В работе синтезирован и охарактеризован ряд алюмофосфатных катализаторов на основе оксидов металлов (Ce, Cu, Fe, Mn, Mo, V и W) нанесенных на χ-Al2O3 при постоянном соотношении M : Al = 1 : 10 и PO4: Al = 1:12. Катализаторы исследованы методом низкотемпературной адсорбции азота, XRD и NH3–TPD-анализом. Каталитическая активность контактов исследована в процессе газофазной дегидратации водного раствора глицерина в проточном реакторе при 280 °С. Установлено, что активность катализаторов в конверсии глицерина и селективность образования продуктов зависит от их общей кислотности и типа оксида металла переменной валентности. Наилучшей селективностью к образованию акролеина обладают W- и Mo–APO-контакты (52–28 %). Cr-, Mn- и W- оксидсодержащие катализаторы способствуют образованию фенола, а также вызывают деструктивный распад глицерина до ацетальдегида и COx. Контакты, содержащие оксиды V и Fe, способствуют конверсии глицерина в аллиловый спирт. Все исследованные катализаторы показали хорошую стабильность в течение более 100 ч работы. Полученные результаты могут быть использованы при целевом выборе селективного катализатора для парофазной дегидратации или окислительной конверсии глицерина в акрилатные мономеры.

Исследована практически важная реакция переноса цепи с водородом при полимеризации пропилена на Ti–Mg-катализаторе (ТМК) состава TiCl4/Д1/MgCl2–AlEt3/Д2, в которых электронодонорные соединения Д1 (внутренний донор) и Д2 (внешний донор) обеспечивают высокую стереоспецифичность катализатора. Предложены двухстадийный механизм реакции переноса цепи с водородом, объясняющий дробный порядок скорости реакции по концентрации водорода, а также способ определения констант скорости этой реакции в широкой области концентраций водорода, для ТМК с разными донорами. Значения этих констант высоки и не уступают константам скорости роста для ТМК, содержащих в качестве внутреннего донора 1,3-диэфир или дибутилфталат без внешнего донора или с тетраэтоксисиланом (ТЭС) в качестве Д2. При использовании дициклопентилдиметоксисилана вместо ТЭС константа скорости переноса цепи с водородом значительно (приблизительно в пять раз) ниже. Полученные данные могут быть использованы для моделирования промышленного процесса полимеризации пропилена и регулирования молекулярной массы полимера.

Физико-механические и реологические свойства сополимеров этилена с α-олефинами определяются молекулярной и надмолекулярной структурой, которая зависит от молекулярно-массовых характеристик, содержания сомономера, а также от однородности распределения разветвлений для полимерных цепей с разными молекулярными массами (композиционной неоднородностью). С применением современных методов изучены параметры молекулярно-массового распределения, молекулярной структуры и композиционной неоднородности сополимеров этилена с гексеном-1 разного состава, полученных на высокоактивных нанесенных Ti- и V–Mg-катализаторах Циглера-Натта, и показаны возможности регулирования этих параметров для улучшения качества получаемых полимеров.

Исследован процесс получения алкилфенолов – полупродуктов при производстве присадок алкилированием фенола олигомерами этилена в присутствии макропористого катализатора «Amberlyst 36 Dry». Сульфокатионит «Amberlyst 36 Dry» существенно проще в работе по сравнению с традиционным катализатором КУ2-8ЧС, имеет больший срок эксплуатации, а также увеличивает скорость, конверсию и селективность процесса. Установлено, что олигомеры этилена, содержащие наибольшее количество винилиденовых олефинов с внутренней двойной связью наиболее активны в алкилировании. Линейные α-олефины значительно менее активны в алкилировании. Соотношение орто- и пара-изомеров алкилфенолов определяется, в основном, структурой олефинов и температурой, и с увеличением длительности процесса практически не меняется. Установлено, что скорость превращения алкилфениловых эфиров в алкилфенолы зависит от структуры алкильного радикала эфира. Алкилфенолы, полностью соответствующие техническим требованиям, могут быть получены с практически количественным выходом по олигомерам этилена при 135 °С и мольном отношении олигомеры этилена : фенол = 1: 6.

Представлены результаты систематического исследования условий получения титансодержащего цеолита и его каталитической активности в процессах жидкофазного эпоксидирования олефинов водным раствором пероксида водорода в среде метанола. В качестве критерия активности катализатора использован выход оксида олефина. Наиболее каталитически активны образцы, полученные при начальном мольном отношении тетрабутоксититан (ТБОТ) : тетраэтоксисилан (ТЭОС) = 0,04÷0,06, мольном отношении тетрапропиламмоний гидроксид : тетраэтоксисилан = 0,25÷0,5, 40–60-ч гидротермальной обработки 170 °С. Титансодержащий цеолит промывают либо деминерализованной водой, либо метиловым спиртом. Прокаливание ведут при 550 °С. Катализатор, синтезированный в опти- мальных условиях, позволяет получать оксиды олефинов с выходом 90–95 % при количественном превращении пероксида водорода.

Исследовано влияние природы и методов получения добавок к катализатору крекинга на содержание серы в жидких продуктах крекинга. Изучено влияние кислотно-основных свойств добавок к катализатору крекинга на перераспределение серы сырья между газообразными и жидкими продуктами (в том числе в бензиновой фракции с tн.к. – 200 °С). Показано, что в отличие от ранее принятых представлений о подходе к выбору подобных добавок следует рассматривать не только влияние кислотно-основных свойств добавок, но и реакции ароматизации, способствующие образованию гидрированных производных тиофена, нестабильных в условиях каталитического крекинга. Показано, что увеличение кислотности добавок способствует уменьшению остаточного содержания серы в жидких продуктах крекинга. Увеличение, как силы, так и концентрации основных центров не снижает содержание серы. Одновременное присутствие кислотных и основных центров в структуре смешанного Mg–Al оксида, имеющего строение шпинели, позволяет достигать более глубокой сероочистки бензина, чем в присутствии только кислотных центров. В качестве добавок к катализатору крекинга «ЛЮКС» (ОАО «Газпромнефть-ОНПЗ») использованы оксиды ряда металлов (Zn, Zr, Cr, Ce, Cu, Ca, Mg, Al) с разными кислотно-основными свойствами. Полученные данные позволяют приступить к разработке новых катализаторов крекинга (или добавок к уже существующим), способствующих получению моторных топлив (бензина), отвечающих более жестким требованиям по содержанию серы.

Рассмотрены пути развития и модернизации российских НПЗ на основании анализа презентаций российских и зарубежных фирм на 10-й Конференции России и стран СНГ по технологиям переработки нефтяных остатков, проведенной фирмой «Euro Petroleum Consultants» в Москве 23–24 сентября 2010 г. Показано, что в современных условиях для выхода из экономического кризиса основными тенденциями развития российской нефтеперерабатывающей промышленности являются: рационализация использования производственных мощностей; модернизация существующих заводов с целью увеличения глубины переработки и повышения рентабельности производства; удовлетворение роста потребления моторных (прежде всего дизельных) топлив и улучшения их качества для обеспечения показателей евростандартов; повышение конверсии переработки нефти на НПЗ, снижение потребления энергии, усовершенствование систем контроля и оптимизации установок для повышения эффективности, надежности минимизации экологических рисков при работе предприятий. Основным направлением нефтепереработки в России и странах СНГ должно быть развитие гидрогенизационных процессов, которые позволяют получать из дешевого высокосернистого сырья продукты высокого качества или квалифицированно готовить сырье для процесса каталитического крекинга. Рассмотрены технологии переработки нефтяных остатков: гидрогенизационные процессы, каталитический крекинг, новые и усовершенствованные катализаторы для гидрокрекинга, каталитического крекинга, гидроочистки тяжелых нефтяных остатков, технологии производства водорода.

Впервые исследовано влияние химического состава поверхности углеродных катализаторов, приготовленных окислительной обработкой окислителями на основе углеродного материала серии «Сибунит» («Сибунит-4») на их каталитические свойства в жидкофазном окислении муравьиной кислоты пероксидом водорода. Обнаружена активность «чистых» углеродных образцов в разложении пероксида водорода и окислении им органического субстрата уменьшающаяся с увеличением количества карбоксильных и лактонных групп на поверхности углеродного катализатора. Скорости таких процессов в присутствии углеродных катализаторов ниже, чем в присутствии даже небольших количеств гомогенных ионов Fe3+. Показано, что углеродные образцы, в зависимости от соотношения количества поверхностных карбоксильных и лактонных групп и ионов Fe3+ в реакционном растворе ускоряют либо, напротив, ингибируют реакцию пероксидного окисления органического субстрата, катализируемую ионами железа. Обсуждаются возможные механизмы ускорения и ингибирования реакций пероксидного окисления углеродными катализаторами. Установленное влияние химических свойств поверхности углеродных катализаторов должно приниматься во внимание при разработке катализаторов и процессов для окислительной очистки промышленных стоков.

Применение синтез-газа, получаемого на борту транспортного средства в качестве добавок к основному топливу, подаваемому в двигатель, обеспечивает его работу на разбавленных топливных смесях. Это приводит к снижению токсичности выбросов и повышению топливной экономичности двигателя. С целью создания новых типов эффективных катализаторов конверсии углеводородных и синтетических топлив для бортовых генераторов синтез-газа использованы новые подходы к конструированию катализаторов – не только как каталитически активных материалов, но и как элементов конструкции химического реактора. Приготовлена и испытана серия катализаторов для конверсии углеводородов – природного газа, дизельного и биодизельного топлив, биотоплива и спиртов – биоэтанола, метанола в синтез-газ. Как первичные носители для катализаторов используются металлические сетки или пористые ленты, как вторичные – оксиды алюминия и магния, нанесенные или спеченные с первичным носителем. Катализаторы высоко термостабильны, характеризуются соответствием коэффициентов теплового расширения материала носителя и каталитически активного слоя, высокой механической прочностью. Катализаторы можно использовать в качестве структурных элементов реактора, изготовлять на их основе монолитные блоки и плоские элементы радиальных и планарных реакторов. Проведены испытания разработанных катализаторов: лабораторные, стендовые, а также в составе бортовых генераторов транспортных средств.

Исследовано изменение активности алюмооксидного катализатора АО-НКЗ-2 (АО-МК-2) в реакциях Клауса и превращения карбонилсульфида в течение четырех лет эксплуатации в реакторе Клауса линии очистки коксового газа Магнитогорского металлургического комбината при средней температуре 245–260 °С и объемной скорости ~2000 ч–1. Определены значения константы скорости реакций Клауса и превращения COS; исследовано изменение активной поверхности катализатора. Проведена оценка ресурса катализатора в реакции Клауса. Выявлены принципиальные различия в скорости и в механизме дезактивации катализаторов Клауса относительно реакций конверсии сероводорода и карбонилсульфида.

Изучена реакция паровой конверсии глицерина на новых композиционных материалах как катализаторах, полученных в результате низкотемпературного волнового превращения энергетического компонента и содержащих Ni-частицы. Мы установили, что для образцов μ-64,8 % Ni/C и μ-41 % Ni/C уже в области умеренных температур (520 °С) значения конверсии глицерина сравнимы и даже больше, чем для традиционного 65 % Ni/SiO2–Al2O3-катализатора, при этом состав образующегося синтез-газа удовлетворяет требованиям синтеза метанола. При практически полной конверсии глицерина (t > 700 °С) наблюдается высокая селективность по водороду (до 60 %), что может определять применение новых материалов в качестве катализаторов получения водорода. Показана возможность утилизации водного 80 %-ного глицерина для получения синтез-газа и водорода.

В Москве состоялся 3-й Международный форум по нанотехнологиям (Нанофорум), в рамках которого прошли деловые и научные программы, представительская выставка, вручение международной премии в области нанотехнологий «Rusnanoprize» и российской молодежной премии в области наноиндустрии, а также подведены итоги международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий.