С целью обезвреживания отходящих газов производства неконцентрированной азотной кислоты от оксидов азота проведен мониторинг концентрации N2O в нитрозном и хвостовом газе по тракту девяти агрегатов УКЛ-7 на ОАО «НАК «Азот», использующих высокотемпературную каталитическую очистку (ВКО – семь агрегатов) и низкотемпературную селективную каталитическую очистку (СКО – два агрегата). Образование N2O в слое платиноидного катализатора происходит на первых по ходу газа сетках вследствие относительно низких температур. Отбор проб осуществлялся в 6 точках анализа. Ввиду отсутствия точки анализа на выходе из катализаторного слоя, недостающие значения концентрации N2O определены расчетным путем на основании данных, полученных в опытном реакторе с рабочим диаметром 0,15 м, функционирующем в режиме промышленного реактора агрегата УКЛ-7. Результаты мониторинга показали, что значения концентрации N2O между отдельными агрегатами УКЛ-7 существенно различаются (в частности, значения концентрации N2O в нитрозном газе после котла лежат в диапазоне 1320–1810 ppm), что можно объяснить различиями в гидродинамическом течении газового потока через катализаторный слой. В агрегатах с ВКО концентрация N2O в очищенном хвостовом газе значительно ниже допустимых концентраций, поэтому дополнительная очистка от N2O не требуется. В хвостовых газах агрегатов с СКО обнаружена повышенная концентрация N2O (680–1130 ppm), что обусловливает необходимость дополнительной очистки, при этом узел очистки хвостовых газов от N2O целесообразно разместить после газовой турбины.

Катализатор синтеза аммиака Süd-Chemie AmoMax пользуется все большим спросом у потребителей и поэтому непрерывно совершенствуется, являясь ключевым продуктом компании. Авторы обсуждают высокую производительность катализатора синтеза аммиака AmoMax®-10 на основе вюстита, который работает значительно лучше по сравнению с обычными катализаторами синтеза аммиака на основе магнетита. Дается география спроса на катализатор – за 8 лет около 70 заказчиков из различных стран мира используют катализатор в установках синтеза аммиака большой мощности.

Цезий наряду с калием является эффективным промотором активности железооксидных катализаторов дегидрирования олефиновых и алкилароматических углеводородов. В условиях реакционной среды катализатор представляет собой ферритную систему, состоящую из β″-полиферрита калия, моноферритов калия и цезия и магнетита. С целью научно обоснованного расчета оптимальной рецептуры катализаторов подобного типа изучен характер распределения щелочных промоторов в структуре катализатора. Показано, что для ионов цезия предпочтительно расположение в структуре β”-полиферрита состава K2–zCszFe2+Fe3+10O17. Проведены испытания каталитической активности данной системы с различным содержанием цезия в реакции дегидрирования этилбензола в стирол (реактор проточного типа, 0,1МПа, 600 °С, объемная скорость подачи этилбензола 1 ч–1, массовое соотношение этилбензол:водяной пар 1 : 3). Показано, что максимальная удельная скорость образования стирола достигается уже при соотношении Cs:Fe, отвечающем интервалу 0,023–0,027, что соответствует коэффициенту z = 0,26÷0,30. Введение большего количества цезия нецелесообразно. В данной работе впервые разработаны теоретические положения адресной доставки промотирующего агента в заданную фазу каталитически активной ферритной системы. Оптимизировано содержание дорогостоящих соединений цезия в железооксидном катализаторе.

С 1997 г. активно развивается метод синтеза макропористых носителей с использованием наноразмерных темплатов, удаляемых из конечного продукта посредством выжигания или растворения. В данной работе по темплатной технологии получены 3-D структурированные макропористые носители различной химической природы – оксид алюминия, диоксиды титана и циркония, а также иерархические силикалит и Fe-силикалит со структурой цеолита ZSM-5. Темплаты состоят из плотноупакованных монодисперсных полистирольных сфер с диаметром в диапазоне от 250 до 1150 нм. Показано, что темплатный синтез приводит к значительному увеличению удельного объема пор и внешней поверхности пористых оксидов. Так, объем пор гранулированных образцов оксида алюминия, полученных в отсутствие и в присутствии полистирольного темплата, составляет 0,34 и 1,22 см3/г, соответственно. Величина внешней удельной поверхности меняется от 26,8 м2/г у безтемплатного Fe-силикалита со структурой цеолита ZSM-5 до 410 м2/г у аналогичного образца, полученного в присутствии полистирольного темплата. Текстурные данные позволяют считать новые материалы чрезвычайно перспективными для адсорбционных и каталитических процессов с участием высокомолекулярных соединений, например в каталитической гидропереработке тяжелых фракций нефти, конверсии биомассы и лигнина в химические продукты, в том числе жидкие углеводороды, при получении фармацевтических препаратов, а также в адсорбции крупных молекул, в частности тяжелых металлов из водных растворов.

Изучено влияние природы и текстурных характеристик носителя на активность, селективность и стабильность модифицированных палладиевых катализаторов синтеза винилацетата (ВА) газофазным ацетоксилированием этилена. Для приготовления катализаторов использованы промышленные и опытно-промышленные носители на основе оксида алюминия марок А1, ШН-2 и силикагеля марок КСК, КСС-3 – исходные и подвергнутые термической обработке. По результатам каталитических испытаний (продолжительностью 48 и 200 ч) в качестве базового носителя для палладиевых катализаторов синтеза ВА выбран силикагелевый носитель КСС-3(1), предварительно подвергнутый гидротермальной обработке. Варьируя температуру и, как следствие, давление водяного пара, а также продолжительность обработки силикагеля марки КСС-3, удалось достичь оптимального соотношения параметров носителя, при котором обеспечивается устойчивая работа катализатора синтеза ВА, а именно: насыпная плотность – 0,54 г/см3, удельная поверхность – 150±10 м2/л, объем пор 0,80–0,83 см3/г, радиус пор 1100–1200 нм. Показано, что при эксплуатации катализатора состава 1,5 % Pd, 0,75 % Au и 5,0 % ацетата калия на носителе КСС-3(1) ВА в течение 6 месяцев в промышленном реакторе синтеза ВА значения показателей активности и селективности на 20–25 % выше аналогичных показателей промышленного катализатора. Результаты исследования позволили рекомендовать указанный носитель для промышленного применения с прогнозируемым сроком службы катализатора не менее трех лет. Разработана и экспериментально подтверждена корректность методики прогнозирования эффективности работы катализатора на длительный период (до ~1000 ч) на основании результатов краткосрочных (48 ч) испытаний. Практическая значимость методики состоит в том, что ее применение при подборе носителя для смешанных нанесенных катализаторов синтеза ВА из этилена позволит существенно сократить количество и продолжительность экспериментов.

В результате совместных исследований, проведенных ИК СО АН СССР и отраслевым институтом НИОПиК, был разработан высокоэффективный катализатор ИКН-1 производства фталевого ангидрида окислением нафталина воздухом в трубчатом реакторе c неподвижным слоем катализатора. В мировой практике и в Советском Союзе эталонным катализатором в этом процессе считался ванадий-калий-сульфатиликагелевый катализатор (ВКСС), который при нагрузке по нафталину 40 г/(л кат.·ч) давал выход фталевого ангидрида 88 мол.%. В отличие от катализатора ВКСС, катализатор ИКН-1, имея бидисперсную пористую структуру с долей макропор не ниже 40 %, позволил увеличить выход фталевого ангидрида до 92 мол.% и повысить съем продукта до 60 г/(л кат.·ч). Катализатор ИКН-1 был внедрен на Челябинском лакокрасочном заводе и Рошальском химкомбинате в 1970-е гг., где успешно эксплуатировался c прогнозируемыми показателями более 25 лет. На примере ИКН-1 показано, каким тернистым бывает путь от разработки катализатора до его внедрения в промышленность.

Работа посвящена синтезу платиносодержащих каталитических систем на основе сверхсшитого полистирола, изучению строения полученных систем, а также их тестированию в модельной реакции энантиоселективного гидрирования этилпирувата, продукт которого, R-этиллактат, может быть использован как хиральный мономер для получения биоразлагаемых полимеров. Полученные каталитические системы охарактеризованы методами РФЭС, ПЭМ, РФА, инфракрасной спектроскопией диффузного отражения, низкотемпературной адсорбцией азота. В ходе исследования установлено, что формирование наночастиц Pt(0) начинается на стадии внесения прекурсора в полимерную матрицу, образующиеся частицы активной фазы имеют узкое распределение по размерам с максимумом около 2 нм. Максимально достигнутый энантиомерный избыток в тестовой реакции – 75 %. Показана возможность предварительной модификации катализатора без потери в энантиоселективности процесса гидрирования.

Способность фенольных соединений природного происхождения влиять на каталитическую активность ферментов и ферментных препаратов представляет интерес для различных отраслей промышленности и медицины. Одной из групп подобных соединений являются изофлавоноиды, в частности получаемые из сои. В настоящей работе продемонстрировано влияние соевых изофлавоноидов на степень гидролиза дрожжевой РНК панкреатической рибонуклеазой и казеината натрия трипсином. Повышение эффективности процесса в первом случае может быть использовано при производстве панкреатического гидролизата РНК, снижение во втором – в тех случаях, где необходимо подавление протеолиза. Кроме того, показано, что соевые изофлавоноиды способны вступать во взаимодействие как с ферментами, так и с соответствующими субстратами, а также оказывать влияние на температурный и рН-оптимумы активности рибонуклеазы и трипсина. Проведенный в работе расчет кинетических констант может служить основой для создания математического описания процесса.