და მათი კვლევის მეთოდები“).
დისერტაციის ექსპერიმენტული კვლევითი ნაწილი გახდა Innostar პროგრამის საბოლოო მეცნიერების ხელშეწყობის პროექტი და U.M.N.I.K-ის გამარჯვებული პროექტი. - 2013 და სამეცნიერო და ტექნიკურ სფეროში მცირე საწარმოთა განვითარების ხელშეწყობის ფონდის მხარდაჭერით 2014-2015 წლებში.
ამ კვლევის შედეგებს მიენიჭა დიპლომები სამეცნიერო კონფერენციებზე: ქიმიისა და ნანომასალების საერთაშორისო მონაწილეობით ახალგაზრდა მეცნიერთა, ასპირანტთა და სტუდენტთა სრულიადრუსული კონფერენცია „მენდელეევი-2012“ ქ. პეტერბურგი, 2012 წ.; სიმპოზიუმი „თანამედროვე ქიმიური ფიზიკა“, ტუაფსე, 2013 წ.
შედეგების სანდოობა უზრუნველყოფილია
ტექნიკის ნაკრების გამოყენებით
ექსპერიმენტული შესწავლა თანამედროვე გამოყენებით
უაღრესად მგრძნობიარე აღჭურვილობა, კარგი გამეორება
ექსპერიმენტული მონაცემები და დასტურდება თანამედროვე თეორიულ კონცეფციებთან შესაბამისობით.
ავტორის პირადი წვლილი. ავტორი მონაწილეობდა სადისერტაციო ნაშრომში გათვალისწინებული ამოცანების დასახვაში. დისერტაციის სტუდენტმა დამოუკიდებლად მოახდინა კატალიზური სისტემების სინთეზირება. ავტორმა პირადად დააპროექტა ინსტალაციები კატალიზური ექსპერიმენტების ჩასატარებლად და კატალიზატორების სტრუქტურაზე აქტივაციის პროცესის გავლენის შესასწავლად. ყველა ექსპერიმენტი და მიღებული შედეგების ანალიზი ჩატარდა პირადად ავტორის მიერ. დისერტაცია ეწეოდა სტატიებისა და რეფერატების მომზადებას გამოსაცემად, მონაწილეობდა კონფერენციებში.
კვლევის შედეგების დამტკიცება. სამუშაოს შედეგები მოხსენებული იქნა შემდეგ კონფერენციებსა და სიმპოზიუმებზე: „ყოველრუსული კონფერენცია მათემატიკის, ინფორმატიკის, ფიზიკის და ქიმიის პრობლემებზე“, მოსკოვი, PFUR, (2008, 2009); სიმპოზიუმი „თანამედროვე ქიმიური ფიზიკა“, ტუაფსე (2008, 2013, 2014); სრულიად რუსული სკოლა-კონფერენცია „სუპრამოლეკულური სისტემები ინტერფეისზე“, მოსკოვი, IPChE RAS, 2009; საერთაშორისო სამეცნიერო კონფერენცია "არასტაციონარული, ენერგიის და რესურსების დაზოგვის პროცესები და აღჭურვილობა ქიმიურ, ნანო და ბიოტექნოლოგიაში (NERPO-2008)", მოსკოვი, MGOU, 2009; ქიმიისა და ნანომასალების საერთაშორისო მონაწილეობით ახალგაზრდა მეცნიერთა, კურსდამთავრებულთა და სტუდენტთა სრულიად რუსული კონფერენცია "მენდელეევი-2012", "მენდელეევი-2013"
პეტერბურგი, (2012, 2013); სრულიადრუსული სამეცნიერო ახალგაზრდული სკოლა-კონფერენცია „ქიმია SIGMA-ს ნიშნით 2012“, ომსკი, 2012; სრულიად რუსული სიმპოზიუმი უცხოელი მეცნიერების მონაწილეობით „ადსორბციის, ფორიანობის და ადსორბციის სელექციურობის თეორიის აქტუალური პრობლემები“, კლიაზმა, (2013-2015); II სრულიადრუსული ახალგაზრდული კონფერენცია „პროგრესი ქიმიურ ფიზიკაში“, ჩერნოგოლოვკა, IPCP RAS, 2013; III სრულიადრუსული ახალგაზრდული სამეცნიერო კონფერენცია "ახალი ნივთიერებებისა და მასალების ქიმია და ტექნოლოგია" II სრულიადრუსული ახალგაზრდული კონფერენცია "ახალგაზრდობა და მეცნიერება ჩრდილოეთში", სიქტივკარი, 2013; საერთაშორისო სამეცნიერო და პრაქტიკული კონფერენცია „ნავთობისა და გაზის გადამუშავება-2013“, უფა, 2013; ახალგაზრდა მკვლევართა და კურსდამთავრებულთა X რუსული ყოველწლიური კონფერენცია "არაორგანული მასალების ფიზიკური ქიმია და ტექნოლოგია", მოსკოვი, IMET RAS; 2013 წელი; V ახალგაზრდული სამეცნიერო და ტექნიკური კონფერენცია "მაღალტექნოლოგიური ქიმიური ტექნოლოგიები-2013" მოსკოვი, MITHT, 2013; IPChE RAS-ის ახალგაზრდა მეცნიერთა, მაგისტრანტთა და სტუდენტთა VIII კონფერენცია "ფიზიკური ქიმია - 2013", მოსკოვი, IPChE RAS, 2013; III სრულიადრუსული კონფერენცია საერთაშორისო მონაწილეობით „ახალგაზრდული მეცნიერება რეგიონების განვითარებაში“, პერმი, 2013; ახალგაზრდა მეცნიერთა, მაგისტრანტთა და სტუდენტთა III საერთაშორისო სამეცნიერო და ტექნიკური კონფერენცია „მაღალი ტექნოლოგიები თანამედროვე მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში“, ტომსკი, 2014; რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ორგანული ქიმიის ინსტიტუტის VI ახალგაზრდული კონფერენცია, რომელიც ეძღვნება დაარსების 80 წლის იუბილეს, მოსკოვი, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ორგანული ქიმიის ინსტიტუტი, 2014 წ.
პუბლიკაციები. ნაშრომის ძირითადი შინაარსი ასახულია 29 პუბლიკაციაში, მათ შორის 3 სამეცნიერო სტატია უმაღლესი საატესტაციო კომისიის მიერ რეკომენდებულ ჟურნალებში, 6 სტატია სხვა კრებულებში და 20 აბსტრაქტი საერთაშორისო და რუსულ კონფერენციებზე.
სტრუქტურა და მოცულობა მუშაობა. ნამუშევარი წარმოდგენილია 129 საბეჭდი ტექსტის გვერდები, მათ შორის 23 ცხრილი და 65 ფიგურა. დისერტაცია შედგება შესავალი, სამი თავი, დასკვნები და ციტირებული წყაროების ჩამონათვალი, მათ შორის 198 ნივთები.
პროპანის კრეკინგ კატალიზატორები
თერმული ბზარი ხასიათდება ჯაჭვური რეაქციით. პარაფინის ნახშირწყალბადების კრეკინგის მექანიზმის ყველა არსებული თეორია შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად. პირველ ჯგუფში შედის თეორიები, რომლებიც განიხილავენ პირველადი კრეკინგის რეაქციას, როგორც მოლეკულის ინტრამოლეკულურ გადაწყობას მისი შემდგომი დაშლით ორ პატარა მოლეკულად. კრეკინგის რეაქცია შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად: SpNgp + 2 - CnH2n + Hg
ეს თეორია ემთხვევა ბურკის თეორიის ყოფილ კლასიკურ იდეებს, რომლებშიც ნახშირწყალბადების მოლეკულების თერმული დაშლის დროს არ წარმოიქმნება შუალედური არასტაბილური ნაერთები. ბურკის აზრით, პარაფინური ნახშირწყალბადის თერმული ტრანსფორმაციის პირველადი აქტი არის ორი ვალენტური ელექტრონის დაგროვება ნახშირბადის ერთ ატომში. ნახშირბადის ატომი, რომელმაც მიიღო უარყოფითი მუხტი, იზიდავს წყალბადის ატომს თავისკენ მეზობელი ნახშირბადის ატომიდან, რის შემდეგაც პარაფინის ნახშირბადის მოლეკულა იშლება უფრო მცირე პარაფინის მოლეკულად და ოლეფინის მოლეკულად.
CnH2n+2 CmH2m + СрН2р+2, სადაც m+p= n პარაფინური ნახშირწყალბადების კრეკინგის სიჩქარის მუდმივის დამოკიდებულება ატომების რაოდენობაზე ბრეკი გამოიხატება შემდეგი ფორმულით: -Еk = (n-2)xueRT (1) სადაც n არის პარაფინური ნახშირბადის ნახშირბადის ატომების რაოდენობა v არის მნიშვნელობა, რომელიც მუდმივია ყველა პარაფინური ნახშირწყალბადისთვის; E არის აქტივაციის ენერგიის მნიშვნელობა, რომელსაც ბურკი იღებს 65000 კალ/მოლი. ბურკის ფორმულა კარგად აღწერს პარაფინური ნახშირწყალბადების კრეკინგის კინეტიკას (დაწყებული დეკანიდან), რომლისთვისაც ნახშირბადის ატომების რიცხვიდან კრეკინგის სიჩქარის მუდმივის ცვლილება წრფივი ფუნქციაა. ბრეკის თეორიის მიხედვით, ყველა C-C ბმა არის ეკვივალენტური. მაშასადამე, კასელი ასწორებს ბურკის თეორიას და საუბრობს ცალკეული C-C ობლიგაციების არათანაბარ მნიშვნელობაზე. გარდა ამისა, კასელი მიიჩნევს, რომ სავარაუდოა, გარდა C-C ბმების გაწყვეტისა, წყალბადის ატომების აღმოფხვრა 1:4 პოზიციაზე C-C ბმის ერთდროული გაწყვეტით 2:3 პოზიციაზე, მაგალითად, CH3-CH2-CH2. -CH3 - 2 CH2 = CH2 + H2
ბურკ-კასელის თეორია ვერ ხსნის პარაფინური ნახშირწყალბადების უმეტესობის კრეკინგის პროდუქტების შემადგენლობას. კერძოდ, ამ თეორიას არ შეუძლია ახსნას ზეწოლის გავლენა კრეკზე. თუმცა, არ არის გამორიცხული, რომ პარაფინის კრეკინგი რეაქცია რეალურად მიმდინარეობდეს ორივე მექანიზმით (მოლეკულური და ჯაჭვის). ამ შემთხვევაში, პარაფინური ნახშირწყალბადების კრეკინგის პროდუქტების შემადგენლობა არ შეიძლება შეესაბამებოდეს ორივე თეორიას (მოლეკულური ან ჯაჭვის) ცალკე. თუმცა, ბერკის თეორიის წინასწარმეტყველების დადასტურება ნახშირბადის ატომების რაოდენობაზე ბზარის სიჩქარის წრფივი დამოკიდებულების შესახებ ყურადღებას ამახვილებს ამ თეორიაზე (1).
თეორიების მეორე ჯგუფის მიხედვით, პარაფინის ნახშირწყალბადების კრეკინგის პირველადი ეტაპი შედგება ალკანის ორ თავისუფალ რადიკალად დაშლაში, რომლებიც წარმოქმნიან რეაქციის ჯაჭვებს. თავისუფალი რადიკალების თეორია არაერთხელ იქნა გამოთქმული, მაგრამ მან მიიღო ყველაზე სრულყოფილი თეორიული და ექსპერიმენტული განვითარება რაისისა და სხვების ნაშრომებში. რაისის თეორიის სრულად გასაგებად, აუცილებელია ვიცოდეთ შემაკავშირებელი ენერგიის ან სითბოს მნიშვნელობები. ნახშირწყალბადებში ნაპოვნი სხვადასხვა ობლიგაციების წარმოქმნა. მაშასადამე, სანამ რაისის თეორიის განხილვას გადავაწყდებით, წარმოგიდგენთ მონაცემებს სხვადასხვა ობლიგაციების წარმოქმნის სითბოს მნიშვნელობებზე.
პანეს ტექნიკის გამოყენებით, რაიემ და თანამშრომლებმა აჩვენეს, რომ თავისუფალი რადიკალების აღმოჩენა შესაძლებელია თითქმის ყველა ორგანული ნაერთების დაშლისას. თუმცა, თავისუფალი რადიკალების განმარტება იყო არა რაოდენობრივი, არამედ ხარისხობრივი. აქედან გაკეთდა მხოლოდ დასკვნა, რომ პარაფინური ნახშირწყალბადების გარკვეული ნაწილი დაიშალა მის ექსპერიმენტებში თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნით. რაიემ მხედველობაში მიიღო პარაფინური ნახშირწყალბადის პირდაპირი დაშლის პარალელური რეაქციის შესაძლებლობა ინტრამოლეკულური გადაწყობის შედეგად ორ მცირე მოლეკულად, თავისუფალი რადიკალების შუალედური წარმოქმნის გარეშე. კერძოდ, ნორმალურ ბუტანზე, ნეუჰაუზისა და მარეკის ნაშრომზე დაყრდნობით, რაიეტს სჯეროდა, რომ ჯაჭვური რეაქციის პარალელურად, ხდება რეაქცია მოლეკულური წყალბადის პირდაპირი გამოდევნით.
ალუმინის ოქსიდის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები
აეროგელის ტიპის ნანოსტრუქტურული მასალები ამჟამად ფართოდ გამოიყენება რადიოინჟინერიის ინდუსტრიაში, თუმცა მათი კატალიზური თვისებები პრაქტიკულად არ არის შესწავლილი. მიუხედავად იმისა, რომ მათი სტრუქტურა გვთავაზობს ასეთი სისტემების გამოყენებას, როგორც კატალიზატორებს ჰიდროგენიზაციისა და დეჰიდროგენაციის კრეკინგის პროცესებისთვის. კატალიზში ასეთი სისტემების გამოყენების შესაძლებლობის შესასწავლად, ჩვენ ვასინთეზირეთ ნანობოჭკოვანი ალუმინის ოქსიდის აეროგელი, სპეციალურ ინსტალაციაში, რომელიც შექმნილია რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკური ქიმიის ინსტიტუტში, ალუმინის ფირფიტის სველი ჰაერით დაჟანგვის გზით - მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია ჟან-ლუი ვინის ნამუშევარი.
საწყის მასალად აიღეს 99,999% სისუფთავის ალუმინის მართკუთხა ფირფიტები, ზომა 100x100x1 მმ, ბრენდი A5N, რომლის ზედაპირზე არ არის ნაპრალები, დეფორმაციები და უცხო ჩანართები. ფირფიტების ქიმიური შემადგენლობა მოცემულია ცხრილში 7.
თუნუქის 0,500 შეფუთვის მოხსნისას, ალუმინის ფირფიტა სწრაფად იჟანგება ჰაერში ოქსიდის ფირის წარმოქმნით. ამიტომ სინთეზის დაწყებამდე აუცილებელია ალუმინის ფირფიტის წინასწარ დამუშავება შემდეგი პროცედურის მიხედვით (სურათი 7).
ალუმინის ფირფიტის ერთ მხარეს, პასიური ოქსიდის ფენა ქიმიურად ამოღებულია. ამისთვის ფირფიტას ამუშავებენ სპირტით და 7 წუთის განმავლობაში ათავსებენ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში 2 მოლ/ლ კონცენტრაციით. ალუმინის ფირფიტის ზედაპირზე ვერცხლისწყლის ფენის დასაყენებლად, რასაც მოჰყვება ამალგამის წარმოქმნა, ფირფიტა ინახება Hg მარილის ხსნარში, რომელიც შეიცავს ვერცხლის იონებს Ag. ვერცხლის იონების არსებობა ვერცხლისწყლის მარილის ორვალენტიან ხსნარში ცვლის მიღებული აეროგელის ზრდის ტემპს და მიკროსტრუქტურას და შესაძლებელს ხდის ცალკეული ალუმინის ოქსიდის ბოჭკოების ნაცვლად ნანოფიბროზული მონოლითური ალუმინის ოქსიჰიდროქსიდის მიღებას (სურათი 8). შემდეგ ნიმუშები გარეცხეს გამოხდილი წყლით და გააშრეს. ნანობოჭკოვანი ალუმინის აეროგელის ზრდა ხდება 298 K ტემპერატურაზე და 70% ტენიანობაზე საშუალო სიჩქარით 1 სმ საათში (სურათი 9)
ამრიგად, ჟან-ლუი ვინის ტექნიკისა და რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკისა და ენერგიის ინსტიტუტში შექმნილი ინსტალაციის გამოყენებით, მივიღეთ ნანობოჭკოვანი ალუმინის ოქსიდის აეროგელის ნიმუშები, რომლებიც ადრე არ გამოიყენებოდა კატალიზატორად.
იმისდა მიუხედავად, რომ სინთეზში გამოყენებული იყო ვერცხლისწყლის ამალგამი ვერცხლის იონებით, ხოლო თავად ალუმინი შეიცავდა ლითონის ნანომინარევებს (ცხრილი 7), მიღებული ნანობოჭკოვანი ალუმინა საერთოდ არ შეიცავდა რაიმე მინარევებს (სურათი 11) და ჰქონდა ქიმიური შემადგენლობა AI20sx4HgO. ეს აეროგელი წარმოადგენდა 5-6 ნმ დიამეტრის მქონე ნანოძაფების შერწყმას (სურათი 10). მასალას ჰქონდა დაბალი სიმკვრივე 0,004 გ/სმ და ძალიან განვითარებული სპეციფიური ზედაპირი, რომელიც იყო დაახლოებით 300 მ/გ. კი
TEM-ის ელექტრონული მიკროსკოპული გამოსახულება 100 ნმ გარჩევადობით შესწავლილი ნიმუშების ელექტრონული მიკროსკოპული გამოსახულებები მიღებულია ელექტრონული გადამცემი მიკროსკოპით JEM 2100, 200 კვ, JEOL (იაპონია). ნიმუში მოთავსებული იყო ალკოჰოლით დასველებულ სუბსტრატზე წინასწარი დამუშავების გარეშე.
იონების არსებობის დასადგენად, რომლებიც შეიძლება იყოს ამ აეროგელში სინთეზის შედეგად, და ასევე ამ ოქსიდში გადასატანად ალუმინის ფირფიტიდან, რომელიც შეიცავს სხვადასხვა ელემენტების ნანომინარევებს (ცხრილი 7), ჩავატარეთ ელემენტარული ანალიზი Clever-31-ის გამოყენებით. რენტგენის ფლუორესცენტული სპექტრომეტრი. ამორფული სტრუქტურის გამო, კვლევა ჩატარდა ვაკუუმში შემდეგი გაზომვის რეჟიმებით: ძაბვა - 50 კვ, დენი 100 mA, ჩაწერის დრო 180 წმ ფილტრის გარეშე (სურათი 11).
ნანობოჭკოვანი ალუმინის ოქსიდის აეროგელის ნიმუშის ხარისხობრივი შემადგენლობის სპექტრი მიღებული მონაცემები მიუთითებს, რომ ნიმუშში არ არის უცხო იონები, რომლებმაც შეიძლება გავლენა მოახდინონ შესასწავლი მასალის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებზე. არგონისა და როდიუმის მწვერვალების არსებობა განისაზღვრება მოწყობილობის დიზაინის მახასიათებლით, კერძოდ, მასში ჩასმული როდიუმის მილით და არგონით.
მიღებული ნანობოჭკოვანი აეროგელის კატალიზატორად გამოყენება გულისხმობს მის სტაბილურობას მაღალ ტემპერატურაზე.
თერმოგრაფიული ანალიზის მონაცემები (დანართი სურათი 1) მიუთითებს, რომ ტემპერატურულ დიაპაზონში 298 K-დან 1473 K-მდე, ნანობოჭკოვანი ალუმინის აეროგელს არ გააჩნია ფაზური გადასვლები და სტაბილურია 1473 K-მდე. უმნიშვნელო მწვერვალების არსებობა ტემპერატურის დიაპაზონში 373. –400 K მიუთითებს სორბირებული წყლის დაკარგვაზე, ხოლო 1073 K-ზე მაღლა სტრუქტურულად შეკრული წყლის მცირე რაოდენობა.
ნიმუშების სტრუქტურის რენტგენის ფაზური ანალიზი ჩატარდა მაღალი სიზუსტის თანამედროვე პანალიზური EMPYREAN რენტგენის დიფრაქტომეტრის გამოყენებით (დამზადებული ნალხო ტექნო SA) მონოქრომატული CuKa გამოსხივებით და არეკვლის გეომეტრიით.
ჩვენი შედეგების საფუძველზე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ სინთეზირებული ნანობოჭკოვანი ალუმინა არის უაღრესად სუფთა ამორფული მასალა, რომელიც შედგება შემთხვევითი ბოჭკოებისგან 6 ნმ დიამეტრით და აქვს უკიდურესად დაბალი სიმკვრივე, განვითარებული სპეციფიური ზედაპირის ფართობი და მაღალი თერმული სტაბილურობა. 2.1.3. ნანობოჭკოვანი აეროგელების სინთეზი ალუმინის ოქსიდზე (TIO2/AI2O3, SiO2/Al2O3)
როგორც ლიტერატურის მიმოხილვაშია აღნიშნული, კომპოზიციური მასალები, რომლებიც წარმოადგენენ ოქსიდების ნარევს, კატალიზურად აქტიურია პროპანის კრეკინგის რეაქციაში. ამ სფეროში ყველაზე გავრცელებულია ტიტანის და სილიციუმის ოქსიდები. აქედან გამომდინარე, საინტერესო ჩანდა აეროგელის ტიპის კატალიზურად აქტიური კომპოზიტური მასალების მოპოვება, რომელთა პარამეტრები არ ჩამოუვარდება მიღებულ ნანობოჭკოვანი ალუმინის აეროგელს.
ალუმინის საფუძველზე დაფუძნებული ნანობოჭკოვანი აეროგელების ქიმიური შემადგენლობისა და სტრუქტურის მახასიათებლები
ნიმუშების საერთო სპეციფიური ზედაპირის ფართობი განისაზღვრა BET მეთოდით გაზომილი ადსორბციის იზოთერმებიდან. მეზოპორის ზედაპირი გამოითვალა შედარებითი MP მეთოდით და ასევე შედარებითი t-plot მეთოდით. ნიმუშები მიეკუთვნება მეზოფორიან ადსორბენტებს, რომლებიც ასევე შეიცავს მცირე რაოდენობით მიკროფორებს. MP შედარების ნაკვეთის საწყისი მონაკვეთის დახრილობიდან განისაზღვრა მთლიანი სპეციფიური ზედაპირის ფართობი, ხოლო შედარებითი ნაკვეთიდან პოლიმოლეკულური ადსორბციის რეგიონში მეზოპორის ზედაპირი განისაზღვრა MP მეთოდით. t-plot მეთოდით ასევე განისაზღვრა მიკროფორებისა და მეზოპორების მოცულობისა და ზედაპირის ფართობის თანაფარდობა (ცხრილი 23).
შესწავლილი ნიმუშებისთვის ყველაზე დიდი ინტერესია მეზოპორების რეგიონი. ნახაზი 42 გვიჩვენებს ფორების ზომის განაწილების მრუდი, რომელიც გამოითვლება VS მეთოდით იზოთერმის დეზორბციის ტოტებისთვის კაპილარული კონდენსაციის რეგიონში.
ფორების ზომის დიაპაზონში 20-30 ნმ, ფორების ზომის განაწილების დეზორბციის მრუდი აჩვენებს პიკს ორივე ნიმუშისთვის, რაც მიუთითებს ერთგვაროვან მეზოფორულ სტრუქტურაზე; იმავე ზომის ფორების დიდი რაოდენობით არსებობა. წყალბადით გააქტიურების ტემპერატურის მატებასთან ერთად, განაწილების მრუდების მაქსიმუმი გადადის ვიწრო ფორების რეგიონში და მწვერვალებიც უფრო მკვეთრი ხდება (სურათი 42). ფორების დიამეტრის მაქსიმალური განაწილება არის 40 ნმ (მრუდი 1) 1000 კ ტემპერატურისთვის და 25 ნმ (მრუდი 3) 1155 კ ტემპერატურისთვის, რაც კარგად შეესაბამება ელექტრონული მიკროსკოპის მონაცემებს (სურათები 36, 37). ). ამ შემთხვევაში, ნიმუშებს ასევე აქვთ მიკროფორები, რომლებიც, როგორც ჩანს, წარმოადგენს ბუნდოვანში შეფუთულ მილებს შორის არსებულ ხარვეზებს.
ცნობილია, რომ ინერტული აირის ნაკადში გაცხელებისას ნანობოჭკოვანი ალუმინის აეროგელის სპეციფიური ზედაპირის ფართობი მცირდება, რაც აიხსნება ალუმინის ოქსიდის ნანომავთულის გასქელებით და წყალბადით გააქტიურება იწვევს კონკრეტული ზედაპირის ფართობის მუდმივობას. შესწავლილი ნიმუშების BBET. ამ შემთხვევაში, 5 ნმ დიამეტრის ბოჭკოები ხვეულია სპირალურად და ქმნის მილებს, რომელთა დიამეტრი დაახლოებით 30 ნმ. ინერტული აირის ნაკადში მაღალი ტემპერატურით დამუშავებისა და წყალბადის ნაკადში დამუშავების შედარებისას, უნდა აღინიშნოს, რომ წყალბადის შემთხვევაში, პირველ რიგში ადგილი აქვს სპეციფიკური ზედაპირის მცირე შემცირებას წყალბადის დამუშავების ტემპერატურაზე 1000 K-დან 165 მგ-მდე. ", და შემდეგ ის იწყებს ზრდას თითქმის საწყის მნიშვნელობამდე (ცხრილი მეთოთხმეტე).
ამავდროულად, აზოტის ნაკადში დამუშავება იწვევს ამორფული აეროგელის ნიმუშების სპეციფიური ზედაპირის ორჯერ შემცირებას ტემპერატურის ზრდით 800 კ-მდე. ტემპერატურის შემდგომმა მატებამ 1400 კ-მდე გამოიწვია ნიმუშების აგლომერაცია და სპეციფიური ზედაპირის ფართობი შემცირდა 1-2 მ/გ-მდე. ამრიგად, ნანობოჭკოვანი ალუმინის გაცხელება ინერტულ გაზსა და წყალბადში იწვევს სხვადასხვა სტრუქტურულ ცვლილებებს.
ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ 5 ნმ დიამეტრის მქონე ნანოკრისტალური ალუმინის ძაფებისგან შემობრუნებული მილების სპეციფიკური ზედაპირის გეომეტრიულმა გამოთვლებმა, რომლებსაც, ელექტრონული მიკროსკოპის მონაცემებით, აქვთ დიამეტრი დაახლოებით 30 ნმ, აჩვენეს მიღებულთან მიახლოებული მნიშვნელობები. ექსპერიმენტულად (ცხრილი 14). წყალბადის გააქტიურებით მიღებული ნიმუშების ფოროვანი სტრუქტურის შესწავლა მიუთითებს იმაზე, რომ წყალბადის აქტივაციის დროს მილები მიიღება ალუმინის ოქსიდის ნანომავთულებიდან. და როდესაც თბება ინერტულ აირში, ნანობოჭკოები სქელდებიან ნანოროდებად. ცხრილი 14 - ნანობოჭკოვანი ალუმინის შესწავლილი ნიმუშების ფოროვანი სტრუქტურის პარამეტრები 1 - 300 K ტემპერატურაზე; 2- 1000 კ; 3 1050 K: 4 - 1150 K. ფორების ზომის განაწილების მრუდები, ისევე როგორც ნანობოჭკოვანი ალუმინის შემთხვევაში, ხასიათდება ვიწრო ფორებისკენ გადაადგილებით აქტივაციის ტემპერატურის ზრდით.
ჩვენ გვსურს გავამახვილოთ ყურადღება მიკროფორების არარსებობაზე ტიტანის იზოპროპოქსიდის ფორებით დამუშავებული ნანობოჭკოვანი ალუმინის ნიმუშებისთვის (ცხრილი 15), რომელიც ექვემდებარება თერმულ დამუშავებას წყალბადის ატმოსფეროში და ჰაერში (სურათი 45).
აეროგელის კატალიზატორების ფოროვანი სტრუქტურის შესაფასებლად და პირველადი ადსორბციული ცენტრების (PAC) რაოდენობის დასადგენად გამოყენებული იქნა ვარტაპეტიან რ.შ.-ს მიერ შემოთავაზებული წყლის ორთქლის ადსორბციული იზოთერმების შესწავლის შედარებითი მეთოდი. და ვოლოშჩუკი ა.მ. შედარებითი გრაფიკის აბსცისის ღერძზე გრაფიტიზებული ჭვარტლის ზედაპირზე ადსორბცია გამოსახულია მმოლ/გ ერთეულებში, ხოლო ორდინატთა ღერძის გასწვრივ შესწავლილ ადსორბენტზე ადსორბციის მმოლ/გ სიდიდე იმავე ფარდობითი წნევით. შედარებითი გრაფიკები არის სწორი ხაზები, რომლებიც წარმოიქმნება საწყისიდან, PAC-ების რაოდენობა განისაზღვრება შედარებითი გრაფიკების საწყისი მონაკვეთების დახრილობის ტანგენტიდან (სურათი 46).
სხვადასხვა კატალიზატორების კატალიზური აქტივობა და სელექციურობა პროპანის კრეკინგ რეაქციაში
პროპანის კატალიზური გადაქცევის სიჩქარის გამოთვლილი (ცხრილი 22) მუდმივები არის სიდიდის რიგითობა, ვიდრე მისი თერმული დაშლის სიჩქარის მუდმივები.
კატალიზატორებისთვის, რომლებსაც აქვთ დაბალი აქტივობა პროპანის კრეკში, აქტივაციის ენერგია რჩება მუდმივი მთელ შესწავლილ ტემპერატურულ დიაპაზონში, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ პროცესი მიმდინარეობს კარბენის მექანიზმის მიხედვით და რეაქცია, თუნდაც მაღალ ტემპერატურაზე, არ გადადის გაზის ფაზაში.
პროპანის თერმული დაშლა ხასიათდება მძიმე ნახშირწყალბადების წარმოქმნით (სურათი 49) მაღალ ტემპერატურაზე, რასაც მოჰყვება რეზინიფიკაცია, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს პროპანის ეთილენად და პროპილენად გადაქცევის ხარისხს.
აღმოჩნდა, რომ ნანობოჭკოვანი ალუმინა აქტიურია მხოლოდ გააქტიურებული ფორმით (კატალიზატორი 2), ხოლო ტიტანის შემცველი და სილიკონის შემცველი ნიმუშები (კატალიზატორები 3-6) აქტიურია როგორც ერთი, ასევე მეორე ფორმით (სურათი 51). კატალიზატორი 2 ტემპერატურულ დიაპაზონში 750-850 K (სურათები 51, 52) აჩვენა მაღალი აქტივობა და სელექციურობა ეთილენის წარმოქმნასთან მიმართებაში, ხოლო ეთილენის სელექციურობა აღწევს მაქსიმუმს 63%-ს 730 K ტემპერატურაზე. 3, 5 კატალიზატორების შემთხვევაში ხდება სელექციურობის ცვლილება. ნიმუში 3, პროპილენის სელექციურობა აღწევს მაქსიმუმ 60%-ს 973 K-ზე, ხოლო ნიმუში 4-ზე იზრდება 66%-მდე 873 K-ზე (სურათი 52). კატალიზატორი 5-ისთვის დაბალ ტემპერატურაზე ეთილენის მიმართ სელექციურობა აღწევს 100%-ს, ხოლო 823 K-ის შემდეგ სელექციურობა იცვლება ეთილენიდან პროპილენზე და აღწევს მაქსიმუმ 64%-ს 923 K-ზე. ტემპერატურის მატება 1000 K-მდე არის 40%. (სურათი 52). ამავდროულად, პროპილენის მიმართ სელექციურობა იზრდებოდა ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხოლო მთლიანი სელექციურობა ოლეფინების მიმართ იყო 60%.
ეთილენად და პროპილენად გარდაქმნის მაქსიმალური ხარისხები კატალიზირებული რეაქციის შემთხვევაში ყველა შესწავლილი კატალიზატორისთვის პროპანის დაბზარვის რეაქციისთვის ატმოსფერულ წნევაზე დაბალი ტემპერატურის რეგიონშია, ვიდრე თერმულ კრეკში და პლატინის კატალიზატორებთან შედარებით (სურათი 52). , რაც შესაძლებელს ხდის თავიდან იქნას აცილებული რეზინიფიკაცია კონვერტაციის მაღალი ხარისხით. ამრიგად, ეთილენად და პროპილენად გადაქცევის მაქსიმალური ხარისხი და ოლეფინების მაქსიმალური სელექციურობა უფრო დაბალი ტემპერატურის რეგიონშია, ვიდრე თერმული კრეკინგში.
სამრეწველო პლატინის კატალიზატორთან შედარებით, რომელშიც ეთილენის გამოსავლიანობა თითქმის წრფივია, ამ ტემპერატურულ დიაპაზონში სელექციურობა ასევე წარმოადგენს ხაზოვან-მუდმივ დამოკიდებულებას, რომელიც არის დაახლოებით 35%. მაშინ როცა ნანობოჭკოვანი აეროგელის კატალიზატორებს ალუმინაზე დაფუძნებული აქვთ მაქსიმალური ამ ტემპერატურის დიაპაზონში 50%-ზე მეტი ეთილენისთვის ან პროპილენისთვის. ამავდროულად, მაღალ ტემპერატურაზე, ოლეფინების საერთო სელექციურობა 60% -ზე მეტია.
მიღებული შედეგების საფუძველზე შეიძლება დავასკვნათ, რომ არსებობს ნანოკრისტალური ალუმინის ბაზაზე დაფუძნებული კატალიზური სისტემების მაღალი კატალიზური აქტივობა და უნიკალური სელექციურობა, რომლებიც არ შეიცავს მეტალის ფაზას მათ შემადგენლობაში. პირველად, ნანობოჭკოვანი აეროგელის კატალიზატორების კატალიზური აქტივობა შედარდა ბუნებით მსგავს კატალიზატორებთან და სპეციფიკური ზედაპირის მსგავს კატალიზატორებთან. პირველად ნაჩვენებია განსხვავება კატალიზურ აქტივობასა და ოლეფინის სელექციურობას შორის ალუმინაზე დაფუძნებულ ამორფულ ნანობოჭკოვან კატალიზატორებსა და ნანოკრისტალურ კატალიზატორებს შორის, რომლებიც დაფუძნებულია ბინდლიებში დაწყობილ ალუმინაზე. შედეგად მიღებული კატალიზური სისტემებისთვის განისაზღვრა ოპტიმალური რეაქციის ტემპერატურა ატმოსფერულ წნევაზე პროპანის გარდაქმნისთვის.
კოქსირების პროცესი კატალიზატორისთვის ერთ-ერთი ყველაზე საზიანოა და კარბურიზაციის წინააღმდეგობა არის მთავარი ფაქტორი კრეკინგის კატალიზატორების სტაბილური მუშაობისთვის.
ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ No2-6 კატალიზატორების სტაბილურობა, რომლებიც ალუმინის ოქსიდზე დაფუძნებული ნანობოჭკოვანი აეროგელის კატალიზატორებია, საკმაოდ მაღალია. ამ კატალიზატორებისთვის პროპანის კატალიზური კრეკინგის დროს ტემპერატურულ დიაპაზონში 873 K-მდე, მოქმედების დრო აქტივობის ცვლილების გარეშე იყო 400 სთ, ხოლო ტემპერატურულ დიაპაზონში 873-1023 K - 150 სთ. თუმცა, ტემპერატურის მატება ზემოთ. 1123 K გამოიწვია ის ფაქტი, რომ ხუთი საათის განმავლობაში კატალიზატორები პრაქტიკულად მთლიანად გამორთულია (სურათი 55).
უნდა აღინიშნოს, რომ გააქტიურებული ნიმუშების კარბონიზაციის პროცესი გარკვეულწილად ნელია და რეგენერაცია უფრო ეფექტურია, ვიდრე არააქტივირებული ნიმუშების (სურათები 56, 57).
კატალიზატორის ზედაპირზე ადსორბირებული პროპანის რაოდენობის დასადგენად, ტემპერატურულად დაპროგრამებული დეზორბცია განხორციელდა ტემპერატურული დიაპაზონში 373-673 K, უჯრედის ეტაპობრივი გათბობით 20 K საფეხურით. შემდეგ გათბობა შეჩერდა და დაკალიბრებული გამოყენებით. PMT-2 სენსორი, პროპანის წნევის ცვლილება მოცემულ ტემპერატურაზე დაფიქსირდა 5 წუთის განმავლობაში სტაბილური მდგომარეობის დამყარებამდე. შემდეგ კვლავ აწიეს ტემპერატურა ახალ სიდიდემდე, განისაზღვრა წნევა, რომელიც გახურების დროს გაიზარდა და შემდეგ უჯრედი 1-1,5 წუთის განმავლობაში ევაკუირებული იქნა და კინეტიკური ექსპერიმენტი განმეორდა ახალ ტემპერატურაზე. დეზორბციის სიჩქარე გაზომეს ათ ტემპერატურაზე. ექსპერიმენტი ჩატარდა 673 K ტემპერატურამდე, რომლის დროსაც აირის ევოლუცია მთლიანად შეჩერდა. თითოეულ ტემპერატურაზე დეზორბირებული მოლეკულების რაოდენობა გამოვლინდა ურთიერთობიდან
კატალიზური კრეკინგის ერთეულებზე მიღებული პროპან-პროპილენის ფრაქცია ნაწილობრივ გამოიყენება ალკილირების პროცესებში ალკილის ბენზინის წარმოებისთვის. იზობუტანის ალკილაცია პროპილენთან და დიმეთილპენტანების წარმოება პროპილენიდან ხორციელდება ალკილის ბენზინის წარმოების გაზრდის მიზნით, როგორც სამიზნე კრეკინგის პროდუქტი. ამავდროულად, პროპან-პროპილენის ფრაქციის გამოყენებით მიღებული ალკილის ბენზინის ხარისხი ხარისხობრივად ჩამოუვარდება ბუტილენის ნედლეულისგან მიღებულ ალკილის ბენზინს.
პროპილენის გამოსავლიანობა კატალიზურ კრეკინგ ერთეულებში დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე:
რეაქტორის ტიპი
- ნედლეულის სახეობა
- კატალიზატორის ტიპი
- სიმძლავრის გამოყენების დონე
- გაზის ნავთობის წარმოების მოცულობა
- პროპილენის გამოყენების მოცულობები საწვავის წარმოების სხვა პროცესებში (ალკილაცია).
პროპილენის ყველაზე მაღალ მოსავლიანობას იძლევა კატალიზური კრეკინგის ახალი ვარიანტი - ღრმა კატალიზური კრეკინგი (16%-მდე).
პროპანის დეჰიდროგენაცია.
დეჰიდროგენაციის პროცესი ადრე ძირითადად იზობუტანიდან იზობუტილენის მისაღებად ხდებოდა. პროპანის დეჰიდროგენაცია, როგორც პროპილენის წარმოების სამრეწველო მეთოდი, გამოიყენება 1990 წლიდან. დეჰიდროგენაციის პროცესში პრაქტიკულად არ არსებობს გვერდითი პროდუქტები.
ამ ტექნოლოგიის შესაბამისად, პროპანი (და მცირე რაოდენობით წყალბადი კოქსის წარმოქმნის შესამცირებლად) იკვებება რეაქტორში ფიქსირებული ან მოძრავი კატალიზატორის საწოლით 510-700 ºС ტემპერატურაზე ატმოსფერული წნევის დროს. კატალიზატორი არის პლატინის მხარდაჭერა გააქტიურებული ალუმინის 20% ქრომის შემცველობით. რეაქტორის ნებისმიერი დიზაინით, კატალიზატორის მუდმივი რეგენერაცია აუცილებელია მისი აქტივობის შესანარჩუნებლად.
რეაქტორიდან გამონადენი შედის სტანდარტულ გამყოფ სვეტებში. ურეაქციო პროპანი და წყალბადის ნაწილი უბრუნდება პროცესს, შერეული ახალი საკვებით. დარჩენილი პროდუქტი შეიცავს დაახლოებით 85% პროპილენს, 4% წყალბადს და მსუბუქ და მძიმე გაზებს.
ამ ტექნოლოგიის გამოყენება გამართლებულია მაშინ, როდესაც პროპილენზე მოთხოვნა მაღალია, რაც აღემატება ეთილენზე მოთხოვნას. ქვეპროდუქტების არარსებობა გამორიცხავს დამატებით ძალისხმევას მათი განხორციელებისთვის. პროპილენის წარმოების ერთ-ერთი მთავარი პუნქტი პროპანის დეჰიდროგენაციით არის პროპილენისა და პროპანის ფასებში განსხვავება. თუ განსხვავება არასაკმარისია, შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ წარმოებული პროპილენი უფრო ძვირი ჯდება, ვიდრე საბაზრო განაკვეთები. თუმცა, არ შეიძლება ითქვას, რომ დეჰიდროგენაციის პროცესი გამოიყენება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ არსებობს საკმარისად იაფი პროპანის წყარო. ფაქტობრივად, პროპანის დეჰიდროგენაციის ქარხნების უმეტესობა განლაგებულია ისეთ ადგილებში, სადაც არის პროპილენის განსაკუთრებული საჭიროება და არა იქ, სადაც ხელმისაწვდომია იაფი პროპანი. მიუხედავად იმისა, რომ პროპილენის უმეტესი ნაწილი იწარმოება ნავთობისა და მისი პროდუქტების გადამუშავებით, პროპილენის წარმოება პროპანიდან იძლევა საკვების მიწოდების საშუალებას, რომელიც პირდაპირ არ არის დაკავშირებული ნავთობის ფასთან. დეჰიდროგენაციის ქარხნის მშენებლობა შედარებით ნაკლებად ძვირია, ვიდრე ალტერნატიული ვარიანტები, გამომავალზე წარმოებული პროპილენის იგივე რაოდენობა.
ოლეფინის მეტათეზი.
პროპილენის, როგორც სამიზნე პროდუქტის მიღების კიდევ ერთი გზაა მეთეზი - ქიმიური რეაქცია, რომელშიც შედის ორი ნივთიერება, ხოლო ჯგუფები იცვლება ორი ახალი ნაერთის წარმოქმნით. ამ შემთხვევაში, ეთილენი და იზომერული ბუტენების ნარევი ურთიერთქმედებენ პროპილენისა და ბუტენ-1-ის წარმოქმნით.
ტექნოლოგიის მიხედვით, იზომერული ბუტენებისა და ეთილენის ნარევი იკვებება რეაქტორის ქვედა ნაწილში. რეაქტორის ზედა ნაწილში შეჰყავთ მეტათეზის კატალიზატორი სუსპენზიის სახით და კატალიზატორი ბუტენ-1-ის ბუტენ-2-ის იზომერიზაციისთვის. რეაქტორის აწევა, ეთილენი და ბუტენ-2 ურთიერთქმედებენ პროპენის წარმოქმნასთან. ბუტენ-2-ის მოხმარებისას, მისი რაოდენობა მუდმივად ივსება ბუტენ-1-ის იზომერიზაციის გამო.
რეაქტორის ჩამდინარე ნაწილდება, რითაც სუფთა პროპილენი გამოიყოფა ეთილენისა და ბუტენისგან. ეს უკანასკნელი პროცესს უბრუნდება. პროპილენის სელექციურობა 98%-ზე მეტია, პრაქტიკულად არ არსებობს არასასურველი გვერდითი პროდუქტები.
