Разработана технология электрохимического синтеза катализатора для получения углеродных наноструктурированных материалов (УНМ) на базе первого в России промышленного производства в ООО «НаноТехЦентр» (Тамбов). Предложен новый способ синтеза ультрамикродисперсного катализатора на основе оксидов никеля для получения УНМ, позволяющий оперировать размером частиц катализатора на этапе получения, имеющий высокий уровень экологической безопасности. Экспериментально определены оптимальные параметры синтеза катализатора, что дало возможность создавать новые наноразмерные материалы с заданными физико-химическими свойствами. Проведены исследования электро-химического разрушения металлического никеля на переменном токе с частотами от 10 до 200 Гц в щелочной среде с образованием ультрадисперсных порошков оксидов никеля и определены их характеристики. Разработана не имеющая аналогов экспериментальная установка для изучения кинетики получения углеродных наноструктурированных материалов с комбинированным способом нагрева реакционной зоны, включающем индукционную составляющую. Впервые исследована кинетика получения на катализаторах, синтезированных по разработанной технологии, углеродных наноструктурированных материалов и их морфология методами сканирующей и просвечивающей микроскопии.

Исследована олигомеризация октена-1 в присутствии цеолитов различных структурных типов – Y, Beta, ZSM-12, ZSM-5. Показано, что при 150–200 °С высокую каталитическую активность в реакции проявляют широкопористые цеолитные катализаторы Y, Beta, ZSM-12. Конверсия октена в их присутствии достигает 96 %, выход олигомеров составляет 88–100 мас.%. Цеолит ZSM-5 при 150–180 °С малоактивен и катализирует, в основном, изомеризацию октена-1. При повышении температуры до 250 °С основными продуктами реакции являются низкомолекулярные олигомеры продуктов крекинга. Активность и селективность цеолитных катализаторов в олигомеризации октена-1 обусловлены их кислотными свойствами и структурными характеристиками, а также условиями реакции. Установлено, что среди олигомеров преобладают димеры октена, имеющие алкилнафтеновую структуру, содержание непредельных углеводородов с три- и тетразамещенными двойными связями незначительно 2,2–3,2 %. Синтезированные в присутствии цеолита Beta олигомеры октена обладают физико–химическими свойствами, близкими к характеристикам гидрированных поли-α-олефинов, олигомеризацию которых проводили на комплексах AlCl3.

Целью данной работы является подбор оптимальных условий промотирования серебряных катализаторов нитратом цезия. Используя известные из патентов методики, синтезированы катализаторы эпоксидирования 1,3-бутадиена 15 мас.% Ag и 250–1500 м.д. Cs на α-Al2O3 (Johnson Matthey, H16P07). Проведено систематическое исследование физико-химических свойств образцов, при варьировании дисперсности нанесенного серебра, количества вводимого промотора и его распределения на поверхности катализатора. Каталитические испытания образцов показали, что оптимальное количество промотора находится в прямой зависимости от поверхности катализатора. При условии оптимального промотирования стационарная активность катализаторов определяется дисперсностью нанесенного серебра. Определено, что форма кинетических кривых определяется избытком или недостатком Cs в катализаторе, что может быть использовано как метод определения оптимального содержания промотора. Для изучения распределения Cs на поверхности промотированных катализаторов впервые применена энергодисперсионная спектроскопия. Показано, что термическая обработка способствует равномерному распределению промотора на поверхности катализатора и сокращает время достижения стационарной активности в ходе каталитического процесса. В работе достигнута стационарная производительность катализаторов 0,5 г 3,4-эпокси-1-бутен на 1 г катализатора в час, превышающая заявляемые в патентах значения.

Представлены результаты опытно-промышленных испытаний каталитических систем, экипированных (7–12) ткаными или (5–14) вязаными платиноидными сетками в реакции окисления аммиака. Платиноидные тканые и неплотно вязаные (крупноячеистые) сетки с толщиной проволоки 0,092 и 0,076 мм изготовлены из сплава марки ПдРдРу 15-3,5-0,5 (так называемого сплава № 5), содержат 81 % Pt, 15 % Pd, 3,5 % Rh и 0,5 % Ru (СТО 00195200-013–07 и СТО 00195200-014–07) и произведены на Екатеринбургском заводе по обработке цветных металлов ОАО «ЕЗОЦМ». Плотно вязаная сетка изготовлена на фирме «Umicore» (Германия) и отличается от отечественной вязаной сетки Pt076 большей массой и величиной наружной поверхности на сечение аппарата. Изучено влияние массы, наружной поверхности, свободного объема тканых и вязаных платиноидных сеток на выход оксида азота; определено остаточное содержание аммиака после слоя платиноидных сеток в зависимости от их числа. Эффективность единицы поверхности вязаных сеток зависит от степени влияния на каталитический процесс явлений переноса и реакции гомогенного восстановления оксида азота аммиаком, протекающей непосредственно в свободном объеме слоя платиноидного катализатора. Применение неплотно вязаных сеток Pt076 оказывается менее эффективным, чем тканых сеток Pt092, в области значений выходов оксида азота ≥ 91,5 %. Плотно вязаные сетки целесообразно использовать в области выходов оксида азота ≤ 94,5 %. Даже при значительном увеличении площади наружной поверхности (в случае плотно вязаных сеток) не удается добиться равнозначных выходов с ткаными сетками. Максимальные выходы оксида азота ≈ 95 % достигаются на тканых сетках Pt092. Из результатов испытания платиноидных сеток неплотной и плотной вязки следует, что предпочтительно использовать последние, имеющие более низкий свободный объем в слое. Размещая платиноидные сетки неплотной вязки на слое сотовой регулярной структуры – блочного катализатора или насадки в меньшем количестве, можно свести к минимуму свободный объем и долю аммиака для нецелевого превращения.

Проанализировано влияние условий экструзии и свойств паст на механическую прочность гранул. С этой целью были использованы известные критерии Re, We и De, а также предложен безразмерный симплекс Sym = PΘ/vρL, где Θ – период релаксации. Выявлена экстремальная зависимость механической прочности от Re·Sym. Установлено, что в канале фильеры может быть 3 режима течения пасты, которые обусловлены релаксационными процессами. Показано, что каждый из режимов течения коррелирует с определенным участком зависимости прочности от Re·Sym. Максимальная прочность гранул достигается в случае установившегося развитого течения, которое наблюдается в диапазоне значений Re·Sym от 0,1 до 1,0.

В обзоре обобщены данные по использованию моноцентровых катализаторов (МЦК) в промышленном производстве полиэтилена. Рассмотрены история промышленного применения, основные типы МЦК и основные процессы, применяемые в производстве полиэтилена (ПЭ) под действием указанных систем, крупнейшие производства ПЭ с использованием МЦК, а также области применения получаемых в этих процессах полимеров. Обсуждены перспективы развития данного направления.

С целью получения эффективного алюмооксидного катализатора скелетной изомеризации н-бутенов со значительной каталитической активностью изучено влияние гидротермальной обработки (ГТО) алюмооксидно-гидроксидных систем при 150–200 °С на характеристики кристаллической, пористой структуры и кислотно-основные свойства получаемого из них γ-Al2O3. Показано, что ГТО гидроксида алюминия приводит к росту размеров микрокристаллитов, снижению удельной поверхности Al2O3, а также снижению числа кислотно-основных центров, в результате чего происходит снижение активности в реакции скелетной изомеризации н-бутенов. ГТО двухфазной системы «оксид алюминия–исходный гидроксид алюминия» позволяет получить более мелкие кристаллиты γ-Al2O3, что приводит к росту кислотности образующегося после прокаливания при 550 °С Al2O3, и, как следствие, к возрастанию каталитической активности. Данный метод может быть использован для повышения активности промышленных образцов оксида алюминия в реакции скелетной изомеризации н-бутенов.

Изучено влияние добавок нитрата и формиата цезия на активность, а также кристаллическую структуру и удельную поверхность активного медного компонента в соосажденном Cu–Zn–Al-катализаторе низкотемпературной конверсии СО. Установлено, что 1 % Cs в виде нитрата или формиата снижает активность катализатора в побочной реакции образования метанола в 2,5–3 раза. Влияние формиата цезия на кристаллическую структуру и фазовый состав выражено менее по сравнению с нитратом. Внесение Cs в карбонатную массу предпочтительнее, чем в оксидную после прокаливания, поскольку приводит к большему снижению выхода метанола и в меньшей степени изменяет кристаллическую структуру и фазовый состав катализатора.

В работе подбирается катализатор для получения водорода в процессе парового риформинга биоэтанола. Приготовлены образцы катализаторов трех серий с различным содержанием Ni на Al2O3, TiO2 и La2O3 носителях, которые синтезированы в виде нанопорошка пиролизным пламенным нанесением (FP). Эта технология позволяет в одну стадию в непрерывном режиме производить наноразмерные частицы, характеризующиеся высокой термической стабильностью из-за вспышки прокаливания в пламени в течение нескольких миллисекунд. Сравниваются морфологические и структурные особенности приготовленных носителей и активированного катализатора с характеристиками коммерческого катализатора SR в реакции парового риформинга биоэтанола при 750 °C и атмосферном давлении. Коммерческий оксид алюминия продемонстрировал значительное образование кокса из-за своей кислотной природы, низкую селективность и быструю дезактивацию катализатора. Наилучшие результаты были достигнуты на образце с 15 мас.% Ni/La2O3, увеличение содержания Ni улучшает производительность по H2.