В бескислородном пиролизе метана исследованы термостабильные оксидные (Al₂O₃, ZrO₂, MgO и CaO) катализаторы, нанесенные на резистивный носитель – карборунд. Добавление MgO, ZrO₂ и Al₂O₃ к чистому карборунду приводит к значительному увеличению конверсии метана и селективности по ацетилену. При этом нанесение СаO, наоборот, в целом снижает активность нанесенных катализаторов. Максимальная селективность по ацетилену 23,6 % была получена на катализаторе MgO/SiC при конверсии метана 68 % при t = 1290 °С. Исследование образца MgO/SiC показало, что в течение более 4 ч работы в пиролизе метана (15 % СН4 в азоте) при температуре 1300 °С катализатор сохранял свои каталитические характеристики (степень превращения метана ≈69 % и селективность по ацетилену ≈22 %) и не разрушался, что связано с отсутствием углеродной коррозии резистивного носителя карборунда в сравнении с металлическими катализаторами.

Проанализированы литературные данные по исследованиям каталитических реакций прямого превращения метана в востребованные химические продукты (Н₂, С₂₊ углеводороды, метанол, формальдегид и более высокие оксигенаты). На настоящий момент процессы на основе этих реакций не реализованы в промышленности. Для каждой из реакций выявлены каталитические системы, на которых достигаются максимальные показатели (прежде всего, выход целевых продуктов), а также определена степень приближения их к уровню, при котором возможна коммерциализация процесса. В ближайшее время наиболее вероятными для опытно-промышленного освоения можно считать процессы получения С₂₊ и алкилароматических углеводородов путем окислительной конденсации (димеризации) метана и в результате реакции метана с алканами С₃–С₆ соответственно. Благодаря значительному прогрессу в разработке новых модификаций цеолитов и алюмосиликатов может быть решена проблема, связанная c быстрой дезактивацией катализаторов при получении углеводородов бензиновой фракции метилированием олефинов. Основными ограничениями для реализации процесса пиролиза метана до углерода и Н₂ являются недостаточный спрос на получаемые разновидности углеродных материалов, а также низкие прочностные характеристики имеющихся катализаторов в случае проведения процесса в подвижном слое. Для ряда продуктов (метанол, формальдегид) выходы не достигают необходимых для коммерциализации значений, для других (высшие оксигенаможность их получения.

В работе представлены результаты по изучению железоникелевого катализатора парового риформинга метана, полученного методом эпитаксиального формирования покрытия на поверхности сферических гранул промышленного γ-Al₂O₃. Показано, что катализатор проявляет устойчивость к присутствию сероводорода в парогазовой смеси. Степень превращения метана в процессе конверсии близка к равновесной при давлении 2,0 МПа, температуре 800 °С, Н₂О : СН₄ = 2 : 1, объемной скорости подачи сырья 6000 ч^–1 и концентрации H₂S 30 ppm. Методами РФА, просвечивающей электронной (ПЭМ) и мессбауэровской спектроскопии изучены эволюция структуры и фазовое состояние активных компонентов системы. Формирование на поверхности катализатора парамагнитных кластеров оксида железа, прочно связанных со структурой носителя, и частиц железоникелевого сплава FeNi₃ определяет полифункциональные свойства катализатора, обладающего высокой активностью как в паровом риформинге метана, так и в окислительном разложении сероводорода до элементной серы.

Гидрирование/дегидродеоксигенация метилзамещенных карбонильных соединений при сохранении изомерной структуры продукта представляет интерес как способ регулирования содержания кислорода и повышения химической стабильности компонентов моторного топлива. Интеграция в одном реакционном пространстве двух катализаторов, катализатора гидрирования и катализатора дегидратации, является ярким примером положительного влияния протекающих на катализаторах процессов друг на друга. По сравнению с Ni-катализатором превращение 2,4-диметил-3-пентанона на композитной загрузке Ni-катализатора с цеолитом сопровождается увеличением скорости гидрирования и стабильности работы каталитического слоя в несколько раз. При этом наблюдается полная гидродеоксигенация исходного кетона. Такая композитная загрузка может быть эффективной заменой бифункциональных катализаторов.

Проведен краткий анализ современного состояния процессов получения моторных топлив на основе последовательных реакций олигомеризации и гидрирования непредельных углеводородов. Рассмотрены новые катализаторы гидроолигомеризации бутенов на основе бифункциональных систем NiO/В₂O₃-Al₂O₃, PdO/В₂O₃-Al₂O₃, MoO₃/В₂O₃-Al₂O₃. Показано, что наилучшие показатели процесса (выход жидких продуктов С₅₊ 67 мас.% при степени превращения бутенов более 90 %) обеспечивает катализатор PdO/В₂O₃-Al₂O₃, предварительно восстановленный в среде водорода. Показана принципиальная возможность гидроолигомеризации ацетилена на катализаторе NiO/B₂O₃-Al₂O₃. Установлено, что для гидроолигомеризации ацетилена, как и для олигомеризации этилена, принципиальным является наличие в катализаторе катионов никеля (II), химически связанных с поверхностью носителя.

Цель исследования – разработка катализаторов гидроизомеризации на основе наноразмерных карбидов молибдена. Такие катализаторы устойчивы к воздействию сернистых соединений, с их использованием возможно получение низкозастывающих дизельных топлив с такими же показателями, как при использовании платиносодержащих катализаторов. Для нового типа катализаторов в данной части работы синтезированы кислотные носители, различающиеся типом пористой структуры, количеством бренстедовских кислотных центров и их силой: силикоалюмофосфат SAPO-31, цеолит ZSM-12, модифицированный цеолит Beta, десилицированный цеолит ZSM-5. С помощью адсорбционных методов, ТПД аммиака, ЯМР-спектроскопии, СЭМ исследованы физико-химические свойства носителей.

Цель данной работы – разработка нового катализатора гидроизомеризации на основе карбидов молибдена, устойчивого к воздействию сернистых соединений и обеспечивающего получение низкозастывающих дизельных топлив с такими же показателями, как при использовании платиносодержащих катализаторов. В первой части работы были синтезированы и изучены носители различной пористой структуры и кислотности (Beta, ZSM-5, ZSM-12, SAPO-31). Во второй части работы исследованы бифункциональные катализаторы, приготовленные модифицированием этих носителей наноразмерными карбидами молибдена. Содержание Мо₂С в образцах одинаково (10 % в пересчете на МоО₃). Проведено испытание катализаторов в модельной реакции гидроизомеризации н-декана. Наиболее эффективным оказался катализатор на основе силикоалюмофосфата ATO (SAPO-31). С целью оптимизации его состава приготовлены укрупненные партии образцов с разным содержанием Мо₂С (5, 7 и 10 % в пересчете на МоО₃). Исследованы их каталитические свойства в процессе гидроизомеризации реальных дизельных фракций. Выявлено оптимальное содержание Мо₂С (7 мас.%) в бифункциональном катализаторе.

С целью разработки эффективного катализатора для глубокого окисления хлорированных углеводородов приготовлены образцы твердофазных катализаторов на основе V₂O₅, CuCl или V₂O₅/CuCl, различающиеся методом синтеза Al₂O₃, используемого в качестве носителя, и содержанием активных компонентов. Определены их химический (ААС-ИП) и фазовый (РФА) составы, текстурные характеристики (метод БЭТ). Изучена каталитическая активность в реакции глубокого окисления хлорбензола (ХБ) в области температур 300–600 °С. Испытания проводили в проточном кварцевом трубчатом реакторе на воздушных смесях. Каталитические свойства образцов оценивали по конверсии ХБ, селективности по СО₂ и константе скорости реакции окисления, рассчитанной по уравнению первого порядка по ХБ. Показано, что влияние текстуры носителя на конверсию ХБ более существенно при 350 °С, чем при 400 °С, за исключением образцов с низким содержанием V₂O₅ (1,5–2,5 мас.%). Наиболее высокую активность обеспечивает носитель, полученный осаждением из водно-спиртового раствора хлорида алюминия. Использование катализаторов на его основе позволяет уменьшить загрузку катализатора в сравнении с образцами на основе γ-Al₂O₃ и аморфного оксида алюминия. Наиболее высокая селективность по СО₂ (91 %) в реакции окисления ХБ получена на катализаторах на основе аморфного оксида алюминия, в связи с чем этот носитель представляет интерес для дальнейших исследований.

В статье приведены результаты экспериментальных исследований процесса дегидратации трет-бутилового спирта (ТБС). Получены зависимости конверсии ТБС от температуры проведения процесса, содержания спирта в исходной смеси, температуры сырьевого потока на катализаторах КУ-2ФПП и Purolite CT275. Установлено, что выход изобутилена более всего зависит от количества тепла, подаваемого в реакционную зону. Показано, что формирующийся в слое катализатора противоточный режим течения фаз не позволит интенсифицировать процесс за счет применения более активного катализатора. Экспериментально подтверждено, что организация в реакционной зоне реакционно-ректификационного промышленного аппарата прямоточной схемы движения потоков позволит повысить его производительность за счет применения мелкозернистого катализатора Purolite CT275.