Обсуждаются современные представления о механизме каталитической изомеризации α-пинена. Рассматриваются каталитические системы, модификаторы, условия проведения процесса, их влияние на активность катализатора и селективность реакции по основным продуктам (камфен, дипентен). Изучен процесс изомеризации α-пинена на белорусском природном алюмосиликате (Al–Si РБ), в том числе активированном HCl и H3PO4, а также модифицированном диатомите (Al/Dia) и бентоните (ZSM-5/Ben). В качестве репера использован промышленный алюмосиликатный катализатор АС-36. Обработку Al–Si РБ вели 3 ч при 50 °С, 50–250 мл/г 10 %-ной HCl и 50–100 мл/г 10 %-ной H3PO4. Изомеризовали α-пинен в трехгорлой колбе, с обратным холодильником при скорости вращения мешалки 10 об./с в токе азота. Наибольшая активность катализатора и селективность процесса по камфену наблюдается на обработанном 50 мл/г HCl Al–Si РБ. На активированном Al–Si РБ 85 %-ная конверсия α-пинена достигается при 130 °С, концентрации катализатора 0,5 мас.% за 5,5 ч, на АС-36 – за 7 ч. На обработанном 50 мл/г HCl Al–Si РБ селективность по камфену составляет 61 %, что на ~20 и ~10 % выше, чем на АС-36 и Al/Dia соответственно. Каталитическая активность Al–Si РБ сохраняется 70 ч и полностью восстанавливается при его регенерации ацетоном.

Раскрытие циклов нафтеновых и ароматических соединений рассматривается в последние годы в качестве одного из способов улучшения качества моторных топлив. В бензинах раскрытие моноциклических соединений типа ди- и триалкилциклогексанов позволяет получать высокооктановые компоненты – изопарафины С7–С10, а в случае дизельных топлив, содержащих значительные количества би- и триядерных полициклических соединений типа производных нафталина (декалина), фенантрена, индана и др., позволит получать моноциклические соединения и алканы, что приведет к снижению температуры замерзания топлива, а в случае получения преимущественно линейных алканов – к повышению цетанового числа. В работе сделан краткий анализ накопленных данных по раскрытию циклических соединений на нанесенных оксидных и цеолитных катализаторах.

Представлены результаты исследования каталитических свойств Ni/Al2O3-композитов, нанесенных на керамические блочные матрицы сотовой структуры из синтетического кордиерита, в процессе окислительной конверсии метана. Испытания предварительно восстановленного катализатора проводили в реакторе проточного типа (состав реакционной смеси: при окислении метана 2–6 % CH4, 2–9 % O2, ост. Аr; при углекислотной и оксиуглекислотной конверсии метана 2–6 % CH4, 6–12 % CO2, 0–4 % O2, ост. Аr). Физико-химические исследования включали контроль образования и окисления углерода, прочности связи Ni-O, фазового состава образцов на дифрактометре HZG-4C. Показано, что структурированные Ni–Al- катализаторы по производительности в углекислотной конверсии метана существенно превосходят традиционные гранулированные контакты. Увеличение стабильности их работы достигается регулированием кислотно-основных свойств поверхности при введении оксидов щелочных металлов (Na, K), что обусловлено замедлением зауглероживания поверхности. Установлено, что оксиды РЗМ с невысоким редокс-потенциалом (La2O3, CeO2) повышают активность и стабильность работы катализаторов Ni–Al2O3/кордиерит в реакциях глубокого и парциального окисления и углекислотной конверсии метана. В присутствии катализатора (NiO + La2O3 + Al2O3)/кордиерит процесс углекислотной конверсии метана можно интенсифицировать введением в реакционную газовую смесь кислорода, что приводит к снижению температуры достижения высокой конверсии и практически не влияет на селективность по Н2.

Впервые обобщены опубликованные за последние 15–20 лет сведения по синтезу и основным показателям качества – степени кристалличности, адсорбционным емкостям по H2O, RSH, H2S, CO2 и C6H6, а также механической прочности цеолитов А и Х без связующих веществ, гранулы которых представляют единые сростки кристаллов. Рассмотрены варианты их синтеза. Проведено сравнение указанных показателей этих кристаллических алюмосиликатных микро-, мезо- и макропористых материалов с цеолитсодержащими адсорбентами со связующими материалами. Показано, что гранулированные цеолиты А и Х без связующих веществ по адсорбционной емкости и механической прочности превосходят аналоги со связующими материалами, широко применяемые в адсорбционных процессах. Большая часть разработанных способов приготовления этих цеолитных материалов прошла опытно-промышленные испытания, а некоторые уже внедрены ООО «Салаватский катализаторный завод» (Цеолиты синтетические: NaА-БС СТО 05766575-109-2008, КА-БС ТУ 2161-126-05766575-2005), ООО «Ишимбайский специализированный химический завод катализаторов» [CaA-У (5А) ТУ 2163-004-05766557-97, цеолит KA-У(улучшенный) (3А) ТУ 2163-006-05766557-98, цеолит NaA-У(улучшенный) (4А) ТУ 2163-003-05766557-97] и ООО «Завод молекулярных сит “Реал Сорб”» (NaА ТУ 2163-005-21742510-2004, KА-НПГ ТУ 2163-009-21742510-2005, СaА-НПГ ТУ 2163-006-21742510-2004). Сформулированы основные направления исследований в этой области в ближайшей перспективе.

Вычислительная гидродинамика становится важным инструментом в исследовании процессов и аппаратов химической технологии (в частности, доля работ с применением этого метода составила в 2010 г. почти 6 % от числа всех публикаций по химической технологии издательства «Elsevier Science»). Возможности вычислительной гидродинамики показаны на трех примерах из разных областей химической технологии: разработки метода загрузки трубчатого реактора паровой конверсии природного газа, исследовании теплопереноса в реакторе гидрирования растительных жиров при замене катализатора, изучении переходных процессов в автомобильном нейтрализаторе. Верификация результатов вычислительной гидродинамики была выполнена сравнением с экспериментальными данными при разработке метода загрузки трубчатого реактора на примере решения задачи торможения частицы катализатора потоком воздуха. Полученные данные сопоставлены с классическими результатами измерения аэродинамического сопротивления шара и цилиндра и являются дальнейшим развитием работ по обтеканию потоком частиц сложной формы. В работе приведены результаты обследования реактора гидрирования жиров с учетом возможности разогрева потока и его равномерного распределения перед подачей на слой катализатора. Показано, что конструкция реактора не обеспечивает необходимого качества однородности реакционного потока, требуется модификация нагревательных элементов. Эффективность вычислительной гидродинамики для изучения быстрых процессов с химической реакцией показана на примере исследования переходных процессов в автомобильном каталитическом нейтрализаторе (влияние гидродинамики потока и теплопереноса на тепловой режим в сотовой частице катализатора очень сложно исследовать экспериментальными методами). Применение вычислительной гидродинамики позволяет значительно сократить временные и стоимостные затраты на разработку и оптимизацию конструкций эффективных каталитических реакторов с неподвижным, кипящим или движущимся слоем (в частности, многофазных реакторов с мешалками), а также смесителей, адсорберов, барботеров и других аппаратов химической технологии с движущимися средами.

В статье рассмотрена проблема дожигания метана в выхлопных газах автомобильных двигателей, работающих на природном газе. В традиционных нейтрализаторах используется катализатор PdO/Al2O3, основной недостаток которого – снижение активности под действием водяных паров, всегда присутствующих в выхлопных газах. Для повышения устойчивости к водяным парам приготовлена и исследована серия бинарных катализаторов PdO–MexOy/Al2O3 (Me – Co, Cu, Fe, Ni, Mn и Sn). Сравнительные испытания в условиях, моделирующих процесс дожигания метана в автомобильных нейтрализаторах, показали, что Pd-катализаторы, промотированные оксидами никеля, кобальта и олова, более устойчивы к ингибирующему действию водяных паров. В качестве критериев устойчивости катализаторов в присутствии водяных паров выделены высокая кристалличность нанесенного PdO и равномерное распределение его по поверхности модифицированного Al2O3. Оптимизация содержания и способа введения промоторов позволят практически полностью исключить дезактивацию Pd-катализаторов под действием водяных паров.

В ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР» разработана технология получения носителей для катализаторов риформинга методом шликерного литья под давлением. Данная технология позволила не только расширить возможность получения носителей разных сложных геометрических форм, но и производить носители на основе чистого оксида алюминия (α-Al2O3) без добавок кальция и магния, обеспечивая катализатору повышенную стабильность даже в сложных условиях эксплуатации. В статье представлены результаты разработки и промышленной эксплуатации НИАП-03-01 – катализатора конверсии природного газа с гранулами в форме цилиндров с семью отверстиями и двояковыпуклыми торцами, а также НИАП-03-01Ш – катализатора нового поколения с гранулами в форме перфорированных шаров, применение которого в промышленности открывает значительные перспективы в повышении производительности и технико-экономических показателей паровой конверсии метана в трубчатых печах.

С 21 по 24 июня 2011 г. в ЦВК «Экспо-Центр» прошла 11-я Московская международная выставка «Нефть и газ» (MIOGE-2011). Одновременно с выставкой работал 9-й Российский нефтегазовый конгресс (RPGC-2011). Организатором является международная группа компаний «ITE», главным партнером выставки и конгресса выступило Министерство энергетики РФ. Территория выставки охватила практически весь комплекс «Экспо-Центр» на Красной Пресне. Были представлены все направления ТЭК: геология и геофизика, добыча нефти и газа, транспортировка и хранение, нефте- и газопереработка, автоматизация и КИП, экологическая и промышленная безопасность. В работе выставки приняли участие около 1000 компаний из 40 стран мира.