Том 1, номер 1, 2016

В обзоре дан анализ наногетерогенного катализа (катализа в гетерогенно-дисперсных системах с наноразмерными частицами дисперсной фазы) гидроконверсии остатков вакуумной дистилляции нефтей, гидрирования индивидуальных ароматических углеводородов и технических смесей, синтеза Фишера‒Тропша. Для наногетерогенного катализа, кроме характерных для гетерогенного катализа факторов, важное значение имеют размерный эффект, всесторонняя доступность каталитически активных частиц для реагентов, отсутствие пористой структуры, высокая эффективность теплопередачи в дисперсионной среде, чрезвычайно низкая массовая концентрация катализатора в суспензионном реакторе (0.05‒0.5%) при высокой концентрации наночастиц в единице объема реактора (1013‒1015 частиц в 1 см³). В наногетерогенном катализе путем изменения морфологии, размера и структуры наночастицы, варьирования их концентрации в суспензионном реакторе зачастую реализуется тонкая регулировка каталитического процесса. Во многих случаях агрегация наночастиц с формированием наноагрегатов может стать определяющим фактором для конечного итога изучаемой реакции, и необходимы специальные меры по стабилизации суспензии каталитически активных частиц. Технологии, базирующиеся на катализе наноразмерными частицами дисперсной фазы, прошли демонстрационные и опытно-промышленные испытания и вступают в период широкого внедрения в гидроконверсии остатков вакуумной перегонки нефтей и, отчасти, в синтезе Фишера‒Тропша.

Ключевые слова: гетерогенный катализ, наногетерогенный катализ, наночастицы, катализ в дисперсной фазе, глубокая переработка нефти, гидроконверсия и гидрокрекинг остатков вакуумной ректификации, гидрирование, синтез Фишера‒Тропша, сларри-реактор, легкий газойль каталитического крекинга.

Описано получение модифицированных аминами палладийсодержащих графеноподобных материалов. Комплексом физико-химических методов изучено их строение. Проведено тестирование указанных материалов в качестве катализаторов гидрирования и гидродегалоидирования. Показано, что по своим характеристикам они превосходят промышленный аналог – палладийсодержащий активированный уголь.

Ключевые слова: нанокатализаторы, катализаторы Циглера‒Натта, координационная полимеризация, полиолефины, полидиены, нанокомпозиты

Наногетерогенные катализаторы на основе наночастиц рутения, диспергированных в сшитые дендримерные матрицы с размером частиц полимера 100‒500 нм, проявили высокую активность в гидрировании ароматических соединений в двухфазных условиях. Добавление воды в реакционную среду оказывало сильный промотирующий эффект на активность катализаторов: число оборотов реакции возрастало в 3‒90 раз в зависимости от субстрата. Использование биметаллических (PdRu) наночастиц в составе катализатора приводило к росту скорости гидрирования бензола и снижению скорости превращения замещенных бензолов.

Ключевые слова: каталитическое гидрирование, ароматические соединения, двухфазный катализ, биметаллические наночастицы, дендримеры, рутений, палладий.

Описано получение модифицированных аминами палладийсодержащих графеноподобных материалов. Комплексом физико-химических методов изучено их строение. Проведено тестирование указанных материалов в качестве катализаторов гидрирования и гидродегалоидирования. Показано, что по своим характеристикам они превосходят промышленный аналог – палладийсодержащий активированный уголь.

Ключевые слова: графеноподобные материалы, катализаторы, палладий, гидрирование, гидродехлорирование.

Ni‒W сульфидные катализаторы для гидрирования ароматических углеводородов и гидрообессеривания in situ получены путем разложения тиосолей различными способами: in situ путем разложения прекурсора [BMPip]₂Ni(WS₄)₂ в ионной жидкости, in situ путем разложения прекурсора [BMPip]₂Ni(WS₄)₂ непосредственно в углеводородном сырье, in situ путем разложения суспензии в углеводородном сырье твердых частиц прекурсора Ni/(NH₄)₂WS₄, стабилизированных поверхностно-активным веществом СПАН-80, а также разложением маслорастворимых прекурсоров (гексакарбонила вольфрама и никель (II) 2-этилгексаноата) в углеводородном сырье. Полученные катализаторы охарактеризованы методами РФЭС и ПЭМ ВР, их каталитическая активность исследована в реакторе периодического действия на примере процесса гидрооблагораживания легких газойлей каталитического крекинга различного состава.

Ключевые слова: никель-вольфрамовые сульфидные катализаторы, ненанесенные катализаторы, in situ активация, легкий газойль каталитического крекинга, гидрирование ароматических углеводородов, гидрообессеривание.

Методом ИК-пиролиза синтезированы нанокомпозиционные материалы на основе поливинилового спирта, целлюлозы, полистирола и сополимера стирола и дивинилбензола, методами ИК-Фурье-спектроскопии и рентгенофазового анализа изучено их строение. Обнаружено, что композиты проявляют каталитическую активность в синтезе Фишера‒Тропша. Предложено объяснение высокой каталитической активности изученных систем.

Ключевые слова: синтез Фишера‒Тропша, железные катализаторы, металл-полимерные нанокомпозиты, ИК-пиролиз.

Изучены особенности синтеза Фишера-Тропша в присутствии железосодержащего катализатора, нанесенного на наноразмерный сферический оксид кремния (средний размер сферического SiO₂ – 250нм, железосодержащих частиц на его поверхности ‒ 14 нм). Катализатор показал высокую активность в конверсии синтез-газа, которая в 7.6 раз превысила активность катализатора 20% Fe/силикагель. Отличительной особенностью катализатора, нанесенного на сферический оксид кремния, является более высокая селективность в отношении жидких продуктов, которая незначительно снижается с ростом температуры. Также были изучены особенности восстановления методом температурно-програмированного восстановления, измерена удельная поверхность, установлен рентгенофазовый состав синтезированных каталитических систем.

Ключевые слова: синтез Фишера‒Тропша, железные катализаторы, сферический оксид кремния.

Показана возможность формирования на основе обратных микроэмульсий активных катализаторов синтеза Фишера‒Тропша в сларри-реакторе с регулируемым размером частиц дисперсной фазы. При оптимизации состава обратной микроэмульсии (прекурсор активного металла – нонагидрат нитрата железа (III), ПАВ – СПАН-80, 5 мас. %.) размер капелек микроэмульсии снижается до 130 нм. Выбранный метод синтеза каталитических систем позволяет осуществить введение промоторов без значительного укрупнения дисперсной фазы (130‒160 нм).

В присутствии катализаторов, полученных на основе обратных железосодержащих микроэмульсий, осуществлен высокотемпературный синтез Фишера‒Тропша в сларри-реакторе. Изученные железосодержащие каталитические системы характеризуются высокой селективностью (до 73 мас. %) в образовании бензиновых фракций (фракция С₅‒С₁₀) с аномально повышенным (до 77 мас. %) содержанием непредельных углеводородов.

Ключевые слова: трехфазный синтез Фишера‒Тропша; ультрадисперные эмульсии, железосодержащие катализаторы.