Математическое моделирование каталитических процессов необходимо как для полного и точного описания, так и для контроля качества и физико-химических исследований катализаторов. В статье рассматриваются теоретические вопросы промышленного катализа. Работа посвящена теоретико-графовому анализу информативности кинетических параметров модели сложной химической реакции. Целью исследования является разработка и автоматизация алгоритма определения базиса нелинейных параметрических функций при решении обратных задач химической кинетики, позволяющего выделить число и вид независимых комбинаций констант скоростей элементарных стадий. Реализована и описана программа для анализа информативности кинетических параметров математической модели механизма сложной каталитической реакции. Полученные в работе функциональные связи кинетических параметров могут быть полезны экспериментаторам при физико-химической интерпретации и анализе механизмов химических реакций. Другими словами, предложенный авторами метод позволяет выделить независимые комбинации кинетических констант, что ведет к сокращению количества параметров модели и, как следствие, повышает точность математической модели. Результаты работы программного обеспечения иллюстрируются на примере механизма окисления водорода на платиновом катализаторе.

Исследованы физико-химические свойства коммерческих медицинских сорбентов диоксида углерода Amsorb Plus, Draeger 800, Draeger free, Loflosorb, Sodasorb, Sofnolime, Spherasorb, Ventisorb, а также отечественного поглотителя ХПИ, присутствующих на рынке России: определены их химический состав, текстурные характеристики, время защитного действия по СО₂, для гранул сорбентов измерены прочность на раздавливание и истираемость по методикам SHELL SMS-1471 и ASTM D 4058 96. Установлено, что наилучшим комплексом параметров (высокая емкость по СО₂, прочность) обладал образец Draeger 800. Полученные данные по эксплуатационным свойствам коммерческих сорбентов и рекомендации могут быть использованы в медицине, горноспасательных учреждениях, а также в научной и производственной областях, в которых возникает задача очистки воздушных смесей от диоксида углерода.

В данной работе исследована возможность снижения образования транс-изомеров в процессе гидрирования растительных масел на низкопроцентном палладиевом катализаторе, нанесенном на активированный диатомит. При сравнении с промышленным никелевым катализатором установлено, что активированный диатомит перспективен для использования в качестве носителя катализатора гидрирования растительных масел. Показано, что частицы Pd размером 2–10 нм (преобладают частицы размером 3–6 нм) равномерно распределены на поверхности носителя. Экспериментально показано, что Pd-катализатор при низких температурах проявляет большую активность и селективность, чем никелевый катализатор, что приводит к двукратному существенному уменьшению содержания транс-изомеров в саломасе.

Для промышленно значимого процесса гидрирования NO в растворе H2SO4 изучена зависимость селективности образования продуктов от следующих его параметров: скорости потока газовой смеси NO + H2 через реактор, интенсивности перемешивания и концентрации суспензии катализатора Pt/графит, температуры. Обнаружено, что для этого процесса, протекающего в режиме внешней диффузии по газам-реагентам, может наблюдаться первый или нулевой порядок по катализатору в зависимости от его содержания в суспензии, причем в переходной области селективность образования твердых продуктов – сульфатов гидроксиламина (ГАС) и аммония – максимальна. Показано, что повышение селективности по ГАС достигается при функционализации поверхности графита азотсодержащими группами, которые модифицируют адсорбционные и каталитические свойства наночастиц нанесенной платины. Высказаны взгляды на особенности работы платиновых катализаторов в концентрированных суспензиях при ограниченном подводе реакционных газов.

Дихлорангидриды изофталевой (изофталоилхлорид) и терефталевой (терефталоилхлорид) кислот можно, безусловно, отнести к стратегически важным соединениям. Одной из основных сфер их использования является получение арамидных волокон, применяющихся при изготовлении различных функциональных и конструкционных материалов двойного назначения, в том числе при производстве волокон Терлон®, СВМ®, Армос®, Фенилон®, Тогилен® и Русар®. Специфические требования к качеству целевых ангидридов и сырью, используемому для их получения, зачастую определяют выбор способа синтеза этих соединений. В обзоре рассмотрены различные способы получения изо- и терефталоилхлоридов, в том числе с применением катализаторов, основанные на использовании различного исходного сырья. Кроме этого подробно описаны основные методы анализа указанных соединений.

Показано, что способ синтеза и источник висмута оказывают значительное влияние на физико-химические свойства модифицированных MoVTeNbО катализаторов. Добавление органического соединения висмута с нейтральным рН на стадии смешения растворов исходных компонентов сопровождается выпадением осадка и формированием неактивных фаз при отсутствии необходимой фазы М1. Независимо от природы исходного соединения висмута его введение в сухой MoVTeNb прекурсор приводит к значительному разрушению такового, следствием чего является меньшее содержание фазы М1 и образование бинарных V-Mo и Te-Мo оксидов. Установлено, что в реакции окислительного дегидрирования этана (ОДЭ) максимальный выход этилена (76,5 %) был получен при пропитке прокаленного MoVTeNb оксидного катализатора раствором органического соединения висмута. На этом же катализаторе в реакции окисления пропана выход акриловой кислоты составляет ≈48 %. Тем не менее более технологичным способом получения висмутсодержащих катализаторов является введение азотнокислого висмута в раствор исходных компонентов. На катализаторе, полученном таким способом, в реакции ОДЭ максимальный выход этилена составляет ≈76 %.

Олигомеризация пент-1-ена является эффективным процессом получения экологически безопасных высококачественных компонентов топлив. В работе изучены каталитические свойства цеолитов FAU, OFF, MOR, ВЕА, MTW и MFI в Н-форме в синтезе олигомеров пентена в автоклаве при 110–200 °C. Установлено, что высокая активность в олигомеризации цеолитов H-Y и H-Beta (18), на которых выход олигомеров достигает 97–100 %, обусловлена их широкопористой структурой и высокой концентрацией кислотных центров. В составе полученных на этих катализаторах олигомеров присутствует, в зависимости от условий реакции, 30–73 % димеров, 25–50 % тримеров и 2–14 % олигомеров с числом мономерных звеньев n > 3. Узкопористые цеолиты (H-ZSM-5) или цеолиты с одномерной системой каналов (H-OFF, H-MOR, H-ZSM-12) менее активны в олигомеризации пент-1-ена, основными продуктами реакции на них были децены.

Представлены результаты исследования физико-химических свойств свежих и эксплуатировавшихся в промышленных условиях материалов активной фильтрации (МАФ), которые используют в нефтепереработке в качестве защитного слоя катализаторов гидроочистки. Получены сведения о функциональных свойствах МАФ разных типов.