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.

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.

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.

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.