В работе доказано, что N-гидроксифталимид (N-ГФИ) и его структурные аналоги являются катализаторами жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов, использование которых, без изменения технологии окисления ИПБ до гидропероксида, повышает производительность процесса получения фенола и ацетона. Квантово-химическим методом РМ3 подтверждена целесообразность их использования. Даны объяснения механизму реакции окисления изопропилбензола, этилбензола и циклогексилбензола до соответствующих гидропероксидов в присутствии N-гидроксифталимида. Указано найденное соотношение констант скорости отрыва атома водорода пероксирадикалом от молекулы N-ГФИ и углеводорода.

Показано, что межслойное пространство смектита («фуллерова земля») может служить наноразмерным реактором благодаря способности к быстрому набуханию и большой адсорбционной емкости. Таким образом, были получены наноразмерные частицы благородных металлов, исключая их агрегацию. С помощью разных методик были синтезированы платино- и рутенийсодержащие интеркалированные/импегнированные смектит/гекторит катализаторы. Исследовалась каталитическая активность в реакции гидрирования коричного альдегида в жидкой фазе. Анализируется конверсия и селективность при разных условиях реакции: меняются температура, давление водорода, растворители и время контакта. Исследования показали, что интеркалированные/импегнированные смектит/гекторит катализаторы, содержащие драгметаллы, имеют высокую степень конверсии и селективность (60 и 79 %, соответственно). Сравнение образцов катализаторов между собой выявило, что интеркалированные катализаторы показывают бóльшую конверсию и селективность, чем импегнированные.

С целью увеличения выхода легких олефинов С2–С4 по сравнению с традиционным каталитическим крекингом экспериментально изучено влияние температуры и соотношения катализатор:сырье на распределение основных продуктов каталитического крекинга нефтяного сырья на бицеолитном катализаторе и промышленном катализаторе ЛЮКС. Бицеолитный катализатор содержал цеолиты ультрастабильный Y и ZSM-5 в равном количестве, катализатор ЛЮКС – 18 % массовой доли цеолита Y в НРЗЭ-форме. Результаты испытаний показали, что в интервале соотношений катализатор: сырье 5–7 и температур 540–560 °C при глубоком каталитическом крекинге гидроочищенного вакуумного газойля на бицеолитном катализаторе выход олефинов С2–С4 достигает 32–36 мас.%, выход бензина составляет около 30 мас.%. В аналогичных условиях при крекинге на катализаторе серии ЛЮКС выходы легких олефинов и бензина составляют 12–16 и 37–45 мас.% соответственно. Изучено распределение целевых продуктов при глубоком каталитическом крекинге различных углеводородных фракций (вакуумный газойль, газовый конденсат, его фракции после отгона части, выкипающей до 216 °C, а также тяжелого остатка гидрокрекинга) на бицеолитном катализаторе. Показано, что фракции газового конденсата и остатка гидрокрекинга могут служить дополнительным источником углеводородного сырья при получении олефинов.

С целью разработки эффективного катализатора для низкотемпературного гидрирования ароматических углеводородов приготовлена и изучена серия катализаторов, содержащих благородные металлы на носителе – сверхсшитом полистироле (ССП), обладающем развитой удельной поверхностью (> 1000 м2/г) и повышенной термической стабильностью. Проведено испытание Pt- и Pd-содержащих катализаторов на основе ССП, углеродных носителей и оксида алюминия в реакциях гидрирования простейших (бензол, толуол), разветвленного (н-бутилбензол) и полициклического (терфенил) ароматических соединений. Установлено, что в реакциях гидрирования ароматических углеводородов катализаторы на ССП по активности сопоставимы либо превосходят аналогичные по содержанию благородных металлов катализаторы на основе Al2O3 и сибунита; катализаторы на ССП имеют более высокую селективность в отношении гидрирования бензола в смеси бензол-толуол. Методом ИК-спектроскопии адсорбированного СО изучено электронное состояние металлов в Pt(Pd)/ССП катализаторах. При испытании катализаторов в гидрировании терфенила установлено, что Pt-содержащий катализатор на ССП может обратимо работать в циклах гидрирование-дегидрирование (терфенил-терциклогексан), что перспективно для использования таких каталитических систем при создании композитных материалов для хранения водорода.

Модифицированные LaCoO3 и LaMnO3 катализаторы исследованы в реакции низкотемпературного беспламенного сжигания метана. Приготовлена серия образцов по общей формуле La1–xAxMeO3, где A = Ce, Sr, Ag; Me = Mn, Co, x = 0, 0.1, 0.2. Образцы исследовались как в чистом виде, так и с добавлением благородных металлов (Pt, Pd и Ag). Катализаторы были синтезированы методом пламенного пиролиза, благодаря чему значительно увеличились площадь поверхности и тепловое сопротивление по сравнению с образцами, приготовленными традиционными золь-гель методом. Образцы исследовались методами дифракционно-рентгеновским, БЭТ и TPR. Каталитическую активность в реакции беспламенного сжигания метана исследовали с помощью лабораторной установки, оснащенной квадрупольным масспектрометром. Кроме того была протестирована устойчивость каждого образца к отравлению серой с помощью тетрагидротиофена в качестве отравляющего агента. В большинстве случаев модифицирование перовскитов привело к увеличению активности, которая оказалась даже выше, чем в случае замещения серебра. Все приготовленные пламенным пиролизом образцы катализаторов продемонстрировали полное превращение метана при температуре ниже 600 °С, с единственными обнаруженными продуктами – СО2 и Н2О. Sr-замещение и добавление благородных металлов увеличили устойчивость к отравлению серой, тогда как серебро для этого не эффективно. Его главное преимущество – это значительное повышение начальной активности, что приводит к удовлетворительной работе катализатора даже после отравления.

В работе приведена схема и описание установки для испытания катализаторов в очистке водометанольной фракции (содержание метанола 4,9–5,1 мас.%). Показано, что конструктивные особенности реактора позволяют проводить испытания на фракции и целых таблетках диаметром 4,5–5,0 мм, высотой 4,0–5,0 мм. Получены результаты испытаний промышленного катализатора НТК-4 в процессе очистки водометанольной фракции от метанола на фракции (1,0–1,6 мм) и целых таблетках при объемной скорости 1250 ч–1 (по парогазовой смеси), температурах 200, 250, 300 °С и 8-часовом испытании. Показано, что катализатор НТК-4 проявляет высокую каталитическую активность на фракции и на таблетках при 250 и 300 °С. Cтепень очистки при 250 °С на фракции 0,990 и на таблетках 0,988 при исходном содержании метанола 5,1 мас.% в водометанольной фракции.

Продлить срок службы промышленного катализатора возможно за счет улучшения технологических условий его эксплуатации. Это позволит максимально устранить факторы дезактивации катализатора. Особенностью процесса каталитического дегидрирования углеводородов является нестационарность, обусловленная дезактивацией катализаторов. В статье приводятся результаты моделирования промышленного каталитического процесса дегидрирования высших парафинов С9–С14 – ключевой стадии в производстве линейных алкилбензолов. Поэтапно описаны: 1) термодинамический анализ протекающих реакций методами квантовой химии, 2) оценка параметров кинетической модели решением обратной кинетической задачи, 3)выбор уравнения дезактивации катализатора коксом, 4) разработка методики увеличения ресурса катализатора дегидрирования с использованием нестационарной модели на основе количественного учета добавляемой в реактор воды в интервале 470–490 °С. Предложенная на основе этих моделей технологическая система дегидрирования высших алканов позволяет проводить расчет по прогнозу работы реактора при различных режимах подачи воды. Показано, что при подаче воды увеличивающимися порциями ресурс работы катализатора увеличивается в среднем на 20–30 %.

В статье показана возможность усовершенствования пористой структуры и адсорбционных свойств промышленных активных углей (АУ) путем модифицирования ε-капролактамом (КЛ). Использование ε-капролактама (продукта многотоннажного органического синтеза) в качестве модифицирующего вещества позволяет направленно регулировать удельную поверхность и объем мезопор АУ, а условия модифицирования изменяют химический состав поверхности углеродных адсорбентов и, как следствие, их адсорбционные свойства. Процесс модифицирования проводился в три этапа. Первый: адсорбция КЛ из водного раствора и прогревание при температуре 300 °С в присутствии кислорода воздуха. Второй: карбонизация в токе аргона при температуре 900 °С, и третий: парогазовая активация полученных адсорбентов при температуре 900°С. После каждого этапа определялись параметры пористой структуры по адсорбции N2 и адсорбционные характеристики по отношению к бензолу, йоду, водным растворам ε-капролактама и сульфата меди (CuSO4). При модифицировании карбонизованных образцов с первоначальным содержанием ε-капролактама 2 % наблюдается увеличение мезопор на 100 % объема по сравнению с исходным промышленным активным углем АГ-ОВ-1. В зависимости от этапа модифицирования возрастает адсорбция: бензола на 50 %, адсорбция йода из водного раствора на 20 %, адсорбция ε-капролактама из водных растворов более чем на 30 %, ионов меди (II) более чем на 70 % по сравнению с адсорбцией этих веществ на исходном угле АГ-ОВ-1. Способ получения указанных модифицированных адсорбентов не имеет аналогов за рубежом, запатентован и может использоваться в промышленности. В качестве исходных возможно использование недорогих промышленных углей. Могут быть получены углеродные адсорбенты с заданными структурными и адсорбционными свойствами.

Выявление роли СВЧ-излучения в синтезе пористого Al/γ-Al2О3 носителя, используемого в катализаторах, является принципиально новым направлением исследования процессов, стимулированных в поле СВЧ. В работе представлены результаты синтеза пористого Al/γ-Al2О3-носителя, активно поглощающего электромагнитное излучение СВЧ-диапазона. Предполагается дальнейшее его использование для получения катализаторов гетерогенно-каталитических реакций, стимулируемых энергией СВЧ-поля. Показана возможность интенсивного поглощения микроволнового излучения с частотой 2450 МГц образцами, полученными при гидротермальной обработке промышленных порошков алюминия в присутствии гидрогеля гидроксида алюминия с последующим спеканием в поле СВЧ. Средняя температура нагрева массы образцов Al/γ-Al2О3-носителя, достигаемая при воздействии СВЧ-излучения различной интенсивности, сопоставима с температурой, необходимой для протекания гетерогенно-каталитических реакций в газовой фазе, в условиях традиционного нагрева катализаторной шихты. Установлено, что гидротермальная обработка порошков алюминия в присутствии заранее приготовленной его гидроокиси нужна только для химического связывания кристаллитов алюминия с окружающей их оксидной оболочкой. Свойства же носителя поглощать энергию СВЧ определяются сочетанием металлической и оксидной фазы.