В Научном совете по катализу РАН
Е.З. Голосман. Будут ли катализаторы в России?
Решение конференции "Научные основы приготовления и технологии катализаторов"
Катализ: взгляд сквозь годы (продолжение).
М.г. Слинько. Краткая история промышленного катализав России до 60-х годов XX столетия
Стефен Дж. Липпард. Тихая революция в химии
Премии по химии
За рубежом
Выписка из Протокола заседания Бюро Научного совета по катализу РАН
от 29 ноября 2000 г.
Присутствовали:
председатель Научного совета по катализу РАН академик В.Н. Пармон, заместитель председателя Совета академик В.В. Лунин, члены Бюро Совета: д.х.н. О.В. Крылов, чл.-корр. РАН А.Л. Лапидус, академик И.И. Моисеев, академик А.Е. Шилов; ученый секретарь Совета Е.А. Розанова
Слушали: О конференциях, проводимых под эгидой Научного совета по катализу РАН
Решили: регулярно проводить под эгидой Научного совета по катализу РАН следующие научные мероприятия:
Всероссийские конференции
Международные двухсторонние семинары по катализу
Решили:
Будут ли катализаторы в России?
"В беспощадной борьбе государств и обществ побеждают и выигрывают те, на стороне которых стоит наука и знание .."
Академик В. И. Вернадский
В постановлениях Правительства РФ, Министерства промышленности, науки и технологий, на Пленуме РХО им. Д.И. Менделеева неоднократно отмечалось, что потеря Россией наукоемких технологий - угроза не стратегического и даже не политического, а исторического масштаба.
Катализаторы, каталитические технологии являются структурно - образующей основой современной химической, нефтехимической, фармацевтической и многих других отраслей промышленности. Эффективностью катализаторов определяется уровень энергетических, материальных и капитальных затрат,экология производства, новизна и мировая конкурентоспособность.
К сожалению, в настоящее время в России производится различных катализаторов не более 10-25% от их уровня производства начала 90-х годов. Идет захват рынка иностранными компаниями. Сегодня практически весь объем бензина производится на зарубежных катализаторах, в азотной промышленности более половины производств оснащено иностранными катализаторами, что делает нашу экономику крайне уязвимой и неустойчивой.
Известно, что внедрение лучших по характеристикам катализаторов в 10-100 раз эффективнее других технических усовершенствований. Если учесть, что до 90% промышленных химико-технологических процессов идут в присутствии катализаторов, становится ясным масштаб их применения в различных производствах.
Что же можно противопоставить снижению производства катализаторов и экспансии иностранных фирм? Конечно же, внедрение новых эффективных катализаторов и помощь государства и заводов разработчикам катализаторов.
Недавно в крупнейшем химическом регионе, каким является Башкортостан, в бывшей столице г. Стерлитамаке состоялась IV Российская конференция с участием стран СНГ "Научные основы приготовления и технологии катализаторов" и III конференция "Проблемы дезактивации катализаторов". Фактически состоялась еще одна конференция, хотя и проходившая формально в рамках "Научных основ..". Это "Металло-комплексный катализ в органическом и металлоорганическом синтезе".
География участников весьма обширна - Новосибирск, Москва, Омск, Уфа, Томск, Казань, С.-Петербург, Екатеринбург, Щелково, Нижнекамск, Салават, Черноголовка, Ярославль, Тольятти, Красноярск, Ишимбай, Стерлитамак, Северодонецк, Новомосковск и др.
Запомнились доклады, участие в дискуссии, подведении итогов конференции Р.А. Буянова, Г.Р. Котельникова, З.Р. Исмагилова, ВА. Садыкова, В.В. Молчанова, И.И. Курляндской, А.С. Ивановой, И.Г. Соломоника, Н.Б. Шитовой, М.А. Кипниса, Е.Л. Талисман, Б.Б. Жаркова, Н.А. Пахомова, Е.И. Багрия, В.И. Сметанюка, Я.М. Абдрашитова, Ю.И. Рязанова, В.А Вязкова, Ф.В. Калиниченко, Л.М. Родина и многих других специалистов России и СНГ. К сожалению, в основном из-за финансовых проблем, не приехал ряд докладчиков и, что особенно тревожно, не смогли попасть на конференцию многие молодые ученые.
Итоги конференции позволяют сделать вывод, что разработки российских специалистов, уровень исследований по-прежнему являются ведущими в мире, но если положение не изменится, наши научные достижения скоро растают. Что касается технической оснащенности нашей промышленности, то, к сожалению, она много лет отстает от передовых зарубежных производителей. Поэтому многие отечественные разработки катализаторов, несмотря на их высочайший уровень, не могли конкурировать с западными. В современных условиях это обернулось катастрофой для всей катализаторной отрасли России.
Как отмечалось на последних конференциях в Ярославле и Стерлитамаке, в связи с резким повышением цен на катализаторы на ряде производств принимаются решения о продлении сроков пробега сверх нормативных, что снижает экономические показатели и чревато аварийными последствиями.
Среди рекомендуемых мер по подъему отечественных производств катализаторов отмечена необходимость адресного государственного финансирования на возвратной основе перспективных предприятий мирового уровня, в числе которых - АО "Катализатор" (Новосибирск), катализаторные производства на Омском и Рязанском НПЗ, Щелковский катализаторный завод, катализаторное производство НИАП и другие. Состояние катализаторных производств можно проиллюстрировать на примере двадцатилетнего долгостроя нефтехимии - Ишимбайского катализаторного завода, расположенного на территории 360 гектаров. На складах лежит закупленное много лет назад импортное оборудование на сумму 135 млн. долларов, и только на пуск нужно сейчас потратить 25 млн. долларов. Практически развален крупнейший в Европе комплекс по производству катализаторов для азотной промышленности в г. Дорогобуже.
На конференции состоялось много полезных встреч, "круглых" столов с учеными, руководителями крупнейших химических и нефтехимических заводов. Очень активно продвигали свои разработки украинские катализаторщики (Калинченко Ф.А., Родин Л.М.). В рамках конференции состоялись рекламные презентации Новокуйбышевского завода катализаторов нефтяной компании ЮКОС (В.А. Вязков), германской фирмы CONDEA, Объединенной катализаторной компании (Ю.Н. Бубнов), заводов "Каустик" и "Каучук" и др. Как всегда интересно, подробно и насыщенно, с хорошими иллюстрациями, с презентацией лучших разработок Института катализа выступил зам. директора А.С. Носков.
Специалисты побывали на некоторых химических производствах - ЗАО "Каучук" и "Каустик", Ишимбайском катализаторном заводе. Нужно сказать, что потенциал Стерлиматака (265000 жителей) огромен: это гигантские химические заводы и машиностроительные предприятия. Небезынтересно отметить, что завод "Каустик" (ген. директор д.т.н. Я.М. Абдрашитов) тратит на научные исследования 10% средств.
Порадовала экологическая ситуация в районе. Город на реке Белой (Агидель), который еще 10-15 лет тому назад входил в десятку самых загрязненных городов СССР, по итогам прошлого года занял второе место в России по чистоте и благоустройству после Кисловодска. Вдумайтесь, второе место после города-курорта, хотя химические заводы не снизили объем производства, а завод "Каучук" нарастил мощность на 20% по сравнению с 1990 г.
Даже беглое знакомство со Стерлитамаком во время экскурсии оставило впечатление чистоты и ухоженности города. Участники конференции отметили незабываемое гостеприимство оргкомитета, внимание и заботу персонала профилактория "Ольховка", замечательные экскурсии в горы "Шихан" и центр мусульманской религии в Уфе.
Много было сказано теплых слов благодарности на самой конференции и хотелось бы еще раз поблагодарить спонсоров за ощутимую финансовую поддержку: Российский фонд фундаментальных исследований, Министерство промышленности, науки и технологий Российской федерации, ЗАО "Каустик" и ЗАО "Каучук".
Е.З. Голосман
НИАП,НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Новомосковск
IV Российской конференции "Научные основы приготовления и технологии катализаторов"
и III Российской конференции "Проблемы дезактивации катализаторов"
28.08 - 01.09.2000, гор. Стерлитамак
1. Состав участников конференции. Общие сведения.
В период с 28.08. по 01.09.2000 в г. Стерлитамак проведены совмещенные по времени IV Российская конференция "Научные основы приготовления и технологии катализаторов" и III Российская конференция "Проблемы дезактивации катализаторов". Конференции проведены с участием ученых стран СНГ.
Конференции организованы по инициативе Института катализа СО РАН (г.Новосибирск) и Института нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН (г.Уфа) при поддержке Академии наук Республики Башкортостан, Кабинета министров Республики Башкортостан, Российского фонда фундаментальных исследований, Министерства промышленности, науки и технологий Российской федерации, Научного совета по катализу РАН, ЗАО "Каустик" и ЗАО "Каучук" (г. Стерлитамак).,
В работе конференций приняло участие 140 ученых и инженеров.
На конференциях было представлено 20 пленарных лекций и 87 устных докладов от 16 академических, 13 отраслевых институтов и 12 университетов из 19 городов России. От ученых стран ближнего зарубежья (СНГ) было представлено 9 докладов.
2. Оценка состояния работ по проблемам, рассмотренным на конференциях.
На настоящих конференциях рассмотрены результаты фундаментальных исследований и работ по созданию на их основе новых промышленных отечественных катализаторов за период 1996-2000 гг.
Участники конференции еще раз отметили, что катализ оказывает решающее влияние на состояние топливно-энергетического, нефтеперерабатывающего и химического комплексов. Научно-технический уровень промышленных технологий, основанных на каталитических процессах - один из основных показателей экономической безопасности России.
Катализаторы определяют качество продукции, уровень энергозатрат и капиталовложений, возможность использования того или иного вида сырья, экологические показатели технологий и др.
Поставки катализаторов позволяют практически полностью контролировать все производства, основанные на их применении, определяют устойчивое развитие экономики страны.
В пленарных лекциях и устных докладах были рассмотрены три направления фундаментальных исследований в области катализа:
По первому направлению выделяются исследования, связанные с новыми методами синтеза и приготовления катализаторов, в том числе:
Примеры некоторых разработок гетерогенных катализаторов приведены ниже.
По второму направлению конференция отметила высокий уровень фундаментальных исследований, выполняемых в институтах и научных школах Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Черноголовки, Уфы.
Развиты новые направления тонкого органического синтеза различных химических и нефтехимических продуктов. Проведены исследования по разработке катализаторов, моделирующих ферменты, по иммобилизации металлокомплексных катализаторов на полимерных матрицах, по катализаторам получения моно- и дикарбоновых кислот, спиртов, фенолов, аминов, диаминов. Найдены катализаторы для селективной функционализации углеводородов с получением кислород- и хлорсодержащих продуктов.
Развиваются исследования по созданию катализаторов и каталитических процессов с использованием возобновляемого и природного сырья, включая малые молекулы (Н2О, N2, NH3, CO, CO2, N2O, NO), природный газ и целлюлозу. Решаются экологические проблемы.
Участники конференции считают первый опыт проведения совместной конференции с участием специалистов гомогенного и гетерогенного катализа успешным и рекомендуют Оргкомитету будущей конференции принять такую же форму ее проведения.
По третьему направлению (дезактивация катализаторов) участники конференции еще раз отметили, что дезактивация катализаторов - одна из проблем промышленного катализа.
Ежегодно промышленность развитых стран производит многие сотни тысяч тонн катализаторов только из-за ограниченного срока их службы, необратимого отравления, разрушения, потери активности и селективности. Сама по себе нестабильная или периодическая (с регенерацией) работа катализаторов приводит к резкому увеличению капиталовложения, энергозатрат и удорожанию продукции.
В индустриально развитых странах конференции по проблемам дезактивации катализаторов проходят регулярно раз в 1-2 года.
На данной конференции заслушан ряд докладов о способах стабилизации работы промышленных катализаторов.
Важной задачей, решение которой способствовало бы ускорению решения проблемы в целом, является разработка методов и методик быстрого испытания катализаторов при их дезактивации и оценки их стабильности.
Целесообразно в учебные программы по катализу в ВУЗах внести раздел по теории и практике явлений дезактивации катализаторов.
В последние годы прошли опытно-промышленные испытания и реализованы в химической и нефтехимической промышленности ряд катализаторов, носителей и адсорбентов. Ниже перечислены основные организации-разработчики, указаны марки катализаторов и процессы, где они используются.
ОАО НИИ "Ярсинтез", г.Ярославль
АООТ "ВНИИНЕФТЕХИМ", г.Санкт-Петербург
Внедрены в промышленность:
Разработки, готовые к внедрению:
ОАО "НПП НЕФТЕХИМ", г.Краснодар
Внедрен в промышленность:
Катализатор риформинга бензинов REF-23.
Готовы к внедрению:
ООО НВУ "КАТАЛИЗ", г.Екатеринбург
(совместно с ОАО "Елизаветинский опытный завод")
Новомосковский Институт азотной промышленности, г.Новомосковск
Казанский государственный технологический университет, г.Казань
(совместно с НЗК, г.Новокуйбышевск и ОАО "Нижнекамскнефтехим")
Катализатор дегидратации метилфенилкарбинола в стирол.
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г.Новосибирск
ЗАО "Уралтехногенмет" и ЗАО "Щелковский катализаторный завод"
Катализаторы производства серной кислоты и серы:
СВД (КД), СВНТ, СВД (К-Д, К), ИКА-1-6.
ЗАО "Щелковский катализаторный завод", г. Щелково
ОАО "Салаватнефтеоргсинтез", г.Салават
Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН, г. Уфа
ГУП НИИ "Синтез" с КБ, г.Москва
Разработаны две технологии приготовления микросферического медьсодержащего катализатора окислительного хлорирования этилена для ЗАО "Каустик", г.Стерлитамак.
3. Оценка состояния производства отечественных катализаторов.
При всех положительных сдвигах в части разработки отечественных катализаторов следует отметить, что основные положения "Декларации участников 3-ей конференции по научным основам приготовления и технологии катализаторов" (май 1996 г., г.Ярославль) на сегодня остаются в силе.
За последние 10 лет объем отечественного производства катализаторов снизился и в настоящее время составляет 10-25% от уровня начала 90-х годов. Основными причинами резкого падения производства катализаторов являются:
4. Решение участников конференций, проведенных в период 29.08.-1.09. 2000 г.
Рекомендуемые меры и мероприятия по подъему отечественных производств катализаторов:
Сопредседатели Конференции:
Член-корреспондент РАН,
Р.А. Буянов
Член-корреспондент РАН,
академик АН РБ,
У.М. Джемилев
От редакции Каталитического бюллетеня
Журнал "Кинетика и катализ" в статье И.И. Моисеева "Катализ в России" N5, т. 40, 1999) знакомит читателей с некоторыми именами известных российских ученых, внесших заметный вклад в развитие науки о катализе.
Было бы не верно и не справедливо забывать при этом о тех наших ученых и инженерах, которые внесли свой неоценимый вклад в становление отечественной химической промышленности.
Публикуемый материал не претендуют на полноту, однако является не только данью памяти, но и напоминанием о нашей ответственности за развитие отечественных отраслей химической промышленности.
Предлагаемая статья охватывает период до начала 60-х годов, т.е. до появления наиболее активно действовавших в последующие десятилетия отечественных организаций и среди них самой крупной, специализирующейся в области катализа, организации - Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН.
При обсуждении проблем катализа и химической технологии целесообразно оглянуться назад. Особый вклад в развитие основ химической технологии на рубеже XIX - XX веков внесли Д.И. Менделеев и А.К. Крупский, который в 1909 году опубликовал "Начальные главы учения о проектировании в химической технологии". Идеи А.К. Крупского были развиты в Петроградском технологическом институте Д.П. Коноваловым, а впоследствии Л.Ф. Фокиным и К.Ф. Павловым. Тесная связь науки с промышленностью и опора на химию и физическую химию являются славной традицией русских ученых в развитии катализа и химической технологии на протяжении 150 лет.
История становления промышленного катализа и технологии каталитических процессов чрезвычайно сложна. Развитие катализа связано со многими процессами, используемыми химическими отраслями промышленности, и с разнообразными научными подходами. Трудно выяснить истину о развитии идей, т.к. сложно до конца проникнуться научными взглядами прошлого, отделенного от более позднего понимания основных явлений и понятий. Кроме того, научные статьи обычно пишутся не так, как делались сами исследования и как развивались промышленные каталитические процессы, а само рассмотрение прошлого и настоящего катализа зависит от взглядов автора на будущее и от целей, преследуемых им в настоящем. История катализа и технологии каталитических процессов в России создавалась многими учеными и инженерами-технологами, благодаря которым стало возможным развитие каталитических производств страны.
Творческая деятельность поколения ученых до Великой Отечественной войны относится к периоду, когда бурный темп научно-технического прогресса страны привлек в науку, особенно в ее естественные и инженерно-технические области, много талантливой молодежи. Это поколение ученых обеспечивало армию химическими продуктами, содействуя Победе в Великой Отечественной войне.
В послевоенный период, несмотря на значительные потери, ученые решили каталитические задачи новой техники и содействовали восстановлению химической промышленности. Следующее поколение, поколение 1960-1975 годов, опираясь на решения руководства страны, принятые в 1958-61 годах по развитию химии и химической промышленности, создало в СССР высокоразвитую химическую промышленность. Особенно бурно химическая промышленность росла в 1966-1980 годы. Объем ее продукции вырос почти в 4 раза, а среднегодовые темпы прироста составляли 9.5%. Промышленность стала мощной современной индустрией, состоящей из ряда совершенных, по меркам того времени, каталитических процессов и производств. По общему выпуску химических продуктов промышленность СССР занимала второе место в мире, а по производству удобрений заняло первое место.
Перед современным поколением ученых-каталитиков стоит задача создания высококонкурентных каталитических промышленных процессов для восстановления утерянных позиций в мире.
История катализа и технологий каталитических процессов, как и истории развития многих иных научных представлений, не была чисто поступательным процессом. На этом пути было много ошибок и заблуждений. История катализа сводится не только к описанию уже пройденного пути, но и к его осмысливанию.
Необходимость уложиться в ограниченном объеме статьи, делает мою и без того нелегкую задачу еще более трудной. Приходится отказываться от детального анализа научного и педагогического наследия ряда крупнейших специалистов в области катализа. Надеюсь, что неизбежные пробелы, которые я вынужден допустить, будут восполнены в дальнейшем другими публикациями по истории промышленного катализа.
На рубеже XIX и XX веков исследования в области катализа и химической технологии проводил профессор Технологического института в Петербурге А.К. Крупский. Он принадлежал к категории русских ученых, которые стремились как можно теснее связать теорию с практикой. Особенно велики его заслуги в области технологии производства соды и серной кислоты. Кроме того, он первым провозгласил химию и физическую химию теоретической основой химической технологии.
В 1896 году на Тентелевском заводе в Петербурге в эксплуатацию была введена первая промышленная установка контактного метода производства серной кислоты. А в 1913 году на этом заводе работало уже 6 контактных систем на платиновых катализаторах с производительностью до 5000 тонн моногидрата в год каждая. Мощность контактного аппарата составляла 12 тонн моногидрата в сутки. Для того времени эти аппараты были лучшими в мире. Всего было построено 64 установки, и к 1916 году 30 таких установок уже работало в других странах.
Состояние каталитических производств органических веществ в дореволюционной России не отвечало уровню развития русской химической науки, которая по своему времени была одной из самых передовых в мире. Так, Н.Н. Зининым была открыта реакция получения анилина восстановлением нитробензола. А.М. Бутлеров разработал методы гидратации олефинов в спирты и других процессов органического катализа, которые впоследствии легли в основу важных промышленных процессов. Профессором Петербургского лесного института М.Г. Кучеровым была открыта реакция гидратации ацетилена под воздействием солей ртути. Эту реакцию в течение многих лет использовали для промышленного получения уксусного альдегида и уксусной кислоты из него.
В 1908 году Е.И. Орлов завершил детальные исследования каталитического окисления спиртов в альдегиды и осуществил каталитический синтез этилена из CO и H2. В 1909 году под его руководством был построен первый в России завод по производству формалина, техно-экономические показатели которого в то время были лучшими в мире.
Основополагающее влияние на формирование химической технологии как науки, опирающейся на математику, физику и инженерно-технические науки, оказал профессор МВТУ (1911-1913гг), а затем Московского химико-технологического института им. Д.И. Менделеева Н.А. Тищенко. С 1923 года Н.А. Тищенко был ректором МХТИ.
Под влиянием академика В.Н. Ипатьева талантливые инженеры Н.М. Кулепетов и И.И. Андреев во время первой мировой войны в 1915-1916 годах создали первый русский завод азотной кислоты. Строительство этого завода в Макеевке (Донбасс) является крупным событием в истории химической технологии и промышленности. В короткое время инженеры изучили процесс окисления аммиака кислородом воздуха в присутствии платинового катализатора в лаборатории и в полузаводском масштабе и, наконец, построили завод азотной кислоты мощностью 10000 тысяч тонн в год. Выход азотной кислоты на этом заводе составил 93-97%. В это время в Европе только приступали к изучению этого процесса. Имена Н.М. Кулепетова и И.И. Андреева занимают надлежащее место в истории русской химической промышленности, и разработанный ими процесс служит достойным памятником их творческой деятельности на благо нашей страны. В 1943-1945 годах в ГИАПе был разработан тройной платино-родиево-палладиевый катализатор, который обеспечивал более высокий выход окиси азота по сравнению с бинарным платино-родиевым катализатором. В 1950-55 годах в НИФХИ им. Л.Я. Карпова М.И. Темкиным был разработан катализатор на основе окиси кобальта, также обеспечивающий высокий выход окиси азота. В 1956 году был разработан и внедрен в промышленность двухступенчатый процесс окисления аммиака с применением комбинированного катализатора, состоящего из 3-х платиновых сеток (первая ступень) и неплатиновой части (вторая ступень).
Основоположником гетерогенного катализа органических реакций является академик В.Н. Ипатьев. До него эта область систематически не изучалась. Исследования В.Н. Ипатьева осуществлялись в широком интервале давлений (до 1000 атмосфер) и одновременно при достаточно высоких температурах (до 500oС). В 1928 году В.Н. Ипатьевым был организован Государственный институт высоких давлений (ГИВД). В.Н. Ипатьев оказал фундаментальное влияние на создание в СССР школы по органическому промышленному катализу. После эмиграции в США он создал целый ряд промышленных каталитических процессов нефтехимии и стал основателем многих нефтехимических производств.
Исключительно большую роль в области взаимных превращений углеводородов различных классов сыграли обширные исследования академика Н.Д. Зелинского. Разработанные им каталитические процессы переработки нефти получили впоследствии широкое распространение в промышленности. Предложенный Н.Д. Зелинским никелевый катализатор нашел широчайшее применение в промышленных процессах гидрогенизации и дегидрогенизации.
Первые исследования процесса гидратации этилена сернокислотным методом были проведены в 1930 году в АЗНИИ (Азербайджанский научно-исследовательский институт). На основании работ М.А. Далина и В.С. Гутыри в 1936 году в Баку был построен опытный завод синтетического спирта.
К тридцатым годам относится также и начало разработки способа прямой гидратации зтилена на фосфорнокислом катализаторе в Государственном институте высоких давлений (ГИВД). Опытная установка была построена в 1948 году на Бакинском опытном заводе, а в 1956 году была введена в действие первая очередь Уфимского завода синтетического спирта. В дальнейшем производство синтетического спирта организуется в Орске, Уфе, Новокуйбышевске и других городах.
Большое значение имел каталитический синтез диеновых углеводородов. В 1928 году академик С.В. Лебедев разработал способ получения дивинила на двухкомпонентном катализаторе, позволяющем совмещать дегидрирование этанола с дегидратацией. Этот процесс был положен в основу производства синтетического каучука. Полимеризация дивинила осуществлялась в присутствии металлического натрия.
В 1931 году на Рубежанском химическом комбинате впервые в нашей стране было организовано производство фталевого ангидрида из нафталина на ванадиевых катализаторах. На этом же заводе и для этого же процесса в 1965 году был впервые введен в эксплуатацию контактный аппарат с организованным взвешенным слоем катализатора.
В 1932 году на основе работ профессора Н.Ф. Юшкевича в Московском химико-технологическом институте имени Д.И. Менделеева был создан промышленный ванадиевый катализатор для окисления SO2 в SO3 в производстве серной кислоты. Впервые он был загружен в контактные аппараты Владимирского и Дорогомиловского заводов в Москве. *)
*) Примечание редакции:
Примерно в это же время в Одесском химико-радиологическом институте под руководством Г.К. Борескова был разработан новый высокоэффективный катализатор сложного состава – БАВ (барий-алюмо-ванадиевый).
В сентябре 1932 года на Константиновском химическом заводе (Донбасс) состоялся пуск промышленного контактного аппарата на БАВ катализаторе. В конце 30-х годов на катализатор БАВ перешли все заводы страны, выпускающие серную кислоту контактным способом.
В 1932 году на основе работ профессора Н.Ф. Юшкевича было создано производство серы из двуокиси серы с использованием ряда каталитических процессов. По этому способу в 1941-1943 годах в Германии было построено 2 завода получения серы. Н.Ф. Юшкевичем были разработаны также катализаторы для азотной промышленности.
В 1934 году на Новомосковском химическом комбинате были пущены два агрегата синтеза метанола производительностью 4-5 тысяч тонн метанола в год. Для разработки этого технологического процесса и используемого в нем цинк-хромового катализатора большое значение имели исследования, проведенные в ГИВД'е под руководством Б.Н. Долгова.
Основным источником удовлетворения потребности в ароматических углеводородах являются процессы каталитической дегидроциклизации и ароматизации углеводородного сырья, иначе называемые процессами каталитического риформинга. Научные основы этих важнейших для промышленности каталитических реакций были заложены в работах академиков В.Н. Ипатьева и Н.Д. Зелинского. В 1936 году Н.Д. Зелинский, Б.А. Казанский и А.Ф. Платэ открыли дегидроциклизацию алканов и их ароматизацию на Pt или Cr2O3 в толуол и другие алкилароматические соединения. Эти работы легли в основу важнейшего нефтехимического каталитического процесса риформинга.
Еще А.Е. Фаворским был предложен метод получения изопрена, исходя из ацетилена и ацетона с последующим гидрированием образующегося диметилацетиленилкарбинола до диметилвинил-карбинола и дегидратацией последнего в изопрен. Этот метод в дальнейшем был существенно усовершенствован И.Н. Назаровым. Начатые в 1944 году исследования М.И. Фарберова и М.Н. Немцова привели к разработке способа получения изопрена из изобутилена и формальдегида с последующим каталитическим расщеплением диметилдиоксана с образованием изопрена.
Начатые в 1939 году П.Г. Сергеевым с сотрудниками исследования по каталитическому окислению изопропилбензола привели к разработке принципиально нового способа получения фенола и ацетона из бензола и пропилена. Первый крупный завод, использующий этот способ, был пущен в эксплуатацию в нашей стране в 1949 году.
В результате экспериментальных работ П.В. Зимакова и др. в 1938-1942 годах был разработан метод получения окиси этилена прямым окислением этилена на серебряном катализаторе, и построен завод для реализации этого процесса.
В связи с созданием в нашей стране атомной промышленности в 40-х годах возникли задачи промышленного производства тяжелой воды электролизом воды в сочетании с каталитическим изотопным обменом между водой и водородом. В период с 1950 по 1953 г. была разработана технология и построен промышленный комплекс получения дейтерия методом ректификации жидкого водорода. Для реализации этого проекта потребовалось решение многих сложнейших вопросов. В частности, был разработан метод тонкой каталитической очистки водорода от кислорода до содержания кислорода 10-10 доли. За эту работу Л.А. Костандову, Р.А. Буянову, И.И. Гельперину, М.Г. Слинько и др. в 1960 году была присуждена Ленинская премия. Каталитическая очистка от гремучей смеси широко использовалась для обеспечения безопасной устойчивой работы многих ядерных установок в нашей стране.
В химической, металлургической, электротехнической, оборонной и других отраслях промышленности быстро возрастала потребность в газах (водороде, азоте, аргоне, гелие), достаточно полно очищенных от кислорода. Для этих целей в НИФХИ им. Л.Я. Карпова был создан специальный катализатор и разработан метод каталитической очистки. Аналогичным путем проводилась очистка кислорода от примеси водорода.
В начале пятидесятых годов в НИИ мономеров синтетического каучука, Институте нефтехимических процессов АН АзССР, Гипрокаучуке разработали двухстадийный процесс получения дивинила из бутана. На первой стадии бутан дегидрировался до бутиленов в реакторах с псевдоожиженным слоем алюмохромового катализатора, вторая стадия - дегидрирование бутиленов - производилась в адиабатических реакторах при низком парциальном давлении бутиленов. Аналогично в 1964 году были введены цеха получения изопрена также путем двухстадийного дегидрирования изопентана в изоамилены и затем в изопрен.
В 50-х годах большой интерес представлял разработанный А.Н. Башкировым с сотрудниками в Институте нефти АН СССР новый метод синтеза высших спиртов жирного ряда прямым окислением парафиновых углеводородов в присутствии борной кислоты. Этот метод был внедрен в промышленность.
В эти же годы в СССР во Всесоюзном научно-исследовательском институте нефтехимических процессов Д.М. Рудковским и в ГИАПе М.А. Силинг разрабатывался процесс оксосинтеза. Этот процесс также был освоен промышленностью.
В таблице 1 приведены годы появления важнейших промышленных каталитических процессов XX века. В таблице 2 перечисляются каталитические процессы, внедрение в промышленность которых ожидается в XXI веке.
Таблица 1
Годы внедрения основных промышленных каталитических процессов в XX веке в мире
| 1896 г | Тентелевская контактная система получения H2SO4 |
| 1908 г | Окисление спиртов в альдегиды |
| 1910 г | Синтез NH3 |
| 1914 г | Получение формальдегида |
| 1916 г | Окисление NH3 до NO |
| 1920 г | Синтез метанола |
| Синтез Фишера-Тропша | |
| 1925 г | Ацетальдегид из C2H2 |
| 1930 г | Каталитический крекинг |
| Полиэтилен (ICI) низкой плотности | |
| Окисление бензола в малеиновый ангидрид | |
| 1932 г | Бутадиен из C2H5OH |
| Окись этилена из C2H4 | |
| Контактное производство H2SO4 на ванадиевых катализаторах | |
| Производство серы из SO2 | |
| 1934 г | Бензин из угля |
| 1935 г | Поливинилхлорид |
| 1939 г | Кинетика реакции синтеза NH3 |
| 1940 г | Окисление циклогексана (найлон 66) |
| 1942 г | Каталитический риформинг |
| 1948 г | Получение тяжелой воды |
| Кумольный метод получения фенола и ацетона | |
| 1949 г | Каталитическая очистка Ar, He, N2, H2 |
| 1950 г | Полиэтилен высокой плотности (катализаторы Циглера-Натта) |
| Полибутадиен (катализаторы Циглера-Натта) | |
| Гидродесульфуризация | |
| 1952 г | Фталевый ангидрид из нафталина |
| 1954 г | Полипропилен |
| 1955 г | Синтез ацетальдегида окислением этилена на PdCl2/CuCl2 |
| Стереоспецифическая полимеризация | |
| 1958 г | Окисление метанола в формальдегид на железо-молибденовом катализаторе |
| 1960 г | Малеиновый ангидрид из C2H8 |
| Гидродесульфуризация | |
| Акролеин из C3H6 | |
| Окислительный аммонолиз C3H6 | |
| 1963 г | Окислительное хлорирование этилена |
| 1964 г | Фталевый ангидрид из орто-ксилола |
| 1965 г | Гидрокрекинг и гидрообработка |
| 1970 г | Получение CH3OH при низком давлении |
| Очистка выхлопных газов двигателей | |
| Гидроизомеризация на Pt/цеолитах | |
| Дегидрирование изопентана в изоамилены | |
| Дегидрирование изоамиленов в изопрен | |
| Тримеризация хлорциана в циапурхлорид на активированном угле | |
| Совместное получение оксида пропилена и стирола из этилбензола и пропилена | |
| Уксусная кислота из CH3OH на Rh катализаторах (Monsanto) | |
| 1980 г | Этилбензол из C6H6 и C2H4 |
| Бензин из CH3OH (Мobil) | |
| Очистка от NO аммиаком | |
| Винилацетат (C2H4 + CH3COOH) | |
| Окислительное дегидрирование бутиленов | |
| 1984 г | Малеиновый ангидрид из бутана |
| Оксид пропилена из C3H6 и H2O2 | |
| 1985 г | Очистка газов от органических соединений |
| Тетрагидрофуран из малеинового ангидрида | |
| 1986 г | Тетрабутиламин из изобутена и NH3 |
| Гидрохинон и катехол из фенола и H2O2 | |
| Уксусный ангидрид из метилацетата и CO | |
| 1988 г | Этаноламины из C2H4O и NH3 |
| 1989 г | Метакриловая кислота из C2H4, CO, H2 |
| Этилбензол из C6H6 и C2H5OH | |
| 1990 г | Малеиновый ангидрид из бутана с циркуляцией катализатора |
| 1994 г | Циклогексанон-оксим из циклогексанона, NH3, H2O2 |
| 1996 г | Окисление углеводородов закисью азота |
| 1997г | Уксусная кислота из этилена |
Таблица 2
Промышленные каталитические процессы, появление которых ожидается в XXI веке
| C6H6 + O2 ® Фенол |
| CH4 + O2 ® Метанол |
| CH4 + O2 ® Синтез-газ |
| C3H6 + O2 ® Окись пропилена |
| NH3 + O2 ® Гидроксиламин |
| 2NO ® N2 + O2 |
| C6H6 + NH3 ® Анилин |
| Стирол через димеризацию бутадиена |
| Стирол из толуола |
| Этиленгликоль посредством прямой гидратации C2H4 |
| Фенол из толуола |
| Ацетон окислением пропилена |
| Ацетальдегид из этана |
| Акролеин из пропана |
| Уксусная кислота из метанола |
| Синтез H2O2 из элементов |
Большинство процессов после их первого внедрения непрерывно совершенствовалось. Особенно поучительна история развития каталитического крекинга - процесса глубокой переработки тяжелого нефтяного сырья с целью производства высокооктанового бензина. Здесь увеличение единичной мощности сочеталось с коренным усовершенствованием технологии процесса. Это единственное из каталитических производств, где активность катализатора за прошедшие 40 лет возросла в 300 раз, а выход бензина увеличился от 25-30% до 40-50%, что позволило преодолеть трудности увеличения мощности единичных установок от 50 тысяч тонн в год до 2-2.5 млн тонн в год, т.е. в 200 раз (см. таблицу 3). С изменением активности катализатора изменяются конструкции реактора и требования к кинетике реакции. Важнейшим событием в усовершенствовании промышленного крекинг-процесса стало использование цеолитов как твердых кислотных катализаторов. Непрерывно улучшался промышленный процесс получения окиси этилена прямым окислением этилена. С 1960 года до настоящего времени избирательность этого процесса возросла от 60 до 85%.
Таблица 3
Эволюция процесса каталитического крекинга газойля
| Тип аппарата | Неподвижный слой | Движущийся слой | Взвешенный слой | Восходящий поток | |
| Катализатор | аморфный | аморфный | аморфный | цеолитсодержащий катализатор | цеолитсодержащий катализатор |
| Время в реакторе, минуты | 15-20 | 15-30 | 1-8 | 0.5-1 | 0.05 |
| Время в регенераторе,минуты | 40-80 | 80-90 | 60-70 | 40-60 | 30-40 |
| Мощность установки, тысяч тонн/год | 50-100 | 250-450 | 1200 | 1200 | 2500 |
| Выход бензина, % вес. | 20-25 | 30-37 | 28-30 | 31-42 | 45-55 |
Технология аммиачного синтеза отражает научно-технический уровень промышленности страны в целом. Эта технология непрерывно улучшалась, опираясь на достижения аппаратуростроения, машиностроения, энергетики, электроники, совершенствования катализаторов и химико-технологических процессов разделения и очистки. При этом из области чисто химической технологии аммиачный процесс перешел в разряд энерго-технологического комплекса. Интенсивности некоторых промышленных процессов приведены в таблице 4.
Таблица 4
Интенсивность некоторых современных промышленных каталитических процессов
| Интенсивность | |||
| тонн/м3 реактора в сутки | тонн/м3 реактора в год | ||
| Синтез аммиака при 300 атм | 40 | 12000 | |
| Окисление метанола в формальдегид | 18 | 5400 | |
| Синтез метанола при 250 атм | 38 | 11400 | |
| Синтез метанола при 50 атм | 9 | 2700 | |
| Синтез винилацетата из этилена | 6 | 1800 | |
| Окисление о-ксилола | 4.8 | 1440 | |
| Окисление SO2, полученного из S | 4.8 | 1440 | |
| Окисление SO2, полученного из FeS2 | 3.7 | 1100 | |
| Окисление C2H4 в C2H4O | 3 5 | ~1200 | |
| Окисление C3H6 в акролеин | 2.5 | 750 | |
| Окисление нафталина во фталевый ангидрид | 2.5 | 750 | |
| Синтез винилхлорида | 1 ¸ 3.4 | 600 | |
| Окислительный аммонолиз C3H6 | 1.5 | 450 | |
| Окисление C6H6 до малеинового ангидрида | 0.7 | 210 | |
| Окислительный аммонолиз ароматических соединений | 3.6 | 1080 | |
| Анилин из нитробензола | 5 | 1500 | |
| Крекинг | Восходящий поток | 333 | 100 000 |
| Взвешенный слой | 100 | 30 000 | |
| Дегидратация метанола в диметиловый эфир (ДМЭ) | 66 | 20 000 | |
| Получение бензина из ДМЭ | 8.3 | 2500 | |
| Полимеризация винилхлорида | 0.5 | 200 | |
| Получение этилбензола | 13 | 4000 | |
| Получение кумола | 26 | 8000 | |
В настоящем весьма кратком обзоре рассмотрена лишь небольшая часть каталитических процессов, освоенных химической промышленностью, и совсем не затронуты значительные достижения в области нефтеперерабатывающей промышленности (крекинг, риформинг, гидроочистка). Не отражен процесс в области катализаторов синтеза углеводородов из CO и H2, а также многие другие каталитические процессы, используемые в промышленной практике, такие как каталитическая очистка выхлопных газов двигателей, окислительное дегидрирование, окислительное хлорирование, окислительный аммонолиз, каталитические процессы превращения CH4 и другие. Без сомнения, необходимо дальнейшее изучение и освещение истории промышленных каталитических процессов.
Предлагаем читателям Каталитического бюллетеня выдержки из недавней статьи известного американского химика-каталитика Стефена Дж. Липпарда из Массачусетского технологического института (в переводе Н.С. Крыловой с научным редактированием В.Л. Кузнецова), которая, без сомнения, должна привлечь внимание химиков, интересующихся наиболее значимыми проблемами нашей отрасли знания.
Университеты ищут источники пополнения своих денежных фондов по всей стране. Наиболее успешным университетам удается убедить бывших студентов и других потенциальных спонсоров, что их деньги пойдут на благое дело - на новое оборудование, программы, оплату профессоров, преподавательские гранты и даже на спортивные тренажеры. Когда Массачусетский технологический институт (МТИ) начал свою нынешнюю кампанию по привлечению полутора миллиардов долларов, Президент МТИ Чарльз М. Вест обратился к руководителям факультетов Института с просьбой привести доводы в пользу своих дисциплин. Стефен Дж. Липпард, профессор химии по гранту Артура Амоса Нойеса и заведующий кафедрой химии МТИ, подготовил следующий "список пожеланий", который представлен здесь в разделе перспектив химии и химической технологии. Формулируя свои доводы в пользу поддержки химии, Липпард опирается на мнения, собранные в сообществе химиков, и с благодарностью отмечает вклад других ученых в формирование идей, изложенных в данном сообщении. Липпард отмечает, что список пожеланий не носит исчерпывающего характера, в него можно было бы включить и другие достойные цели. Однако, по его словам, достижение уже одной или нескольких целей из списка пожеланий позволило бы химикам внести заметный вклад в улучшение условий жизни человека. Подобное улучшение можно описать в терминах сопутствующего "списка фантазий". Три таких примера приводятся в книге научного сотрудника МТИ Фелиции Френкель "На поверхности вещей: образы необычного в науке" (Кроникл Букс, 1997), написанной в соавторстве с профессором химии Гарвардского университета Джорджем М. Уайтсайдсом.
Представьте мосты, которые не ржавеют. Этого можно достичь, если мы полностью поймем химию интерфейсов. Здесь имеется в виду интерфейс между железом в стали и газами в атмосфере. Получив такое понимание, мы могли бы создать ингибиторы коррозии для покрытия поверхностей мостов и предотвратить ржавление.
Представьте современный Рим, Бангкок и Лос-Анджелес без загрязненного воздуха и с водопроводной водой, которую приятно пить. Эта цель достижима, если мы научимся проводить химические реакции без растворителей и отходов, от которых в конце приходится избавляться, если у нас будут самокорректирующиеся реакции, и если мы используем наши знания о катализе для создания экономичной топливной ячейки.
Представьте, что можно получить полную картину состояния здоровья человека по капле его крови. Эта и другие диагностические задачи станут осуществимы, если у нас будут рецепторы для связывания отдельных лигандов, таких как компоненты крови, относящихся к болезненным состояниям, привязанные к квантовым точкам. Квантовые точки представляют собой домены (наночастицы) между молекулярным и твердым состояниями. Устройство может излучать свет с определенной длиной волны при связывании определенных веществ.
Химия - это наука, которая исследует природу материи и воздействует на нее на молекулярном уровне. Химики изучают окружающий мир, но, подобно художникам, они также создают новые молекулы с необычными свойствами. Поскольку самые мощные микроскопы пока не способны показать молекулы в движении, химики должны применять непрямые методы для выявления перемещений, происходящих в ходе химических реакций. При взаимодействии молекул, которое приводит к образованию агрегатов, в том числе и твердых тел, выделяются вещества, передающие свойства таких агрегатов функционально полезным материалам. Поскольку человеческое воображение не имеет границ, химия как наука никогда не сможет получить окончательного завершения.
В начале 21-го века в химии происходит тихая революция. Тихая в том смысле, что в научной среде она не полностью осознается, революционность же состоит в том, что старые парадигмы уступают место новым принципам. В качестве молекулярных кинематографистов и креативных художников химики сегодня предвидят новый набор "великих задач", осуществление которых радикально изменит вклад химии в общее развитие науки. Цель данного сообщения - представить в виде списка пожеланий некоторые из этих воодушевляющих задач.
Мы не пытались наметить потенциальные приложения вышеизложенного к таким областям как химическая технология, наука о материи, нейрология, физика, биология, экология, информационная технология или биотехнология, которые традиционно подпитываются достижениями фундаментальной химии. Мы уверены, что наши коллеги, работающие в этих областях, смогут сами установить необходимые связи.
THE WOLF FOUNDATION 2001 PRIZE IN CHEMISTRY
The Prize Committee for Chemistry has unanimously decided that the Prize for 2001 be jointly awarded to
| Henri B. Kagan | Ryoji Noyori | K. Barry Sharpless |
| University of Paris-South | Nagoya University | Scripps Research Institute |
| Paris, France | Nagoya, Japan | La Jolla, California, USA |
for their pioneering, creative and crucial work in developing asymmetric catalysis for the synthesis of chiral molecules, greatly increasing mankind's ability to create new products of fundamental and practical importance.
H. B. Kagan (born 1930, France) , R. Noyori (born 1938, Japan) and K. B. Sharpless (born 1941, USA), have independently made great advances in developing the ability to synthesize chiral molecules. They pioneered the use of chiral molecular metal complexes as catalysts in asymmetric synthesis. Minute amounts of such catalysts can enable the production of large amounts of desired products of controlled handedness. These catalysts can perform various molecular transformations in an asymmetric fashion, such as reduction, oxidation and isomerization, leading to a variety of useful chiral products.
The chiral synthetic advances made by these three scientists, working on three different continents but pursuing the same significant goals, are critical to pharmaceutical manufacturing and the preparation of a very large number of molecules of controlled handedness. Their pioneering work has revolutionized our understanding of asymmetric catalysis and provided the means for efficient industrial and laboratory preparations of important pharmaceutical products and fine chemicals needed for daily life.
* * * * *
The first example of asymmetric catalysis (cyclopropanation) by a well-defined metal (copper) complex was reported by Noyori in 1966. Although only a low enantiomeric excess was obtained, the result stimulated further research. In 1971, Kagan reported a breakthrough in catalytic enantioselectivity. Using a C2-symmetric ligand (DIOP) for the first time, he obtained a very high enantiomeric excess in alkene hydrogenation, catalyzed by a rhodium complex. Kagan's work had a strong influence on the course of research in the field of asymmetric catalysis, leading to the development of a variety of C2-symmetric ligands and stimulating the study of several important reactions, such as asymmetric hydrogenation, hydroformylation, hydrosilylation and allylic alkylation. In 1980, Noyori reported asymmetric catalysis, by complexes of a new diphosphine ligand, BINAP. Catalysis by ruthenium and rhodium complexes of this ligand, resulted in spectacular laboratory and commercial applications, in asymmetric hydrogenation and isomerization. In the same year, Sharpless reported a breakthrough in the important field of asymmetric oxidation. His general method for the highly enantioselective epoxidation of allylic alcohols catalyzed by a titanium complex, is of broad scope and is used routinely in synthesis. More recently, Sharpless developed another highly useful synthetic methodology, the asymmetric dihydroxylation of alkenes, catalyzed by an osmium complex.
January 2001
Professor Francisco Zaera is selected as the recipient of the 2001 American Chemical Society/ George A. Olah Award in Hydrocarbon or Petroleum Chemistry. This award recognizes Professor Zaera's many contributions to understanding the kinetics and mechanisms of surface chemical reactions that involve hydrocarbon and related transformations. This award was established in 1948 and has a long list of distinguished recipients, including John Bercaw, Bruce Gates, Edward Arnett, Cheves Walling, Robert Burwell, William Pryor, Paul Gassman, Andrew Streitwieser, George Olah, George Hammond, Robert Taft, George Pimentel, and Kenneth Pitzer. The criteria for the award include: "Special consideration shall be given to the independence of thought and the originality shown."
GABOR SOMORJAI NAMED
2000 PAULING AWARD MEDALIST
The American Chemical Society's Oregon, Portland, and Puget Sound Sections have named Gabor A. Somorjai the recipient of the 2000 Pauling Award. The award, which honors Linus Pauling, the 1954 Nobel Laureate in Chemistry and a native of the Pacific North-West, consists of a gold medal. Recipients are recognized for contributions to chemistry of national and international significance. Somorjai, a professor of chemistry at the University of California, Berkeley, will receive the award following a symposium entitled "Surface Science and Catalysis at the Frontiers of Chemistry", which will be held on Oct. 21 at Western Washington University, Bellingham.
Somorjai is known for his work in developing the molecular foundations of surface science, with particular emphasis on heterogeneous catalysis. In the mid-1960s, Somorjai used low-energy electron diffraction (LEED) to make the important discovery that clean Pt (100) surfaces reconstruct. In surface reconstruction, atoms at a surface assume positions different from what one would expect if the bulk structure of the material were abruptly terminated. Somorjai's proposal of clean-surface reconstruction for the Pt(100) single-crystal surface was controversial at the time, but since then many other surfaces have been observed to exhibit reconstruction and the phenomenon is no longer considered surprising.
Subsequent to the Pt (100) work, Somorjai used a variety of surface structural techniques to probe increasingly complex surfaces. Research in his laboratory included the first studies of adsorption on stepped surfaces, the first investigation of surface melting and freezing using LEED, the first surface structural studies of molecular crystals, and the first structural characterization of an adsorbed organic molecule using LEED.
In addition to his groundbreaking studies of surface structure, Somorjai developed the field in which model systems are used to probe heterogeneous catalysis reactions. Using molecular beam scattering methods, he directly showed that steps on platinum surfaces are essential for dissociation of hydrogen, a key process in many surface-catalyzed reactions. Somorjai also pioneered the use of single-crystal metal surfaces as model catalysts to investigate the kinetics and mechanisms of heterogeneous catalysis reactions.
His development of a high-pressure catalytic reactor that could be isolated from an ultrahigh vacuum allowed the use of electron spectroscopic techniques for characterizing single-crystal catalyst surfaces immediately before and after high-pressure experiments. This approach enables the correlation of the high-pressure kinetics of a catalytic reaction with the structural and compositional characterization of the single-crystal catalyst. Most recently, Somorjai has incorporated scanning tunneling microscopy and sum frequency generation into the wide array of techniques used in his laboratory to investigate surface.
Somorjai studied chemical engineering at Technical University, Budapest, receiving a BS degree in 1956. He then left Hungary to emigrate to the US, where he received a Ph.D. degree from UC Berkeley in 1959. Following that, he took a position with the solid-state materials group at IBM Research. In 1964, Somorjai accepted a faculty position in chemistry at Berkeley, where has been ever since. He has also been a principal investigator at Lawrence Berkeley National Laboratory since that time.
Somorjai has published more than 750 articles and has authored three textbooks. He serves on the editorial boards of 14 journals and is co-editor-in-chief of Catalysis Letters.
His extensive list of awards includes the Wolf Prize in Chemistry, the Von Hippel Award of the Materials Research Society, as well as ACS's Adamson, Debye, and Colloid & Surface Chemistry Awards and Award for Creative Research in Catalysis. Somorjai is a member of the National Academy of Sciences, a fellow of the American Association for the Advancement of Science, and an honorary member of the Hungarian Academy of Sciences.
August 21, 2000 C & EN
ACS Award for Creative Research in Homogeneous or Heterogeneous Catalysis
Sponsored by Shell Oil Foundation
Chemical engineering professor ALEXIS T. BELL of the University of California, Berkeley, is being honored for his research on relations between structures of catalysts and catalyst performance. He has advanced the understanding of how to design catalysts of high efficiency and selectivity.
A vice president of research and development at one chemical company says of him: "Alex is one of the few catalyst researchers in the world whose work successfully encompasses the whole range of techniques and considerations from molecular-level theory through surface science to kinetics, transport-coupled kinetics, and reactor-level performance, including transient catalytic behavior. His accomplishments toward the development of fundamental understanding and methodology toward the rational design of heterogeneous catalysts are unique and of major importance. In fact, Alex is perhaps one of the three leading researchers in heterogeneous catalysis today.
Bell's achievements are in the four areas of elucidation of reaction mechanisms, determination of structure-property relationships, mechanistic studies of zeolite synthesis, and development of theoretical techniques. In carrying out these studies, he has been a pioneer in the use of in situ infrared and Raman spectrophotometry and nuclear magnetic resonance.
In particular, in analyzing reaction mechanisms, he learned that zirconium oxide greatly improves the catalytic activity of copper supported on silica in the hy-drogenation of carbon monoxide or dioxide to methanol. The hydrogenation takes place on the surface of the zirconium oxide and not on the surface of silicon. Carbon monoxide is adsorbed onto zirconium oxide as a formate and carbon dioxide as a bicarbonate. Copper mediates dissociation of hydrogen to atoms, which perform the reduction. The product methoxide cleaves from the zirconium oxide by reductive elimination or hydrolysis.
Working with chemical engineering professor Enrique Iglesia of UC Berkeley on structure-property relationships, Bell found that vanadium oxide catalyzes dehydrogenation of propane by oxygen to propylene. Such a process would be greatly superior to steam cracking of paraffins as is done now. In this work, they get the optimum dispersion of vanadium oxide by supporting it on basic zirconium oxide rather than acidic silica. But zirconium oxide forms zirconium vanadate at high temperatures, which catalyzes combustion of propane and propylene. Their ongoing work is aimed at suppressing the combustion reaction.
In theoretical work with chemical engineering professors Doros Theodorou, now at the University of Petras in Greece, and Arup Chakraborty of UC Berkeley, Bell has derived what he calls a coarsegrained theory to predict diffusivity of long-chain hydrocarbons in zeolite. This treatment is superior to molecular dynamics simulations in predicting the dependence of diffusivity on the molecular weight of the hydrocarbon. The treatment successfully models the diffusivity as a function of the loading of the hydrocarbon and the strength and concentration of adsorption centers in the zeolite. Elsewhere, the collaborators have used quantum calculations to model the binding of protons and copper(I) and (II) ions to zeolite.
Bell was born in New York City in 1942. He received a bachelor's degree in chemical engineering from Massachusetts Institute of Technology in 1964 and a doctor of science degree in chemical engineering there in 1967. He joined the chemical engineering faculty of Berkeley in 1967 and has stayed there since. He served as chairman of the department of chemical engineering from 1981 to 1991 and as dean of the College of Chemistry from 1994 to 1999.
JANUARY 1, 2001 C&EN
В ФРГ образована структура ConNeCat, объединяющая химиков-каталитиков по инновационно-ориентированным направлениям катализа. Ниже мы приводим первое сообщение о создании этого нового объединения.
Competence Network Catalysis ConNeCat
About ConNeCat
The BMBF (German Federal Ministry for Education and Research) has started an initiative for the encouragement of innovation-oriented research in the field of catalysis in Germany. The Competence Network Catalysis ConNeCat was founded to close the gap between short term industrial R&D and basic research in universities and other research institutions. The BMBF supports ConNeCat in two ways: Firstly by financing an organizational framework: network costs including a secretariat, to improve dialogue and contact both between and within industry and non-industrial research facilities. Secondly by co-funding outstanding research projects (see below).
Tasks and aims
ConNeCat will assist in coordinating and optimising (pre-competitive) research in catalysis. The project's main tasks and aims are:
Structure and Activities
Management Board
Policy and strategy are set by a management board comprising 9 representatives of industry and non-industrial research institutions. In a consituent plenary meeting in May 2000 eight members were elected:
Prof. Keim (RWTH Aachen)
Prof. Emig (University of Erlangen-Nuneberg)
Prof. Muhler (Ruhr-University Bochum)
Prof. Weitkamp (University Stuttgart)
Prof. Schmidt (Sud Chemie, Bruckmuhl)
Dr. Prescher (Degussa-Huls AG, Hanau)
Dr. Caspary (Krupp Uhde GmbH, Dortmund)
Dr. Konig (Volkswagen AG, Wolfsburg)
(One industrial member not yet elected)
Membership in ConNeCat
Members of ConNeCat are industrial companies and non-industrial research institutes highly competent in the field of catalysis as well as companies applying catalysis. There is no personal membership. Members of ConNeCat should be resident in Germany.
Plenary Meetings - Status Quo
The plenary meetings take place at least once a year. They cover fundamental topics and activities. Every two years a workshop for presentation and evaluation of the state of the art of funded projects will be organized, coupled with a plenary meeting.
Research Projects
A number of high priority "lighthouse" projects have already been defined dependent on industrial needs and on the basis of outline proposals of the members and other will follow. Ad-hoc-committees to coordinate preparation of these projects have been appointed by the management board. After evaluation by an international committee (still to be appointed) the projects will be proposed for co-funding by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF).
First Research Projects
Presently, four themes for lighthouse projects have been fixed and ad-hoc-commissions are appointed:
Other themes for lighthouse projects will follow.
Organisation and Contact
ConNeCat is organized as a "not-for-profitУ network, financed by the BMBF. It operates pre-competitive in accordance with its rules of procedure.
Assistance on all matters affecting ConNeCat is provided by DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. (Society for Chemical Engineering and Biotechnology).
Contact:
ConNeCat@DECHEMA e.V.
Att. Dr. V. Wiesmet, Dr. C. Steinbach
Theodor-Heuss-Allee 25
D-60486 Frankfurt a. M.
Germany
e-mail: wiesmet@dechema.de/steinbach@dechema.de
New Journal of American Chemical Society
We are pleased to enclose the complimentary and premier issue of Nano Letters, the exciting, new letters journal published by ACS Publications. Edited by A. Paul Alivisatos, Chancellor's Professor of Chemistry and Materials Science, University of California, Berkeley, Nano Letters is a central forum for scientists involved in nanoscale research, including physical and materials chemistry, biotechnology, and applied physics.
Nano Letters is published monthly in print and continuously on the Web. Articles are made available online within 24 to 48 hours of being peer-reviewed, edited and approved for release by the authors
- weeks ahead of the print edition - ensuring access to the latest research as soon as it becomes available utilizing ACS' own Articles ASAPSM (As Soon as Publishable) technology. (Note: articles for the second issue are already available online!)
We trust you will find Nano Letters to be an essential resource in your chemical sciences collection. We are excited to offer you and your colleagues FREE online access to Nano Letters now through June 30, 2001, by going directly to the Nano Letters website at http://pubs.acs.org/nanolett.
To subscribe to Nano Letters, please contact your agent, the ACS Account Manager assigned to your territory (go to http://pubs.acs.org/liblink), or call our Member and Subscriber Services department at 614-447-3776 or by e-mail service@acs.org.
