При сжигании высокосернистых топлив для уменьшения выбросов SO2 используют добавление в топку кальцита. При температуре выше 700 °С кальцит и образующийся сульфат кальция начинают спекаться, что отрицательно влияет на процесс связывания SO2 и усложняет математическое моделирование процесса. Каталитическое сжигание топлива позволяет снизить максимальную температуру горения топлива с 1200 до 700 °С, тем самым снижая спекание материалов и позволяя использовать для расчетов более простые модели. Целью настоящей  работы являлось создание на основе экспериментальных данных, полученных в реакторе со стационарным слоем кальцита при температуре 500–600 °С, упрощенной модели наблюдаемой кинетики процесса. Согласно модели процесс поглощения SO2 представляется реакцией второго порядка (первого по концентрации SO2 и первого по доле свободных центров, способных связывать SO2), и доля свободных центров линейно уменьшается с увеличением количества поглощенного SO2. Определены кинетические параметры модели: константа скорости реакции и предельная емкость кальцита по SO2.

Проведен кинетический анализ взаимодействия неорганических носителей (на примере СеО2) с золями высокодисперсных металлов (железа, никеля и серебра), полученных электроконденсационным методом. Приведены формулы для расчетов кинетических закономерностей процесса и определена продолжительность процесса, позволяющая получать нанесенные металлические катализаторы с заданными параметрами. Результаты расчета использованы при разработке технологии получения нанесенных металлических катализаторов.

В этой части обзорной статьи рассмотрены основные закономерности образования побочных хлорорганических продуктов в процессе оксихлорирования этилена в псевдоожиженном слое катализатора. На основании опубликованных данных сделаны выводы о том, что побочные хлорорганические продукты образуются в основном в результате вторичных превращений 1,2-дихлорэтана по реакциям его дегидро-хлорирования и парциального окисления. Повышение температуры процесса способствует росту выхода побочных продуктов. Показано, что использование катализаторов, содержащих наряду с хлоридом меди хлориды щелочных или щелочноземельных металлов, способствует снижению доли побочных реакций. При проведении процесса в промышленных условиях наиболее целесообразно использование катализаторов с невысоким содержанием меди на внешней поверхности зерна. Попадание в катализатор железа, вызванное эрозией стенок промышленного реактора, ведет одновременно к снижению скорости процесса оксихлорирования и к увеличению выхода побочных хлорорганических продуктов.

Представлен обзор развития технологии получения синтетического жидкого топлива на основе синтеза Фишера – Тропша, особое внимание уделено тенденциям технологического развития в последние годы. Приведены общие сведения о технологии получения синтетического топлива, включая химизм процессов, типичные аппаратурные решения, проблемы сырья, сведения о катализаторах. Показано, что современные промышленные технологии на основе синтеза Фишера – Тропша (XTL) существенно отличаются от тех, что применялись в 1-м поколении  этого  процесса в 30–40-е гг. прошлого века. Наиболее острыми проблемами текущего, третьего, поколения технологий являются высокие удельные капитальные вложения и слишком широкий спектр побочных продуктов. Технологии нового, 4-го, поколения находятся в стадии перехода от опытной реализации к промышленной. Цель разработчиков 4-го поколения технологии XTL – создание технологии, открывающей новые возможности промышленных приложений за счет простоты, компактности и радикального снижения удельных капиталовложений и операционных затрат.

С целью выбора варианта модернизации, оптимального с точки зрения энергоэффективности, проведено математическое моделирование традиционной технологии дегидрирования метилбутенов (процесс в адиабатическом реакторе) и трех вариантов осуществления процесса в «псевдоизотермическом» режиме: 1) однореакторная схема с дробной подачей пара в верхнюю и среднюю часть катализаторного слоя; 2) последовательная двухреакторная схема с промежуточным подогревом контактного газа в межступенчатом перегревателе; 3) последовательная двухреакторная схема с добавлением перегретого пара в межреакторное пространство. Показано, что каждая из новых схем позволяет существенно повысить эффективность процесса по сравнению с традиционной технологией. На основании сравнительного анализа зависимостей выхода и селективности образования изопрена от количества тепловой энергии Q, подаваемой в экспериментальных схемах, сделан вывод, что самый высокий прирост выхода изопрена (5,5 %) и селективности (5,6 %) при больших временах контактирования достигается по схеме (2), особенно при Q > 8,5 ·106 Дж/кг.

Препараты на основе нативных ферментов имеют ограниченное промышленное применение вследствие их нестабильности и чувствительности к изменениям рН, температуры и других внешних факторов. Поэтому актуально создание биокатализаторов на основе иммобилизованных  ферментов, которые более стабильны и, следовательно, более эффективны в практическом приложении. С целью стабилизации грибной  амилазы (КФ 3.2.1.1.) применена ковалентная иммобилизация фермента на хитозансодержащую целлюлозу. Показано, что термическая стабильность иммобилизованной амилазы по сравнению с нативной возросла в 3,5 раза, повысилась устойчивость к рН инактивации. Снижение значения константы скорости инактивации иммобилизованного фермента в сравнении с нативным указывает на повышение его стабильности за счет стерических факторов, обусловленных образованием азометиновых связей с целлюлозой и хитозаном. Показано, что при использовании иммобилизованного ферментного препарата вместо нативной амилазы выход продукта в гидролизе ячменного солода увеличивается в 1,5 раза, что обеспечивает возможность его практического применения в пищевой промышленности.

Изучена кинетика ферментативного гидролиза в ацетатном буфере двух субстратов лигноцеллюлозного материала из мискантуса и плодовых оболочек овса (ПОО) – при различных концентрациях субстрата. Субстраты получены одностадийной обработкой разбавленным раствором азотной кислоты, содержание негидролизуемого компонента – кислотонерастворимого лигнина – составляет 11 и 14 % для мискантуса и ПОО соответственно. В качестве катализатора была применена мультиэнзимная композиция из промышленно доступных ферментных препаратов «Целлолюкс-А» и «Брюзайм BGX». Показано, что обработка раствором азотной кислоты позволяет получать реакционноспособные субстраты для ферментолиза. Научная новизна результатов подтверждена патентом РФ 2533921. Кинетика ферментолиза данных субстратов в ацетатном буфере может быть описана математической моделью на основе модифицированного уравнения Михаэлиса – Ментен. Из экспериментальных данных определены основные кинетические константы ферментолиза для обоих субстратов. Рассчитаны значения равновесных концентраций редуцирующих веществ (РВ) для субстратов в зависимости от их начальной концентрации. Установлено, что начальная скорость ферментолиза для лигноцеллюлозного материала из ПОО выше на 1 г/(л·ч), чем для лигноцеллюлозного материала из мискантуса во всем изученном диапазоне концентраций субстратов (33,3–120,0 г/л). Показано, что выход РВ зависит от начальной концентрации субстратов: при ее увеличении от 33,3 до 120,0 г/л выход РВ снижается в 1,5–2,0 раза, что обусловлено субстратным ингибированием. При  низких начальных концентрациях выходы РВ для субстратов из мискантуса и ПОО близки. При повышении начальной концентрации субстрата до 120,0 г/л выход РВ из лигноцеллюлозного материала мискантуса примерно на 20 % выше выхода РВ для лигноцеллюлозного материала ПОО. Установленные зависимости и построенная математическая модель позволяют оптимизировать значения начальных концентраций субстрата для эффективного проведения ферментолиза.

Проведено сравнение влияния методов предобработки древесины осины водными растворами серной и азотной кислот, а также водно-органическими (этанол, бутанол) растворами серной кислоты (органозольв) на предельную степень конверсии этого вида сырья в простые сахара в ходе ферментативного гидролиза. Проанализировано влияние температуры, концентрации кислоты, состава органической фазы (для серной кислоты) и давления (для азотной кислоты) на эффективность процесса предобработки. Показано, что использование органозольва 0,5 %-ной серной кислоты позволяет увеличить реакционную способность измельченной древесины осины в 3–4 раза по сравнению с исходным сырьем. Наиболее эффективной является предобработка 4,8 %-ным водным раствором азотной кислоты (125 °С, 1,8 МПа, 60 мин), которая увеличивает реакционную способность измельченной осиновой древесины более чем в 5 раз.

Исследована возможность конверсии пергамента в глюкозу путем ферментативного гидролиза с использованием ферментных препаратов  (ФП) на основе грибов родов Penicillium и Trichoderma. Гидролиз пергамента проводили при 50 °С и рН 5 при постоянном перемешивании. Дозировка целлюлазных ФП (P. Verruculosum B1-221-131 и T. reesei BioACE) составляла 10 и 15 ед. активности по фильтровальной бумаге на 1 г сухого субстрата. Процесс проводили как в отсутствие, так и в присутствии избытка целлобиазы (β-глюкозидазы) P. Verruculosum F10.  Установлено, что степень конверсии пергамента в глюкозу может достигать 70 % без проведения предварительной обработки. Показано, что целлюлазный ФПP. Verruculosum обеспечивает при гидролизе пергамента более высокий выход глюкозы, чем ФПT. reesei. Важную роль  в процессе гидролиза отходов пергамента играет целлобиаза (β-глюкозидаза): в присутствии избытка целлобиазы гидролитическая способность целлюлазных ФП увеличивается. Таким образом, продемонстрирована возможность использования пергамента в качестве сырья для получения сахаров и далее других ценных продуктов.

Исследована эффективность применения биокатализаторов на основе комплекса целлюлаз, полученных с использованием гриба Penicillium verruculosum, для гидролиза сульфатной целлюлозы из хвойных и лиственных пород древесины. Определены активность биокатализаторов по отношению к небеленым и беленым образцам целлюлозы и зависимость степени конверсии целлюлозы от содержания нецеллюлозных компонентов. Показано, что влажная сульфатная целлюлоза обладает высокой реакционной способностью при ферментативном гидролизе целлюлазным комплексом P. verruculosum и представляет несомненный интерес в качестве субстрата при масштабировании био- технологических процессов биоконверсии возобновляемого растительного сырья.