Том 9, номер 1, 2024

Проанализированы данные литературы по углекислотному риформингу метана в плазме с использованием гетерогенных катализаторов. Рассмотрены пути превращения CH₄ и CO₂ в условиях термического катализа, плазменного воздействия и катализа в плазме, а также описаны различные типы плазменных установок. Приведены механизмы образования оксигенатов в условиях катализа в плазме. Показано, что селективность процесса по конечным продуктам зависит от соотношения газов, структуры, диэлектрических свойства катализаторов и их состава. Важными параметрами, от которых зависит соотношение оксигенатов, являются степень окисления металла в катализаторе, тип металла и кислотность носителя. Введение катализатора в область плазмы может приводить и к негативным явлениям, а именно, рекомбинации радикалов в исходные соединения.

В работе проведено сравнительное исследование каталитической активности наноразмерной железосодержащей дисперсии в синтезе Фишера–Тропша (ФТ) в сларри-реакторах разных типов: емкостного типа с мешалкой (CSTR) и барботажном колонном реакторе (SBCR). Установлено, что значения конверсии СО в колонном реакторе при использовании диспергатора с четырьмя равноудаленными друг от друга отверстиями диаметром 1 мм при одних и тех же температурах процесса были ниже, чем для реактора с мешалкой, что не согласуется с литературными данными. Замена в барботажном колонном реакторе диспергирующего устройства с четырьмя отверстиями на пластину с одиночным отверстием по центру диаметром 2 мм приводило к росту конверсии СО до значений, близких к полученным в реакторе с мешалкой. Проведены расчеты констант скоростей реакции в реакторах различных типов.

Производство чистого топлива со строгим ограничением токсичных загрязняющих веществ — одна из важнейших целей нефтеперерабатывающей промышленности для снижения негативного воздействия на окружающую среду. В данном исследовании для достижения этой цели использовали процесс окислительной десульфуризации (ODS). Был разработан новый эффективный синтетический композитный мезопористый нанокатализатор путем улучшения морфологических и механических свойств γ-Al₂O₃ на углеродном нановолокне (CNF) в качестве множественных носителей. Созданы четыре катализатора с различным количеством CNF. Для определения характеристик катализаторов использовали рентгеновскую дифрактометрию (XRD), рентгенофлуоресцентный анализ (XRF), термогравиметрический анализ (TGA) и метод Брунауэра–Эммета–Теллера (BET) для расчета площади поверхности; проводили испытание на прочность при столкновении. Было обнаружено, что катализатор с 10%-ной загрузкой CNF (CAT-3) увеличивает прочность на разрыв более чем на 200% по сравнению с образцом без CNF (CAT-4). Затем была проведена серия экспериментов в реакторе ODS периодического действия с воздухом в качестве окислителя и легким газойлем (LGO) в качестве реального сырья для оценки эффективности разработанных катализаторов и характеристик реактора. Было четко показано, что новый катализатор является важным фактором в процессе удаления серы, что позволяет получать чистое топливо.

Рассмотрено гидрирование фурфурола в присутствии рутениевых катализаторов на основе пористых ароматических каркасов. Синтез катализаторов проводили с использованием носителей PAF-30-SO₃H, PAF-30-NH₂ и PAF-30. Полученные катализаторы испытаны в гидрировании фурфурола в воде и в тетрагидрофуране с концентрацией 10 мас.% в температурном диапазоне 90–250°С и давлении водорода 3 МПа. Показано, что наибольшая конверсия фурфурола (96%) достигается при гидрировании фурфурола в воде на катализаторе Ru–PAF-30 при 250°С, но реакция протекает не селективно. Основными продуктами реакции были фурфуриловый спирт, тетрагидрофурфуриловый спирт, циклопентанон. Наибольший выход циклопентанона 71% (конверсия 80%, селективность 89%), достигается при гидрировании фурфурола на катализаторе Ru–PAF-30 при 200°С, а селективное гидрирование фурфурола до фурфурилового спирта возможно или в среде тетрагидрофурана (ТГФ), или при гидрировании в среде воды при низких температурах (90–150°C).

Синтезированы методом пропитки по влагоемкости CoMo-сульфидные катализаторы CoMoS/ГНТ и CoMoS/ГНТ(deAl) на основе алюмосиликатных галлуазитных (ГНТ) нанотрубок и деалюминированного галлуазита (ГНТ(deAl)) с использованием в качестве связующего псевдобёмита. Материалы и катализаторы на их основе охарактеризованы методами низкотемпературной адсорбции азота, рентгенофлуоресцентного энергодисперсионного анализа, термопрограммируемого восстановления водородом, ИК-Фурье спектроскопии адсорбированного пиридина, просвечивающей электронной микроскопии и рентгенофотоэлектронной спектроскопии, а также исследованы в процессе гидроочистки дизельной фракции. Установлено, что деалюминирование галлуазита способствует увеличению площади поверхности обогащенных кремнием участков, что приводит к ослаблению взаимодействия между сульфидной фазой и носителем, и как следствие, обеспечивает большее содержание высокоактивных частиц сульфидной фазы. Константа скорости процесса для образца CoMoS/ГНТ(deAl) + Al₂O₃ при переработке смесевого сырья составила 0.605 ppm S^–0.4/г∙(л^–0.4∙ч) против 0.429 ppm S^–0.4/г∙(л^–0.4∙ч) для образца на алюмооксидном носителе.

Получен новый катализатор на основе закрепленного комплекса молибдена MoO₂(acac)₂ на поверхность пористого ароматического каркаса PAF-30-NPy, функционализированного пиридин-2-карбоксальдегидом. Иммобилизацию комплекса подтверждали методами ИК-спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и элементным анализом. Полученный катализатор исследован в эпоксидировании циклогексена, циклогептена, 1-гексена, 1-октена, стирола и транс-стильбена. Описано влияние природы растворителя и количества окислителя на конверсию олефина. Изучена возможность повторного использования катализатора и произведена оценка его активности.

Полусэндвичевые комплексы титана Сp*TiCl₃ и Сp*Ti[O(2,6-ⁱPr₂-Ph)]Сl₂ исследованы как каталитические прекурсоры для синтеза сополимеров этилена с пропиленом и тройных сополимеров с 5-этилиден-2-норборненом с использованием различных активаторов: модифицированного полиметилалюмоксана, бор-содержащих соединений B(C₆F₅)₃ и Ph₃CB(C₆F₅)₄ в комбинации с триизобутилалюминием (ТИБА)), изобутилалюмооксана (ИБАО) и арилоксида изобутилалюминия (2,6-^tBu₂,4-Me-PhO-)AlⁱBu₂(Al_BHT). В сополимеризации этилена с пропиленом продемонстрирована высокая активность катализаторов с ММАО-12 и ТИБА + Ph₃CB(C₆F₅)₄, низкая активность с ТИБА + (B(C₆F₅)₃ и Al_BHT и неэффективность с ИБАО. Показана низкая активность катализаторов в тройной полимеризации. Обнаружено формирование в каталитических системах нескольких активных центров отвечающих за образование низкомолекулярного и сверхвысокомолекулярного полимеров. Установлена зависимость состава сополимеров, их теплофизических и физико-механических характеристик от типа и состава каталитической системы