Замена дорогого пропилена на пропан, требующая разработки катализаторов прямого окисления пропана в акрилонитрил – важная и недостаточно исследованная проблема. Многокомпонентные MomVnTekNbх оксидные системы перспективны в одностадийном окислительном аммонолизе пропана в акрилонитрил. Несмотря на большое внимание различных авторов к методам приготовления таких катализаторов, не достигнута воспроизводимость их физико-химических и каталитических свойств. В целях оптимизации технологии синтеза катализатора в работе изучено влияние способа сушки водной суспензии исходных соединений (выпариванием или распылительной сушкой) на формирование Mo1V0,3Te0,23(Nb0,12)-оксидного катализатора. Показано, что метод сушки определяет химический и фазовый состав твердых предшественников катализаторов и формирование фазового состава конечного катализатора при высокотемпературной обработке. Использование метода распылительной сушки обеспечивает требуемые физико-химические характеристики катализатора (удельную поверхность и фазовый состав), определяющие высокие активность и селективность в реакции селективного превращения пропана. Такие катализаторы содержат две кристаллические фазы – орторомбическую М1 и гексагональную М2 в оптимальном соотношении 3:1.

Исследовано влияние промотора (Pd), модифицирующих добавок оксидов редкоземельных (La2O3, CeO2) и переходных (NiO, CuO) металлов на активность катализатора Co3O4/кордиерит в реакциях восстановления О2 и NO водородом. Показано, что введение Pd и оксидов РЗМ в состав оксиднокобальтового катализатора приводит к повышению его активности в реакциях Н2 + 1/2О2 → Н2О, 2Н2 + 2NO → N2 + 2Н2О и росту селективности при восстановлении кислорода водородом в присутствии NO вследствие, возможно, уменьшения прочности связи кислорода с поверхностью и образования низкотемпературной формы кислорода, которая отсутствует у непромотированного оксиднокобальтового катализатора. Разработан структурированный катализатор Pd–Co3O4–La2O3/кордиерит, который по активности и селективности в процессе восстановления кислорода в присутствии NO, термической стойкости превосходит гранулированный Ag–Mn-контакт, используемый в промышленности для очистки технологических газов в производстве гидроксиламинсульфата от примеси кислорода.

Реакции оксидов алкиленов с диоксидом углерода лежат в основе промышленной технологии этилен- и пропиленкарбонатов. Поиск новых каталитических систем для этих процессов сохраняет актуальность в связи с возможностью создания энергосберегающего процесса получения этилен- и пропиленгликолей. Цель работы – сравнение каталитической активности галогенидов в реакции ОП и диоксида углерода в присутствии галогенидов тетразамещенных фосфония и аммония, оценки возможности их использования в промышленной технологии получения алкиленкарбонатов и гликолей как активных каталитических систем. Показано, что галогениды трифенилфосфина более каталитически активны по сравнению с аналогами на основе триэтаноламина. Бромиды трифенилфосфония по эффективности не уступают известному катализатору на основе йодида калия. Высокая активность этих катализаторов в реакции получения пропиленкарбоната, а также хорошая растворимость в реакционной массе позволяют предложить их для разработки промышленной технологии последовательного получения алкиленкарбонатов и алкиленгликолей.

С целью усовершенствования отечественного промышленного Cr–Mg-катализатора для производства хладонов исследованы промышленно важные реакции газофазного синтеза озонобезопасных хладонов этанового ряда – гидрофторирования перхлорэтилена в пентафторэтан (хладон-125) и трихлорэтилена в 1,1,1,2-тетрафторэтан (хладон 134а) на Cr–Mg-катализаторе. Изучено влияние условий реакции: температуры, времени контакта, давления и др. на скорость и селективность реакций. На основе полученных зависимостей рассмотрен механизм реакций с учетом многостадийности процессов. Применен расчетный метод оценки оптимальных содержания активного компонента и удельной поверхности. Показано, что при увеличении удельной поверхности носителя – MgF2 оптимальное содержание активного компонента и активность катализатора возрастают. Так увеличение удельной поверхности MgF2 от 100 до 200 м2/г, могло бы привести к росту активности почти вдвое. Однако получить столь высокодисперсный MgF2 затруднительно, кроме того катализатор был бы мало термостабилен. Поэтому возможности значительного улучшения активности промышленных Cr–Mg-катализаторов при действующей технологии ограничены. Существенное улучшение свойств катализатора газофазного синтеза хладонов возможно при изменении метода приготовления катализатора и химического состава носителя.

Исследовано каталитическое дегидроксилирование глицерина в проточном режиме – один из способов утилизации его избытка, накапливающегося при производстве биодизельного топлива. В качестве катализаторов использовали Ni Ренея, Ni–Cr2O3. Впервые была исследована возможность проведения процесса дегидроксилирования глицерина на катализаторах Ni Ренея и Ni–Cr2O3 в проточных установках. Установлено, что катализатор Ni Ренея проявляет большую активность в дегидроксилировании глицерина по сравнению с Ni–Cr2O3. При 220 °С и давлении водорода 2 МПа конверсия глицерина и выход 1,2-пропандиола на Ni Ренея составляют соответственно 88 и 35 %, а на Ni–Cr2O3 – 16 и 6,5 %. Однако, в рассмотренных условиях образуется большое количество побочных продуктов – этиленгликоля, простых спиртов и метана. При давлении H2 более 2 МПа значительно снижается выход побочного продукта ацетола, что в итоге повышает эффективность процесса. Катализатор Ni Ренея можно использовать для дегидроксилирования глицерина в проточных установках и относительно мягких условиях – при температуре до 240 °С и давлении до 2 МПа.

Касаясь проблемы переработки нефтяных остатков на современном этапе развития нефтеперерабатывающей промышленности, журнал знакомит читателей с материалами 5-й Конференции-выставки России и стран СНГ по технологиям переработки нефтяных остатков –BBTC 2010 (22–23 апреля 2010 г., Москва), организованной компанией «Euro Petroleum Consultans» (EPC). Основным направлением конференции была презентация разработок и рекомендаций российских («Газпромнефть», Московский НПЗ, ГрозНИИ, Уфимский государственный нефтяной технический университет, ОАО «ВНИПИнефть») и зарубежных («EPC», «Foster Wheeler», «Shell Global Solutions», «Nalco», «ConocoPhillips», «Haldor Topsшe», «KBR», «Du Pont Clean Technologies», «Axens», «Lurgi», «Chevron Lummus Global», «UOP», «Criterion Catalysts & Technologies») институтов, компаний и фирм. Всего заслушано 20 докладов. На основе анализа презентаций российских и зарубежных участников конференции в статье рассматривается проблема переработки нефтяных остатков, достигнутые результаты и перспективы развития каталитической технологии.

Проведены исследования, показавшие возможность эффективного каталитического синтеза метанола из забалластированного азотом синтез-газа (СГ), получаемого в процессе работы энергетических машин типа дизеля или газовой турбины. Охарактеризованы зависимости конверсии СО и СО2 за проход, качество получаемого метанола и т.д. от состава синтез-газа, а также кинетические закономерности реакции синтеза метанола на катализаторе G-79-7GL производства компании «Züd Chemie». Показано, что для забалластированного азотом СГ установленные зависимости конверсии СО и СО2, а также съема и качества метанола от условий реакции (давления, температуры и объемной скорости подачи газовой смеси) повторяют те же закономерности что и для СГ, не содержащего азот, хотя конверсия СО при увеличении концентрации балластного азота существенно уменьшается. Исследования послужили основой для создания энергонезависимых установок переработки углеводородных газов в метанол и моторные топлива.

Рассмотрена дезактивация катализатора коксогенными структурами при дегидрировании высших н-парафинов. Представлены схемы коксообразования на катализаторе в зависимости от условий проведения процесса. Описана математическая модель процесса, показана ее адекватность. Составлен алгоритм расчета оптимального режима работы катализаторов дегидрирования и приведены результаты расчетов. Проведено сравнение катализаторов дегидрирования разных марок по нескольким параметрам (образование кокса на катализаторе, выход побочного продукта реакции и динамика повышения температуры в реакторе). Модель можно использовать для оценки эффективности работы катализаторов в течение цикла и сравнения эффективности катализаторов.

Для оптимизации химического состава катализатора селективного гидрирования диеновых и винилароматических углеводородов в составе пиробензина изучено влияние кислотно-основных и текстурных характеристик носителя, модифицированных добавками соединения натрия, на активность катализаторов в реакциях гидрирования, олигомеризации непредельных соединений и стабильность их работы. Показано, что скорость образования олигомерных соединений зависит от количества льюисовых (QСО > 34 кДж/моль) и бренстедовых (νон = 3688 см–1) центров. С ростом суммарного их содержания на поверхности катализаторов скорость образования олигомерных углеводородов увеличивается. Количество поверхностных продуктов уплотнения определяется концентрацией сильных апротонных центров с QСО > 35 кДж/моль. Образцы алюмооксидных носителей, с высокой поверхностной концентрацией средних льюисовых центров, клиновидными или коническими порами и преимущественным распределением порометрического объема в порах диаметром 5–15 нм характеризуются значительной олигомеризующей способностью непредельных соединений. Наименьшую олигомеризующую способность и высокую стабильную активность в реакциях гидрирования диеновых и винилароматических углеводородов в составе пиробензина имеют катализаторы, содержащие 0,5 мас.% Na. Для селективного гидрирования диеновых и винилароматических углеводородов в составе пиробензина рекомендован катализатор с 0,5 мас.% Pd, нанесенным из ацетилацетоната палладия на модифицированный 0,5 мас.% натрия δ-Al2O3, характеризующегося отсутствием пор клиновидной или конической формы и преимущественным (60,7 %) распределением порометрического объема в области dп > 15 нм, низкой апротонной кислотностью (L = 3,1 мкмоль/г), что обеспечивает снижение количества образующихся продуктов уплотнения (V = 3,6 мкг/(гкат·ч)) и высокую стабильную активностью (ДЧ = 0,68 г J2/100 г) в реакциях гидрирования непредельных соединений.