Описаны способы приготовления гранулированных цеолитов ZSM-5 в H-форме высокой степени кристалличности с микро-мезо-макропористой структурой с использованием синтетических аморфных алюмосиликатов, полученных осаждением из водных растворов силиката натрия и сернокислого алюминия или золь-гель синтезом с использованием тетраэтилортосиликата и нитрата алюминия. Показано, что природа аморфного алюмосиликата оказывает влияние на условия кристаллизации гранулированного цеолита, а также на морфологию и дисперсность образующихся кристаллов цеолита ZSM-5.

В работе исследовано влияние содержания СО₂ в синтез-газе на процесс совмещенного синтеза и гидропреобразования углеводородов на бифункциональном Сo/SiO₂+ZSM-5+Al₂O₃-катализаторе. Исследования выполнены в диапазоне изменения содержания СО₂ от 0 до 60 об.% при температурах 240 и 250 °С, давлении 2,0 МПа и ОСГ 1000 ч^–1. Показано, что на бифункциональном кобальтовом катализаторе возможна частичная переработка СО₂ в синтетические углеводороды. Переработка углекислого газа, добавляемого в синтез-газ, происходит в интервале концентраций СО₂ 20–40 об.%. Максимальная конверсия СО₂ составила 5,3 % при 240 °С и 20 об.% СО₂ в газе. В результате добавки СО₂ в синтез-газ в продуктах синтеза Фишера–Тропша возрастает количество углеводородов разветвленного строения. Такие углеводороды способствуют улучшению детонационной стойкости бензина и низкотемпературных свойств дизельной фракции (температуры помутнения, предельной температуры фильтруемости).

Представлены результаты исследований синтеза Фишера–Тропша на кобальтовых катализаторах, приготовленных на основе гранулированных цеолитов HZSM-5, HMOR, HY с микро-, мезо-, макропористой структурой. Физико-химические и каталитические свойства изучались для образцов с содержанием кобальта 6 и 12 мас.%. Определены показатели фазового состава катализаторов и структурные характеристики активного компонента, а также характер восстановления кобальта. Параметры активности и селективности катализаторов исследованы в реакторе с неподвижным слоем в непрерывном режиме при давлении 2,0 МПа, объемной скорости газа 1000 ч^–1, температуре 240–250 °С. Установлено, что в зависимости от типа используемого цеолита и содержания кобальта, активная фаза катализатора представляет собой кристаллы разного размера, что, в свою очередь, влияет на температуру восстановления, показатели активности и селективности в отношении топливных фракций получаемых продуктов синтеза. Максимальной активностью и производительностью характеризуются образцы на основе гранулированного цеолита HMOR_h, наибольшую стабильность демонстрируют катализаторы на основе гранулированного цеолита HY_h. Лучшими низкотемпературными характеристиками обладает дизельная фракция продуктов, полученных на образцах 6Со/HZSM-5_h и 12Со/HМОR_h.

Изучено влияние степени гидроочистки и содержания гетероатомов в составе исходного сырья крекинга на его конверсию, распределение продуктов крекинга и состав газов регенерации. Исследовано четыре типа сырья: остаток гидрокрекинга, гидроочищенный вакуумный газойль, негидроочищенный вакуумный газойль и смешанное сырье, содержащее 20 мас.% мазута и 80 мас.% негидроочищенного вакуумного газойля. В каждый тип сырья дополнительно вводился индол, хинолин и бензотиофен, а также одновременно бензотиофен и индол. Установлено, что с уменьшением глубины гидрооблагораживания сырья наблюдается снижение конверсии и выхода продуктов крекинга (бензина и легких олефинов), а также увеличение концентрации оксидов серы и азота в газах регенерации. В работе показано влияние присутствия сера- и азотсодержащих соединений в составе сырья каталитического крекинга на выход продуктов, а также состав газов регенерации. Сера- и азотсодержащие соединения в сырье крекинга приводят к снижению конверсии и выхода целевых продуктов, а присутствие основных азотистых соединений в сырье – к образованию большого количества оксидов азота в процессе регенерации данного катализатора.

Продемонстрирована возможность применения в промышленном масштабе разработанных каталитических структурированных блоков 0,24 мас.% Rh/Ce_0,75Zr_0,2Gd_0,05/η-Al₂O₃/FeCrAl для применения в риформерах парциального окисления пропан-бутановых смесей с получением синтез-газа и 0,06 мас.% Pt/Ce_0,75Zr_0,25O₂/η-Al₂O₃/FeCrAl для использования в системах утилизации (дожигателях) анодных газов. Приведены результаты испытаний каталитических блоков в соответствующих реакциях.

Способность претерпевать обратимое присоединение электронов, сохраняя структурную стабильность, делает ванадийсодержащие полиоксометаллаты привлекательными объектами для исследования в различных областях химии, включая создание современных «зеленых» процессов. Разработана эффективная Pd-содержащая каталитическая система на основе Pd(OAc)2 и высокованадиевой гетерополикислоты состава NaH10P4Mo18V7O87, позволяющая осуществлять двухстадийное окисление линейных α-олефинов С5–С10 в соответствующие 2-кетоны с выходом выше 93 % в двухфазной водно-органической среде. Система обеспечивает достижение перспективных с экономической точки зрения показателей эффективности процесса, пригодна к многоцикловому использованию и позволяет отказаться от применения аппаратов высокого давления при проведении целевой реакции.

В качестве катализаторов димеризации этилена рассмотрены оксиды палладия, никеля и кобальта, нанесенные на поверхность различных пористых материалов (γ-Al₂O₃, B₂O₃/Al₂O₃, активный уголь и Сибунит). Для синтеза палладий- и никельсодержащих катализаторов, активных в димеризации этилена, оказалось принципиальным использование алюмооксидных носителей. Нанесение на углеродные материалы приводит к системам, содержащим палладий и никель преимущественно в металлическом состоянии, что не обеспечивает возможность развития реакций превращения этилена. Кобальтсодержащие катализаторы, наоборот, оказываются наиболее активны в случае закрепления на углеродной поверхности, на которой формируются частицы CoO. Данные катализаторы, благодаря низкой концентрации на их поверхности кислотных центров, обладают преимуществом с точки зрения достижения максимального выхода бутена-1, как наиболее востребованного продукта димеризации этилена.

Изучены Ni, Mo-содержащие оксидные катализаторы, синтезированные с применением в качестве носителя катион- и анион-модифицированного оксида алюминия (Na₂O-Al₂O₃, MgO-Al₂O₃, Al₂O₃-Al₂O₃, ZrO₂-Al₂O₃, B₂O₃-Al₂O₃, SO₄^2--Al₂O₃). Получены данные о влиянии модифицирования поверхности носителя на физико-химические свойства и активность катализаторов в процессе превращения этилена в пропилен. Показано, что анионное модифицирование (B₂O₃-Al₂O₃, SO₄^2--Al₂O₃) способствует росту активности катализаторов и это обусловлено формированием октаэдрически координированных катионов Ni2+, связанных с кислотными центрами поверхности носителя. Катионное модифицирование (Na₂O-Al₂O₃, MgO-Al₂O₃, Al₂O₃-Al₂O₃, ZrO₂-Al₂O₃), наоборот, подавляет развитие реакций превращения этилена в связи с меньшим содержанием на поверхности таких носителей средних и сильных кислотных центров, определяющих силу взаимодействия с катионами никеля. Максимальный выход пропилена 51–52 мас.% обеспечивается катализаторами на основе боратсодержащего носителя и не модифицированного оксида алюминия. Последние отличаются наличием на своей поверхности высокодисперсных частиц полимолибдатных соединений и Бренстедовских кислотных центров средней силы.

Активация путем травления углеродного материала марки Сибунит® окисью азота (NO) позволила получить азотсодержащие носители с варьируемым содержанием введенного азота (N) от 2,3 до 10,7 ат.% (по данным РФЭС). Травление осуществляли в реакторе высокого давления (от 15 до 29 атм) при повышенной температуре (180 и 230 °С). Были изучены физико-химические и адсорбционные свойства полученных азотсодержащих углеродных носителей. Так, исследование текстуры носителей показало, что при увеличении содержания азота удельная поверхность материалов уменьшалась с 470 до 65 м2/г, при этом средний диаметр пор увеличивался с 7,4 до 18,1 нм. Из анализа спектров РФЭС следовало, что атом N в углеродных материалах присутствует в пяти формах. Для материала с максимальным содержанием азота (10,7 ат.%) доли состояний (α) различных форм составили: пиридиный (α = 0,47), пиррольный (α = 0,38), графитный N (α = 0,13), в составе групп O=N-C (α = 0,011) и С–NO2 (α = 0,0077). Полученные азотсодержащие углеродные материалы были изучены в качестве адсорбентов для иммобилизации рекомбинантной липазы rPichia/lip. Методами МУРР и СЭМ было показано, что адсорбированная липаза способна образовывать октамеры и более крупные агрегаты сложной структуры (из 100 молекул). Доля единичных (неагрегированных) молекул фермента увеличивалась (в 3,3 раза) при увеличении содержания азота (до 11 ат.%) в углеродном материале. Биокатализаторы (БК), приготовленные путем адсорбционной иммобилизации рекомбинантной липазы rPichia/lip, были испытаны в реакции низкотемпературной этерификации гептановой С7 кислоты бутиловым С4 спиртом, протекающей в гексане. Было обнаружено, что введение азота при однократной пост-активации NO материала Сибунит® оказывало заметное положительное влияние на ферментативную активность и стабильность приготовленных БК. Оптимальное содержание введенного азота составило 7–10 ат.%, при этом биокаталитическая активность увеличилась в 2–3 раза (по сравнению с исходным Сибунитом), конверсия гептановой кислоты составила 84 % за 6 ч при 20±2 °С.