Том 8, номер 2, 2023

Представлен обзор научных исследований в области окисления органических субстратов гипохлоритом натрия, опубликованных за последние 15–20 лет. Подробно описаны процессы окисления первичных и вторичных спиртов, эпоксидирования олефинов, окислительного обессеривания, окисления оксида азота. Проведен сравнительный анализ различных каталитических систем в данной области. Описаны процессы промышленного применения гипохлорита натрия, в частности, для очистки сточных вод. Определены основные направления использования гипохлорита натрия, перспективы и существующие на сегодняшний день проблемы.

Настоящий обзор отражает научные исследования, посвященные процессам окисления органических соединений кислородом в присутствии молибдатов переходных металлов. Представлены механизмы ре- акции окисления различных классов соединений, способы синтеза и модификации молибдатов, а также перспективы их применения в качестве катализаторов промышленных процессов.

В статье приводится краткое описание исследований за последние пять лет по понизителям температуры застывания (PPD) с использованием различных видов полимеров и наноматериалов для получения нанокомпозитов с акцентом на обзор механизма действия различных типов наноматериалов. Сформулированы проблемы, с которыми могут столкнуться будущие исследования PPD на основе нанокомпозитов.

Проведено исследование зависимости физико-химических характеристик массивного гранулированного Ni–Mo–W-катализатора от температуры его термообработки. Приготовленные массивные катализаторы исследовали методами рентгенофазового анализа, низкотемпературной адсорбции–десорбции азота, CHNS-элементного анализа, спектроскопии комбинационного рассеяния и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Для оценки активности катализаторов в реакциях гидрообессеривания и гидродеазо тирования проводили тестирование в процессе гидроочистки вакуумного газойля. Установлено, что при прокаливании гранулированного массивного катализатора при 400°С и ниже в образцах присутствуют рентгеноаморфные соединения. В случае прокаливания при температуре выше 400°С в образцах преобладает фаза молибдата никеля. Для данных образцов было обнаружено уменьшение доли активной сульфидной фазы после сульфидирования, в сравнении с образцами, в которых оксидный предшествен- ник был в виде рентгеноаморфных соединений. По результатам тестирования было установлено, что наибольшей активностью в реакциях гидрообессеривания вакуумного газойля обладает катализатор прокалённый при 300°C.

Исследованы каталитические свойства мезопористого аморфного титаносиликата Ti–Si в условиях гомоконденсации ацетона при 250–350°С и массовой скорости подачи сырья 0.5–10 ч^–1. Конверсия ацетона составляла 13–52 мас. %, селективность по мезитилену 52–70 мас. %. На основе экспериментально разработанной схемы химических превращений построена кинетическая модель, включающая 10 стадий и учитывающая влияние воды. Восстановление значений кинетических параметров реализовано в виде задачи глобальной оптимизации, что позволило определить кинетические константы, адсорбционную константу, энергию активации и теплоту адсорбции воды.

Горение пропана в присутствии катализаторов на основе перовскита с дефицитом катионов типа А, синтезированных методом золь-гель синтеза с последующим сжиганием, рассмотрено в качестве модельной системы снижения выбросов углеводородных летучих органических соединений. Двойные оксиды перовскитного типа La_2–xNiMnO₆, где x = 0.0, 0.05, 0.1 и 0.15, исследованные в интервале температур 200–500°С, показали практически идеальную селективность по диоксиду углерода. Определенные уровни дефицита катионов типа А приводят к образованию большего количества кислородных вакансий, улучшению подвижности кислорода и повышению способности катализатора к химическому восстановлению. Однако чрезмерный дефицит катионов типа А ухудшает каталитическую эффективность. Наиболее активный образец, перовскит La_2–0.1NiMnO₆, показал хорошую стабильность в течение 72 ч и устойчивость к H₂O. Присутствие CO₂ в сырье лишь немного изменяло восстановление катализаторов La₂NiMnO₆ и La_2–0.1NiMnO₆, у катализатора La_2–0.15NiMnO₆ наблюдалось значительное изменение восстановления. Для определения характеристик катализаторов использовались такие методы, как XRD, BET, H₂-TPR, O₂-TPD, EPR и ICP.

Проанализированы работы, посвященные изучению кинетических закономерностей тримеризации этилена в гексен-1 на известных хромсодержащих каталитических системах. Рассмотрены известные механизмы и стадии образования гексена-1 и побочных продуктов — олефинов. Затронуты вопросы влияния состава каталитической системы, температуры, давления, времени реакции, наличия водорода на кинетические закономерности образования гексена-1. Представлены опубликованные на данный момент в литературе кинетические модели тримеризации этилена в гексен-1.

Представлены результаты кинетического и термодинамического анализа некаталитического парциального окисления метана и смесей углеводородов С₂–С₄ с водородом с соотношением С:Н = 1:4 при температурах 1400–1700 K. Определена последовательность конверсии углеводородов и временные интервалы, соответствующие основным стадиям этого процесса в изотермических условиях. Показано, что на первой стадии окислительной конверсиии углеводородов С₂₊ первоначально протекает их пиролиз с преимущественным образованием этилена и пропилена, за которым следуют реакции окисления образовавшихся продуктов пиролиза. Это отличает кинетику окислительной конверсии углеводородов С₂₊ от конверсии метана, где пиролиз и окисление протекают почти одновременно и существенно медленнее. На последующих стадиях протекают паровая и углекислотная конверсии образовавшихся при окислении продуктов — ацетилена и метана, продолжающиеся до достижения системой равновесного распределения основных продуктов — Н₂, СО, СО₂ и Н₂О, соответствующего заданной температуре. Полученные результаты важны для оптимизации высокотемпературных процессов получения синтез-газа парциальным окислением С₂₊ углеводородов, а также процессов мягкого и интенсивного горения с разбавлением кислорода (MILD combustion).

Синтезирован солестойкий полимер на основе гидрофобно-ассоциирующих водорастворимых полимеров — 1-винил-2-пирролидона, аллилполиэтиленгликоля, акриламида и хлорида N,N'-диметилоктадеци-лаллиламмония. Изучено солевое загущение и реологические характеристики полимерных растворов. Полимерные растворы продемонстрировали превосходную способность к непрерывному загущению в широком диапазоне концентраций солей. При достижении концентраций NaCl и CaCl₂ 19.9 и 19.3% кажущаяся вязкость 1%-ного полимерного раствора увеличивалась до 660 и 330 мПа с соответственно. В то же время полимерные растворы, содержащие высокие концентрации NaCl или CaCl₂, продемонстрировали хорошую вязкоупругость, сопротивление сдвигу и термостойкость. Сканирующая электронная микроскопия показала, что повышение концентрации соли увеличивает силу гидрофобной ассоциации полимерных растворов и плотность образующейся сетчатой структуры, что макроскопически проявляется в увеличении вязкости. Результаты этого исследования могут способствовать изучению и разработке полимеров, устойчивых к экстремальным концентрациям солей.