Эффективное извлечение ценных углеводородов из потоков отходящих газов каталитического крекинга в значительной степени зависит от концепции, применяемой на стадии селективного гидрирования. Компания «Clariant» предлагает для этой цели два типа катализаторов. Никелевый сульфидированный катализатор, применяемый в промышленном масштабе, рекомендуется при нормальных концентрациях СО. Для потоков, содержащих высокие концентрации (несколько процентов) СО, при малых количествах серы или ее отсутствии разработан катализатор на основе драгоценного металла. Отходящие газы («офф»-газы) с установок каталитического крекинга (Fluid Catalytic Cracking – ККФ) и установок глубокого каталитического крекинга обычно используются как топливные, несмотря на то, что некоторые
содержащиеся в них компоненты, такие как водород, этилен и пропилен, имеют более высокую ценность. До сравнительно недавнего времени затраты на их извлечение из отходящих газов с использованием традиционных технологий очистки от примесей ацетилена, метилацетилена и диолефинов превышали коммерческую выгоду из-за проблемы отравления катализаторов присутствующими примесями серы и тяжелых металлов. В статье обсуждаются последние разработки в области технологии селективного гидрирования, касающиеся как новых, так и существующих катализаторов, которые в течение последних
нескольких лет позволили решить указанные проблемы и в значительной степени усовершенствовать процесс извлечения ценных компонентов.

В данной работе были приготовлены гибридные микро-мезопористые материалы на основе MCM-41 совместно со структурами BEA or TON, которые были охарактеризованы физико-химическими методами (РФЭС, туннельная и сканирующая электронная микроскопия, ИК спектроскопия адсорбции зонда - пиридина) и протестированы в реакции раскрытия циклов в декалине при 523–623 K. Обе фазы, соответствующие микропористым и мезопористым материалам присутствовали в приготовленных гибридных материалах. Введение иридия не меняло фазовую чистоту, изменяя однако кислотность из-за взаимодействия металл–носитель. Детальный анализ 2D/3D изомеров показал, что основные продукты раскрытия циклов на гибридных иридиевых катализаторах содержат в боковой цепи этильную группу. Результаты показали, что модифицированный иридием мезопористый MCM-41 со встроенной структурой цеолита BEA активен в раскрытии циклов в декалине при 573 K и 6 МПа. Максимальная селективность по продуктам раскрытия циклов в этом случае составила 31 % при конверсии 98 %.

С целью разработки эффективных катализаторов процесса изодепарафинизации, направленного на снижение температуры текучести масел и дизельных топлив, синтезированы гранулированные катализаторы Pt/(ZSM-23–γ-Al2O3) с различным содержанием платины и цеолита. Методами РФА, ТПД аммиака, низкотемпературной адсорбции-десорбции азота исследованы их физико-химические свойства. На лабораторной установке с проточным реактором исследовано влияние состава катализаторов и условий проведения процесса (1,0–3,0 МПа, 220–400 °С) на показатели изодепарафинизации масляной фракции 280 °С-КК, выделенной из продуктов гидрокрекинга вакуумного газойля. Наиболее высокие выходы при одинаковых значениях температуры текучести продуктов получены на катализаторе, содержащем 0,30 мас.% платины, нанесенной на носитель, содержащий 20 мас.% цеолита ZSM-23 и 80 мас.% γ-Al2O3. Анализ основных показателей работы катализаторов изодепарафинизации на основе цеолита ZSM-23 и депарафинизации на основе цеолита ZSM-5 показал, что катализаторы на основе ZSM-23 обеспечивают получение депарафинированных продуктов с большим выходом, чем лабораторные и промышленные катализаторы на основе ZSM-5.

Рассмотрены различные аспекты работы традиционно используемых горелок для окисления газообразных углеводородов, теплообменных аппаратов, применяемых для рекуперации тепла. Дано описание разработанного в ООО «ФАСТ ИНЖИНИРИНГ» способа эффективного сжигания топлива с глубокой рекуперацией тепла отходящих дымовых газов и поддержанием заданной адиабатической температуры горения на основе использования беспламенной горелки и теплообменных аппаратов новой конструкции. На экспериментальном стенде проведены испытания работы горелки: определены зависимости аэродинамического сопротивления зернистого слоя и содержания несгоревших углеводородов, СО и NOх в
продуктах сгорания от расхода топливно-воздушной смеси и адиабатической температуры горения топлива. Показано, что данный способ сжигания топлива позволяет обеспечить требуемую температуру продуктов сгорания перед потребителем тепловой энергии и сократить потребление топлива на 5–20 %. Сжигание топлива при адиабатической температуре горения не выше 1200 °С практически исключает содержание в продуктах сгорания CO и NOх. Разработанные беспламенная горелка и теплообменные аппараты нового поколения, а также технология эффективного сжигания топлива могут использоваться для паровых и водогрейных котлов, газовых турбин, в каталитических реакторах получения синтезгаза из природного газа для его переработки в водород, аммиак, метанол, синтетические жидкие углеводороды и др.

Впервые проведены систематические исследования влияния условий окислительной обработки перспективного с точки зрения создания процессов окислительной очистки промышленных стоков углеродного материала серии «Сибунит» (S4) на химический состав его поверхности и каталитические свойства в реакциях глубокого окисления органических экотоксикантов в водных растворах. Исследовано влияние химического состава поверхности окисленного в различных условиях углеродного материала S4 на его каталитические свойства в жидкофазном аэробном окислении фенола, а также каталитические свойства рутениевых катализаторов (3 мас.% Ru), приготовленных на образцах окисленного углеродного носителя S4. Обнаружена активность углеродных образцов в окислении фенола, которая растет с увеличением числа карбонильных и фенольных групп на поверхности углерода и уменьшается с увеличением количества карбоксильных и лактонных групп. Однако по активности углеродные образцы заметно уступают Ru-содержащим катализаторам. Подобран оптимальный метод предобработки углеродного носителя, позволяющий получать наиболее стабильный и активный катализатор Ru/Сибунит для жидкофазного окисления кислородом воздуха соединений класса фенолов.

C целью разработки эффективного гетерогенного катализатора жидкофазного эпоксидирования олефинов пероксидом водорода проведено исследование способов формования титансодержащего цеолита, основанных на гранулировании и нанесении активного компонента на твердые носители. Предпочтительным оказался метод экструзионного гранулирования титансодержащего цеолита со связующим. В качестве связующего компонента опробованы как органические, так и неорганические соединения, обладающие вяжущими свойствами (алюмосиликаты, оксиды алюминия, кремния и другие природные и синтетические материалы). Качество гранулированных катализаторов оценивали по механической прочности и каталитической активности – выходу оксида пропилена и эпихлоргидрина в процессе эпоксидирования соответствующих олефинов. Оптимальное сочетание механической прочности (54–68 кгс/см2) и каталитической активности (высокие выходы продуктов) получено на гранулированном титансодержащем цеолитном катализаторе, приготовленном при использовании в качестве связующего 5,6-оксинитрата алюминия в количестве 10–15 % (в пересчете на Аl2О3). Данные РФА и инфракрасной спектроскопии свидетельствуют о сохранении структуры титансодержащего цеолита в процессе его формования предложенным в работе способом.

Исследована возможность повышения активности катализаторов на основе железа путем уменьшения размера частиц, увеличивая дисперсность катализатора. Хелатное соединение железа с гуминовой кислотой (НА), макромолекулы которого имеют радиус в диапазоне 6–50 нм, является действительно высокодисперсным. Fe2+ или Fe3+ тонко диспергированы в матрицу НА путем ионного обмена с –COOH группами или хелата с карбонильной группой в макромолекулах НА. Частицы железа до и после хелатирования с гуминовой кислотой охарактеризованы методами РФА и ИК-фурье-спектроскопии. Установлено, что в HA-Fe присутствуют α-FeOOH, ферригидрит и аморфное железо. Лабораторные испытания показали, что катализатор HA-Fe проявляет высокую каталитическую активность в сжижении углей, конверсия угля и выход бензина существенно улучшены.

В статье обсуждаются характеристики процессов направленного формирования образцов гетерогенных биокатализаторов на основе иммобилизованных клеток различных микроскопических грибов, характеризующихся высокой продуктивностью по целлюлазам, имеющим различную субстратную специфичность (эндоглюканазы, экзоглюканазы и бета-глюкозидазы). На основе исследования каталитических и операционных характеристик разработанных биокатализаторов отобраны образцы иммобилизованных клеток, характеризующиеся максимальной продуктивностью по ферментам целлюлазного комплекса. Установлено, что лучшим среди них является биокатализатор, разработанный на основе спор гриба Aspergillus terreus, иммобилизованных в криогель поливинилового спирта. Впервые показано, что разработанный биокатализатор стабильно сохраняет высокий уровень продуктивности по полному комплексу целлюлаз при использовании различных субстратов–индукторов биосинтеза ферментов: березовых и дубовых опилок, рисовой и пшеничной соломы. Показана возможность эффективного использования целлюлазных комплексов, полученных как результат функционирования иммобилизованных клеток, в процессах осахаривания различных целлюлозосодержащих отходов сельского хозяйства и конверсии получаемых сахаров в органические растворители (этанол, бутанол), рассматриваемые как перспективные виды альтернативного топлива. Полученные при этом концентрации органических растворителей в средах с иммобилизованными клетками существенно выше тех, что установлены для свободных клеток тех же микроорганизмов.