С целью разработки эффективных катализаторов на основе металлических ячеистых носителей для парциального окисления метана в синтез-газ проведены сравнительные испытания металлических катализаторов (Pd, Ni, Co, Cu, нанесенные на металлическую сетку и фехралевую фольгу), полученных двумя способами: термохимическим и электрохимическим осаждением металлов. Испытания проводили в интервале температур 680–1000 °С в проточном реакторе (внутренний диаметр 10 мм) с вмонтированным катализатором в виде скрученной в рулон металлической сетки или фехралевой фольги. Показано, что металлические носители (сетка, фольга) с нанесенными на них металлами (Pd, Ni) перспективны для использования в качестве катализаторов получения синтез-газа по реакции парциального окисления метана в узком диапазоне мольного соотношения кислород/метан (О2/СН4 = 0,45÷0,55). При изучении поверхности катализаторов методом СЭМ установлено, что при термохимическом осаждении металлов VIII группы формируется более разветвленная поверхность активных металлов, обеспечивающая уже при 900 °С практически 100 %-ную конверсию метана при селективности по СО более 90 %.

На основе комплексной математической модели процесса Фишера–Тропша разработан и испытан высокопроизводительный кобальтовый катализатор для получения синтетической нефти, Катализатор представляет собой композитный материал, в котором для обеспечения эффективного массо- и теплопереноса в каталитических гранулах создана связанная сеть из частиц теплопроводящих материалов, вокруг которой образуется хорошо развитая система транспортных пор. Показано влияние природы теплопроводящей алюминийсодержащей добавки на физические свойства носителя и характеристики приготовленного на его основе катализатора синтеза Фишера–Тропша. Установлено, что повышение теплопроводности гранул является одним из факторов, способствующих повышению производительности катализатора. В присутствии разработанного катализатора достигнута производительность по углеводородам С5+ 600 г/(кг·ч) или 480 г/(л·ч) при плотности загрузки 0,8 г/см3. Создана и введена в строй опытная установка по получению до 20 л синтетической нефти в сутки из природного газа. Испытания катализатора в этой установке подтвердили полученную в лабораторных условиях производительность гранулированного слоя.

Предложен способ получения β-гидроксиалкилмеркаптанов и β-гидроксиалкилсульфидов, основанный на взаимодействии сжиженного сероводорода с алкиленоксидами. Данный способ обеспечивает максимально возможную концентрацию сероводорода в реакционной смеси, позволяет проводить процесс в широком диапазоне температур, применять каталитические добавки, не требует растворителя. Исследованы кинетические закономерности взаимодействия сероводорода с одним из алкиленоксидов (пропиленоксидом) при условиях, обеспечивающих пребывание компонентов реакционной смеси в жидкой фазе. При избытке пропиленоксида в реакции наблюдаются две последовательно протекающие макростадии: образование 2-гидроксипропан-1-тиола и последующее образование 1,1′-ди(2-гидроксипропан)сульфида. Стадийность в образовании меркаптана и сульфида дает возможность управлять процессом, получая при определенных условиях количественно либо меркаптан, либо сульфид. Так, при избытке сероводорода образуется в основном 2-гидроксипропан-1-тиол. Изучена активность 14 гомогенных и гетерогенных катализаторов (активированный уголь, ионообменные смолы, оксиды металлов, вода, триэтиламин и др.). На основании разработанной математической модели процесса предложен принцип определения эффективности каталитической добавки. Наиболее эффективным катализатором из исследованных оказался триэтиламин, увеличивающий скорость реакции более чем в 100 раз: без катализатора реакция завершается приблизительно через 50 ч, в присутствии небольших количеств триэтиламина – через несколько минут.

В связи с растущим интересом к процессу каталитического крекинга с высоким выходом легких олефинов и, в первую очередь, пропилена, в данной работе исследован каталитический крекинг тяжелого вакуумного дистиллята на промышленном катализаторе RD-DMS-PM (фирма BASF) с добавлением цеолита ЦВМ (ОАО «АЗКиОС», г. Ангарск) и специальной добавки для повышения выхода олефинов (MOA) фирмы BASF. Содержание добавок варьировалось (мас.%): 10, 20, 30 и 40 для МОА и 3, 8, 12 и 16 для ЦВМ. Каталитический крекинг проводили на лабораторной проточной установке в реакторе со стационарным слоем катализатора при температуре 500 °С. Получены зависимости состава продуктов от количества введенных в катализатор добавок. Показано, что наибольший выход пропилена (11,5 мас.%) достигается при добавке в катализатор 40 % MOA или 8 % цеолита ЦВМ. Результаты по увеличению выхода легких олефинов получены при температуре, соответствующей рабочим условиям действующих установок каталитического крекинга.

В производстве хлоруглеводородов (хлорметанов, перхлорэтилена и др.) в качестве побочного продукта образуется четыреххлористый углерод, отнесенный Монреальским протоколом к озоно-разрушающим веществам. С целью разработки рационального (альтернативного сжиганию) способа утилизации ССl4 в работе исследован процесс жидкофазного каталитического гидродехлорирования ССl4 в присутствии водных растворов гидроксида натрия с получением полезных продуктов: формиата натрия, гексахлорэтана и перхлорэтилена. Эксперименты проводили в автоклаве объемом 300 мл при давлениях до 1,5 МПа в температурном интервале 80–120 °С; катализатор – Pd на сибуните (5 фракций от 0,1 до 1,6 мм). Изучены зависимости конверсии ССl4 и селективностей образования основных продуктов реакции от начальных концентраций ССl4 и NaOH, температуры, парциального давления водорода, а также от размера частиц катализатора и содержания в нем палладия. На основе полученных данных предложена схема процесса, даны рекомендации по условиям его ведения в зависимости от заданного состава продуктов, определены оптимальные параметры катализатора: 1,5 мас.% Pd на сибуните с размером зерен 0,315–0,63 мм. Предлагаемый процесс позволит не только решить вопрос утилизации отходов, содержащих CCl4, но и обеспечить получение трех коммерчески востребованных продуктов.

Приведены результаты опытно-промышленных испытаний двухступенчатых каталитических систем для окисления аммиака, оснащенных катализаторными платиноидными сетками, сетками – уловителями из палладий-вольфрамого сплава и блочным катализатором ИК-42-1. Концентрация аммиака в исходной смеси составляет 10,3–10,7 об.%. При остаточной концентрации аммиака на выходе из платиноидного слоя выше 0,06 об.% наблюдается снижение выхода оксида азота после каталитической системы (на величину от 0,6 до 4,7 %, в зависимости от числа платиновых сеток) вследствие протекания гомогенной реакции восстановления оксида азота аммиаком в свободном объеме блочного катализатора. При уменьшении остаточной концентрации аммиака на выходе из платиноидного слоя до значений менее 0,06 об.% снижения выхода оксида азота после системы не наблюдается. В двухступенчатой системе, включающей 9 вязаных платиноидных сеток с диаметром проволоки 0,076 мм, 4 улавливающие сетки и блочный катализатор, выход оксида азота стабильно сохраняется на уровне 95,4 %. По результатам испытаний предложена модернизация каталитической системы с блочным катализатором, заключающаяся в замене блочного катализатора на более технологичную инертную насадку сотовой структуры.

На пилотной установке в реакционных условиях, соответствующих рабочим условиям агрегата АК-72, выполнены сравнительные исследования двухступенчатых систем, сформированных из полных и «облегченных» платиноидных пакетов и катализаторов ИК-42 или инертной насадки. Выявлено влияние установки блоков на температурный профиль в платиноидном пакете и соответственно на выход NO, зависящее от геометрии и материала блоков, что следует учитывать при разработке оптимальных двухступенчатых систем. Исходя из результатов сравнительных испытаний предлагается новый бифункциональный катализатор ИК-42-9, использование которого вместо катализатора ИК-42-1 в составе двухступенчатых систем позволит увеличить выход NO в промышленных агрегатах УКЛ-7 и, кроме того, снизить содержание N2O.

В работе методами термического, магнитного, рентгенофазового и дисперсионного анализов, а также низкотемпературной адсорбции азота исследованы свойства модельных систем Fe2O3–K2O и Fe2O3–K2O–CeO2 с массовым соотношением 80:20 и 50:20:30, соответственно. Выявлено, что при взаимодействии оксида железа с карбонатом калия происходит последовательное образование моно- и полиферритной фаз. Сделано предположение, что активность железокалиевого катализатора пропорциональна содержанию поверхностной моноферритной фазы. Установлено, что введение церия в железокалиевую систему приводит к перераспределению моно- и полиферритов калия в составе ферритной фазы, а именно к увеличению доли моноферритной фазы. Вследствие этого, введение церия способствует росту активности каталитической системы. Результаты данного исследования будут использованы для разработки новых железокалиевых катализаторов с повышенной каталитической активностью в реакции дегидрирования изоамиленов в изопрен.

Проведено сравнительное исследование эффективности применения шести коммерческих биокатализаторов на основе ферментных препаратов, полученных с использованием гриба рода Trichoderma в качестве продуцента (Cellic Ctec 1, Cellic Ctec 2, Accelerase 1000, Accelerase 1500, Accelerase XY, Accelerase DUET), и лабораторных биокатализаторов на основе ферментных препаратов, полученных с использованием гриба Penicillium verruculosum, для гидролиза четырех видов растительного целлюлозосодержащего сырья (предварительно обработанные паровым взрывом кукурузные стебли и багасса, измельченная древесина сосны и осины), а также микрокристаллической целлюлозы. Определены активности биокатализаторов по отношению к различным субстратам и зависимость глубины исчерпывающего гидролиза растительного сырья от дозировки этих биокатализаторов. Показано, что биокатализаторы, созданные на основе штаммов P. verruculosum, являются конкурентоспособными по отношению к широко используемым коммерческим биокатализаторам на основе штамма Trichoderma при масштабировании биотехнологических процессов биоконверсии возобновляемого растительного сырья.