При взаимодействии «растворов металлов», полученных методом конденсации паров ряда металлов (КПМ), и оксидов металлов различной морфологии разработаны гетерогенные композиции, позволяющие активировать C–H и C–C связи в парафиновых углеводородах в мягких условиях. Результаты проведенного физико-химического анализа позволяют предположить, что размеры частиц металлов в этих катализаторах находятся в основном в пределах нанометрового диапазона. Каталитические свойства приготовленных композиций были исследованы в гидроконверсии C5–C16 н-алканов. Показано, что на их основе могут быть целенаправленно созданы перспективные катализаторы для структурного преобразования н-парафинов в экологически чистые высокооктановые бензины и смазочные масла.

Предложена математическая модель процесса дегидрирования изоамиленов в изопрен в неподвижном слое промышленных саморегенерирующихся железо-калиевых катализаторов КДОМ и ЖКД, которая учитывает размер и форму зерен катализатора, константы скоростей и энергии активации прямой (дегидрирование) и обратной (гидрирование) реакций, а также реакций крекинга и саморегенерации, накопление вымываемого и невымываемого кокса. Математическая модель адекватно описывает физические и химические процессы, имеющие место при дегидрировании изоамиленов в промышленных реакторах с различной загрузкой железо-калиевых катализаторов при вариации режимных параметров эксплуатации реактора (нагрузка по сырью, степень разбавления сырья паром, температура и давление на входе в реактор) и позволяет оптимизировать технологические параметры промышленного процесса.

Проведен анализ каталитического процесса дегидрирования метилбутенов в изопрен. Построена математическая модель процесса для адиабатического реактора с не подвижным слоем катализатора, которая учитывает изменение числа молей в реакционной газовой смеси (или реакционном объеме), и нестационарная неизотермическая модель для реактора вытеснения. Разработаны вычислительный алгоритм и программа для расчета основных показателей процесса: конверсии метилбутенов, выхода изопрена и селективности его образования. На основе построенной модели проведена технологическая оптимизация и найдены оптимальные значения управляющих параметров (скорость подачи сырья на входе в реактор, температура на входе в реактор, мольное разбавление сырья водяным паром), позволяющих получать целевые продукты с максимальным выходом при ограничениях на минимально допустимые значения селективности образования изопрена и конверсии метилбутенов.

В синтезе углеводородов из СО и Н2 на кобальтовом катализаторе изучена зависимость селективности и производительности процесса от технологических параметров – температуры, давления, объемной скорости и состава синтез-газа Установлено, что повышение температуры на 17 °С при ОСГ 60 ч–1 снижает селективность процесса по высокомолекулярным углеводородам С35+ на 24 %, а при ОСГ 100 ч–1 – на 69 %. Изменение давления от 0,1 до 2,0 МПа способствует росту этих показателей, а увеличение объемной скорости газа от 60 до 300 ч–1 приводит к их уменьшению. Показано, что для получения высокомолекулярных углеводородов С35+ (церезин) следует использовать концентрированные смеси синтез-газа. Фактический состав образующихся углеводородов отличается от теоретического, рассчитанного согласно молекулярно-массовому распределению Андесона – Шульца – Флори (ASF), что указывает на то, что в реальных условиях синтеза распределение описывается более сложными зависимостями. Результаты исследований носят прикладной характер и предназначены для создания опытно-промышленной установки получения церезина марки 100.

Кислотно-каталитическую конденсацию замещенных 1,3-бутадиенов с пара-хинонами и окисление получаемых аддуктов можно проводить как одну технологическую операцию в присутствии водных растворов Мо-V-P гетерополикислот (ГПК) об щего состава HaPzMoyVxOb. Эти растворы обладают бифункциональными каталитическими свойствами, являясь одновременно сильными бренстедовскими кислотами и довольно сильными обратимо действующими окислителями. Конденсация 1,4-нафтохинона (НХ) с 1,3-бутадиеном в растворах высокованадиевых ГПК брутто-состава H15P4Mo18V7O89 и H17P3Mo16V10O89 в присутствии смешивающихся с водой органических растворителей (ацетона, 1,4-диоксана) приводит к 9,10-антрахинону (АХ) с выходом около 70 % и чистотой до 97 % при полной конверсии НХ. Реакция между НХ и замещенными 1,3-бутадиенами в аналогичных условиях позволяет получать замещенные антрахиноны с выходами до 90 % и чистотой до 99 %. Катализаторы регенерируются кислородом в отдельной стадии и используются многократно.

Предложен метод синтеза новых каталитических систем на основе силикалита титана (TS-1) для жидкофазного окисления фенола пероксидом водорода, позволяющих с выходом 90–92 % по пирокахетину и гидрохинону (1 : 1) организовать непрерывный процесс взамен действующей периодической технологии с промежуточным выделением порошкообразного катализатора – силикалита титана. Метод основан на капсулировании TS-1 в полимерной матрице (полипропилен, полиэтилен, полистирол и их сополимеры). На примере систем TS-1/полипропилен и TS-1/полистирол показано, что природа полимерной матрицы влияет на каталитические свойства системы. Проведено сравнение каталитических свойств систем TS-1/полипропилен и TS-1/полистирол со свойствами промышленного катализатора фирмы EniChem. Использование каталитической системы TS-1/полипропилен позволит увеличить производительность при действующих технологиях и значительно снизить энергетические затраты.

В статье рассмотрены проблемы термокаталитической очистки газовых выбросов в условиях значительного колебания концентрации примесей на примере содержащих 1–15 г/м3 толуола отходящих газов производства электроизоляционных материалов линии пропитки ленты толуольным раствором каучука. Экспериментально найдены кинетические характеристики содержащего палладий и оксидных промышленных катализаторов в реакции глубокого окисления толуола, методы математического моделирования применены для анализа процессов в адиабатическом реакторе. Исследовано поведение процесса в условиях как управления расходом воздуха на разбавление при фиксированной входной температуре, так и управления температурой на входе при фиксированной степени разбавления смеси воздухом. Рассмотрены особенности процесса при однослойной и двухслойной загрузке реактора, обсуждены проблемы и ограничения применения содержащего палладий катализатора на первом слое при двухслойной загрузке реактора. Предложены технические и технологические способы организации каталитического процесса для обезвреживания выбросов указанного состава.

Изучены закономерности парциального восстановления производных жирных кислот до соответствующих жирных спиртов в условиях статического и проточного реакторов. Согласно результатам, полученным в статическом реакторе, для получения максимального выхода основных продуктов в качестве исходного субстрата следует использовать жирную кислоту. Из экспериментов в проточном реакторе определены оптимальные условия процесса для получения спиртов и восков: температуры в диапазоне 280–330 °С и давление от 3,5 до 5,3 МПа. Предложены схема процесса парциального восстановления жирных кислот, учитывающая целевые (жирные спирты) и все побочные кислородсодержащие продукты, и математическая модель, описывающая данную схему. Определены константы основных стадий превращения олеиновой кислоты, которые могут быть использованы для оценки распределения продуктов при вариации времени контакта.

Приготовлены ХMo6ГПС/Al2O3 катализаторы на основе гетерополисоединений (ГПС) структуры Андерсона типа ХМо6ГПС с центральными гетероатомами – d-элементами 4-го и р-элементом 3-го периода (Х = Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Al), а также катализа торы Со6(ЛК)-РМо12/носитель, на основе 12-молибдофосфорной гетерополикислоты и цитрата кобальта, где в качестве носителя использовали сибунит, Al2O3, зауглероженный оксид алюминия и оксиды алюминия, модифицированные цеолитами ZSM-5 и BETA. Полученные носители и катализаторы исследовали методами низкотемпературной адсорбции азота, рентгенофазового анализа, термопрограммированной десорбции аммиака. Свойства катализаторов в гидродеоксигенации (ГДО) гваякола изучали в проточной установке при 260 °С, 3,0 МПа, объемной скорости подачи сырья 80 ч–1, соотношении Н2 : сырье 500 л/л. Установлено, что активность ХMo6ГПС/Al2O3 катализаторов зависит от типа гетероатома Х: наиболее активны катализаторы с Со и Ni, наименее – с Cu. Установлена линейная антибатная корреляция между активностью катализаторов в ГДО и кислотностью используемых носителей. Показано, что пониженная активность цеолитсодержащих катализаторов обусловлена высокой степенью их дезактивации. Для ГДО растительного сырья рекомендованы катализаторы, приготовленные на зауглероженном оксиде алюминия, показавшие наиболее высокую активность и устойчивость к дезактивации.

Проведено сравнительное исследование эффективности применения биокатализаторов на основе рекомбинантных ферментных препаратов, полученных с использованием гриба Penicillium verruculosum, для гидролиза полуцеллюлозы из лиственной древесины. Определена активность биокатализаторов по отношению
к различным видам полуцеллюлозы и зависимость глубины исчерпывающего гидролиза от ее размола и высушивания. Показано, что полуцеллюлоза после варки с зеленым щелоком обладает высокой реакционной способностью по отношению к ферментативному гидролизу целлюлазным комплексом и представляет несомненный интерес в качестве субстрата при масштабировании биотехнологических процессов биоконверсии возобновляемого растительного сырья.