Разработка каталитических систем всегда требует большого количества фундаментальных и эмпирических исследований. Если целью работы является промышленное внедрение, то в задачи входит изучение свойств промышленного крупнотоннажного сырья и работа осложняется необходимостью его адаптации к разрабатываемой технологии. В сообщении сопоставлены структурные характеристики и элементный состав ряда промышленных гидроксидов алюминия с физико-химическими характеристиками полученных из них метастабильных оксидов алюминия. В лабораторных стендах изучены показатели эффективности работы алюмооксидных катализаторов в реакции скелетной изомеризации н-бутиленов. Установлено, что в отличие от текстурных характеристик примесные ионы в большей степени влияют на каталитические показатели образцов. Впервые исследовано воздействие пептизаторов, ортофосфорной и лимонной кислот на свойства катализаторов кислотного типа. Впервые показано, что несмотря на увеличение концентрации кислотных центров на поверхности оксида алюминия, полученного с применением ортофосфорной кислоты, его каталитическая активность кратно ниже катализатора, предварительно пептизированного лимонной кислотой и характеризующегося меньшей концентрацией кислотных центров.

Методом соконденсации в кислой среде (1,6 М HCl) при мольном соотношении Fe/Si, равном 5, 15 и 20 % в исходном геле, синтезированы железосодержащие катализаторы на основе мезоструктурированного силиката SBA-15. Методами порошковой рентгеновской дифракции, сорбции азота и электронной микроскопии показано, что полученные катализаторы сохраняют упорядоченную гексагональную мезоструктуру, характерную для SBA-15. Методом рентгенофлуоресцентного анализа установлено, что содержание железа в готовых образцах не превышает 0,06 мол.%. Для SBA-15 длина волокон составляет ~2 мкм, толщина ~0,2 мкм. Введение прекурсора железа в синтетический раствор приводит к удлинению частиц железосодержащих катализаторов до 10–30 мкм при этом толщина практически не изменяется. Каталитические свойства полученных катализаторов исследованы в реакции гидролиза и окисления кислородом воздуха растворимых гемицеллюлозных сахаров древесины осины, выделенных гидролитической обработкой. Максимальный выход муравьиной кислоты составил 25,8 мас.% (150 °С, 5 ч).

Проведен сравнительный анализ исследований, посвященных разработке технологий каталитической сополимеризации СО2 и эпоксидов для получения востребованных полимерных продуктов, включая поликарбонаты и полиуретаны. Использование CO2 в качестве углеродсодержащего сырья с применением указанных технологий обеспечивает возможность получения рыночных продуктов с высокой добавленной стоимостью. Рассмотрены известные каталитические системы сополимеризации СО2 и эпоксидов, а также принципы их функционирования, промышленного применения и перспективы дальнейшей коммерциализации. Приводятся сведения об известных мировых компаниях и их производственных мощностях по выпуску рассматриваемых полимерных материалов.

Рассмотрены основные методы получения золькеталя из ацетона и глицерина, который широко используется в качестве растворителя в смолах, лакокрасочных покрытиях, чистящих средствах, а также как топливная добавка к моторным топливам. Основное внимание уделено новым и перспективным методам с использованием реакторов периодического (РПД) и непрерывного действия (РНД), разработанным за последние 5 лет. Проведение реакции в РПД с дополнительным внешним воздействием, например, СВЧ, ультразвука или кавитации, позволяет повысить скорость реакции и выход золькеталя. Рассмотрены новые направления синтеза золькеталя в РПД с применением фото- и мембранных катализаторов. Показано, что среди процессов, проводимых в РНД, наибольший интерес вызывают микрореакторные и микроканальные технологии, поскольку они позволяют решать проблемы интенсификации производства золькеталя. В работе оценены преимущества и недостатки новых методов, а также сделаны предположения о дальнейших путях развития этих технологий.

Представлен опыт реального внедрения в промышленный процесс стадии гидрирования ацетальдегида для технологии получения этилацетата дегидрированием этанола. Впервые показано, что при подборе оптимальных условий параллельно с гидрированием ацетальдегида возможно получить прирост этилацетата, что подтверждается данными с опытно-промышленной установки и данными кинетического моделирования. Исследования проводились на пилотной опытно-промышленной установке производительностью 200 л/ч, аналитический контроль осуществлялся хроматографическим методом. Полученные результаты показывают, что, по сравнению с аналогичными работами, возможно одновременно добиться гидрирования ацетальдегида и прироста этилацетата. Внедрение стадии селективного гидрирования побочных продуктов позволит облегчить выделение этилацетата товарного качества из реакционной массы, а также повысить выход продукта за счет возврата этанола, образовавшегося на стадии селективного гидрирования, обратно в технологический процесс. Также, в данной работе приведены практические рекомендации по режимам эксплуатации катализатора.

Изучены изменения активности и структуры высокопроизводительного катализатора синтеза Фишера–Тропша в процессе его эксплуатации на опытной установке в реакционной трубе диаметром 14 мм 6-метрового реактора Фишера–Тропша. Теплоотвод осуществляется водой на линии равновесия и интенсивном снятии тепла за счет фазового перехода «вода–водяной пар». Исходный катализатор, катализатор из зоны перегрева (при нарушении технологического режима) и области нормальных рабочих температур исследованы рядом физико-химических методов (физическая сорбция азота, гелиевая пикнометрия; электронная микроскопия, термогравиметрический анализ). Показано, что ведущий синтез восстановленный кобальтсодержащий компонент катализатора дезактивируется за счет зауглероживания и блокировки высокомолекулярными продуктами (восками). При нормальной эксплуатации нижних слоев происходит образование высокодисперсного углерода из газовой фазы и изменение пористой системы гранул с уменьшением (в зоне перегревов) истинной плотности. Обнаружено частичное восстановление оксида кобальта на поверхности чешуйчатого графита до металлического состояния при термолизе предшественника катализатора. Получаемые при активации катализатора частицы кобальта размером 20–50 Å могут вследствие поверхностной диффузии и коалесценции при дальнейшей эксплуатации давать кластеры величиной 200–300 Å.

Рассмотрено влияние концентрации ионов Na+, Cl–, HCO3 – на эффективность фотокаталитического разложения модельных органических загрязнителей: катионный – метиленовый синий (МС); анионный – метиловый оранжевый (МО). Исследована кинетика фоторазложения загрязнителей при концентрациях исследуемых ионов 0, 1, 10, 100, 1000, 10000 мг/л (по кристаллическому веществу) с использованием промышленного фотокатализатора диоксида титана (P25). Оценено время фоторазложения (t) при различных значениях степени превращения (α – 0,1, 0,5 и 0,9) модельных загрязнителей. Рассчитаны константы скорости реакции псевдопервого порядка на линейном участке кинетических кривых. Показано, что при концентрациях исследуемых ионов, превышающих концентрацию загрязнителей более чем в 10 раз, эффективность фоторазложения обоих загрязнителей снижается. Присутствие в растворе НСО3 – аниона значительно сильнее снижает эффективность фоторазложения как катионного, так и анионного загрязнителя по сравнению с Cl– анионам. Исследовано влияние концентрации ионов Na+, Cl–, HCO3 – на степень диспергирования диоксида титана по значениям мутности фотокаталитического раствора на темновой стадии. Показано, что эффективность диспергирования частиц фотокатализатора зависит от соотношения концентрации загрязнителя и концентрации добавляемых ионов.