Дан анализ рынка редкоземельных элементов (РЗЭ) и рынка РЗЭ-катализаторов. Приведены основные данные о месторождениях РЗЭ в России и мире. Дан анализ использования РЗЭ с акцентом на производство магнитов и катализаторов. Приведены данные об областях применения РЗЭ-катализаторов: обезвреживание выхлопных газов автомобилей, каталитический крекинг, гидрирование, дегидрирование, гидратация, дегидратация, паровая, углекислотная и окислительная конверсия метана, очистка сточных вод и др. Сделан вывод о том, что развитие производства РЗЭ-катализаторов может обеспечить прорыв в области создания низкотемпературных энергосберегающих каталитических процессов.

Исследованы возможность и условия экструзионного формования железомолибденового катализатора окисления метанола в формальдегид для получения энергосберегающих типоразмеров зерен катализатора. Проведен сравнительный анализ влияния метода формования на показатели качества энергосберегающих типоразмеров зерен катализатора – ребристых гранул и трубок. Показано, что экструзия взамен таблетирования обеспечивает повышение показателей качества катализатора: общей пористости на 30 %, удельной поверхности на 20 %, объема пор оптимального размера в три раза и механической прочности для трубок (колец) на 4 %, для ребристых гранул на 20 %.

Для прямого синтеза фракции углеводородов С5–С18 из СО и Н2 приготовлены гибридные металлеолитные катализаторы, модифицированные переходными металлами (Pd, Fe, Co, Ni). Методами температурно-программированного восстановления и адсорбции кислорода исследовано состояние активного компонента катализатора (дисперсность, удельная поверхность и степень восстановления Со). Определены каталитические характеристики образцов. Испытания проводили в проточном трубчатом реакторе диаметром 1,3 см при 2 МПа и температуре от 210 до 250 °С на катализаторе фракции 0,1–0,2 мм, навеска – 2,5 см3. Установлено, что активность образцов увеличивается в ряду Co < Fe < Ni. С целью оптимизации состава системы изучены характеристики катализатора с варьируемым содержанием никеля: 2, 4, 6 и 8 мас.%. Максимальный выход жидких углеводородов из СО и Н2 (120 г/м3 синтез-газа) получен на катализаторе, содержащем 4 мас.% Ni. Проведены испытания на гранулах (1,5–3,5 мм) этого катализатора в реакторе с увеличенной загрузкой (50 см3), показавшие возможность его применения в опытно-промышленных установках.

Исследованы возможности регенерации катализаторов дегидрирования парафинов С9–С14, приготовленных на основе активного металла (платины) и промоторов, нанесенных на Al2O3 или (магний)алюмосиликаты. Использованы фактические данные опытных пробегов катализаторов в промышленных условиях. Стадии выжига кокса и оксихлорирования исследованы с использованием термогравиметрического анализа и метода математического моделирования. Показано, что при правильном выборе режима восстановления активности срок эксплуатации катализатора может быть продлен на 25–30 %. Предложен вариант реконструкции установки дегидрирования для обеспечения возможности проведения стадии регенерации, включающей выжиг кокса и оксихлорирование.

Приводятся результаты параметрического анализа процесса окисления метанола в формальдегид на основе кинетической модели реакций на железо-молибденовом оксидном катализаторе и двумерной математической модели трубчатого реактора. Приведены результаты кинетических экспериментов на промышленных гранулах Fe-Mo катализатора. Результаты расчета сопоставлены с промышленными данными. Теоретически исследованы возможности управления процессом окисления метанола в формальдегид в трубчатых реакторах при изменении производительности установки с учетом технологических ограничений. Изучено влияние параметров на температурные и концентрационные режимы в реакторе при различных соотношениях загрузки катализатора и инертного материала.

Комплексом физико-химических методов, таких как БЭТ, РФА, РФЭС, ЭМВР, исследованы катализаторы глубокого окисления СО и органических веществ промышленного производства (ЩКЗ-1, ИК-12-73) и образцы катализаторов, приготовленные в Институте катализа (КГО-S20, КГО-О30-оксидные алюмомедномагнийхромовые). Определены фазовый состав катализаторов и распределение активных компонентов в гранулах катализаторов. Проведены испытания катализаторов в процессе окисления СО в проточном реакторе и в импульсном режиме. Установлено, что в обоих случаях активность катализаторов
уменьшается в ряду: ЩКЗ-1 > КГО-S20 ≈ КГО-О30 > ИК-12-73. Приготовлена и испытана опытная партия оксидного алюмомедномагнийхромового (CuO-MgO-Cr2O3/Al2O3) катализатора на основе оксида алюминия (фирма Sasol Germany GmbH) в процессе сжигания твердого топлива в кипящем слое. Показана высокая активность катализатора в окислении летучих органических веществ, СО и коксового остатка, а также устойчивость к истиранию; содержание CO на выходе из реактора при испытании такого катализатора соответствует санитарным нормам.