В последнее время в связи с истощением запасов углеводородного топлива на фоне высоких темпов снижения его запасов значительное внимание уделяется разработке эффективных методов синтеза биотоплива и биодизельного топлива, в том числе из возобновляемых источников сырья. Однако высокая себестоимость производства биодизельного топлива требует разработки новых технологических подходов, что способствовало тому, что в химии и химической технологии стало активно развиваться направление по применению микроканальных (микрофлюидных) технологий для синтеза биодизельного топлива. Применение микроканальных (МК) реакторов способствует интенсификации и безопасности химических процессов, что приводит к экономической и экологической выгоде для химической промышленности. Миниатюрные размеры МК-реакторов позволяют экономить материалы при их изготовлении, а также ресурсы в процессе эксплуатации. Повышенные значения тепло- и массопереноса в МК-реакторах способствуют значительному увеличению производительности установок, превышая на 1–2 порядка это значение для классических промышленных реакторов. В данном обзоре проведен анализ литературы за 2020–2024 гг., посвященной применению микроканальных технологий для синтеза биодизельного топлива. Особое внимание уделено преимуществам и недостаткам МК-реакторов, а также основным тенденциям их развития.

Каталитическое дегидрирование пропана является целевым и наиболее эффективным промышленным способом получения пропилена. Практическая значимость этого способа неуклонно растет с учетом относительной доступности пропана в качестве исходного сырья. В обзоре рассмотрены перспективы разработки катализаторов дегидрирования пропана нового поколения на основе оксидов переходных металлов (Zn, Ga, Co и V), которые могут конкурировать с коммерческими платиновыми и хромовыми катализаторами. Обзор анонсирует цикл публикаций по данной тематике в рамках выполнения научных исследований, поддержанных Российским научным фондом.

Проведены эксперименты по разложению муравьиной кислоты на углеродных нановолокнах (УНВ) с целью получения чистого водорода. Показано, что углеродные нановолокна способны вести разложение муравьиной кислоты преимущественно с образованием водорода и углекислого газа. Щелочная обработка УНВ приводит к резкому увеличению каталитической активности в разложении муравьиной кислоты. Обработка УНВ щелочью незначительно увеличивает селективность реакции разложения муравьиной кислоты с образованием водорода и CO2. Установлено, что щелочная обработка приводит к модификации поверхности УНВ ионами натрия, которые равномерно распределены по углеродной поверхности, кроме того, присутствуют наночастицы карбоната натрия и ионы натрия интеркалированные в структуру УНВ. Показано, что активность катализатора 0,2%Pt/УНВ незначительно превышает активность и селективность катализатора 6%NaOH/УНВ.

Высокотемпературное окисление аммиака на платиноидных сетках до оксида NO применяется для промышленного получения азотной кислоты. Мировое годовое производство HNO3 достигает 70–80 млн т. Около 80 % произведенной кислоты используется для получения минеральных удобрений, применяемых в сельском хозяйстве. В процессе окисления NH3 на платиноидных сетках формируются коррозионные слои, которые снижают активность и прочность сеток, а также увеличивают потери катализатора. Для повышения эффективности катализаторов, применяемых в промышленном окислении NH3, активно изучаются коррозионные структуры на поверхности катализаторов. В настоящей работе приводятся результаты исследования морфологии, микроструктуры и химического состава коррозионных структур на промышленных Pt–Pd–Rh–Ru-сетках с составом 81, 15, 3,5, 0,5 мас.%, использованных в окислении NH3 воздухом при Т = 1133 К и давлении 3,6 бар в промышленном и лабораторном реакторах. На использованных сетках обнаруживается коррозионный слой, включающий пористые кристаллические агломераты c размерами 10–50 мкм и другие кристаллические структуры. Коррозионные слои характеризуются повышенной удельной поверхностью и стабильными кристаллической структурой и фазовым составом, а также повышенной концентрацией абсорбированных атомов Oaб и Naб (20–25 ат.%) в приповерхностных слоях катализатора. Вследствие формирования участков катализатора с различной температурой происходит массоперенос металлов с «горячих» на «холодные» участки, как в ходе поверхностной диффузии атомов металлов, так и испарения, и конденсации летучих оксидов типа PtO2 и др. В результате этих процессов осуществляется глубокая коррозия катализатора с формированием шероховатого слоя из крупных кристаллических агломератов.

Представлен подход к кондиционированию попутного нефтяного или природного газа. В основе метода лежит процесс каталитического пиролиза легких углеводородов С1–С4 на многокомпонентных сплавных частицах. В результате такого процесса фракция углеводородов С2–С4 подвергается пиролизу с образованием водорода и углеродных нановолокон (УНВ), накапливающихся на катализаторе. Наибольшую активность в разложении смеси С2–С4 проявляет эквиатомный сплав [CoFeNi], промотированный добавлением 7 ат.% меди ([CoFeNi]Cu7). Максимальный выход УНВ при 650 °С составил 106 г/гкат за 30 мин. Показано, что такой сплав может быть успешно использован для каталитического разложения фракции С2–С4 в смеси с метаном. Определена зависимость выхода УНВ от концентрации фракции С2–С4 в модельной смеси. Установлено, что при пиролизе смеси с объемным соотношением С2–С4 /СH4 = 10/90 в течение 30–180 мин не происходит заметной дезактивации катализатора. Выход УНВ после 180 мин реакции составил 160 г/гкат. Средняя конверсия фракции С2–С4 за один проход достигает 20 %. Методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии и низкотемпературной адсорбции азота изучена морфология и структура полученных УНВ.

Исследована кинетика образования продуктов реакции конденсации метана в отсутствие кислорода при 600 °C на образцах 1%Pt/γ-Al2O3 и 1%Pt/MgAlOx с близкими размерами кластеров платины. В отличие от реперного образца 1%Pt/γ-Al2O3, удаление накапливающихся в ходе реакции прочно-адсорбированных углеродсодержащих соединений окислением при той же температуре полностью восстанавливало каталитические характеристики систем 1%Pt/MgAlOх. Была показана возможность увеличения длительности работы таких катализаторов в циклическом режиме с максимальной производительностью по С2–С3-углеводородам и минимальным образованием СО и СО2 на стадии регенерации.

Изучены и сопоставлены свойства нанесенных Pt-содержащих гранулированных (Pt/Ce0,75Zr0,25O2) и блочных структурированных (Pt/Ce0,75Zr0,25O2 /η-Al2O3/FeCrAl) катализаторов в отношении реакции паровой конверсии метанола в синтез-газ для питания твердо- оксидных топливных элементов. Сравнительные исследования показали, что активная Pt/Ce0,75Zr0,25O2 система более эффективно работает на блочном структурированном носителе. В частности, катализатор 0,15 мас.% Pt/8 мас.% Ce0,75Zr0,25O2 /6 мас.% η-Al2O3/FeCrAl при атмосферном давлении, температуре 400 °С, скорости подачи реакционной смеси (30 об.% СН3ОН, 35 об.% Н2О, 35 об.% N2) 60 л/(гкат·ч) обеспечивает полную конверсию метанола в синтез-газ с суммарным содержанием Н2 и СО ~60 об.% и производительность по синтез-газу ~85 л (Н2+СО)/(гкат · ч).