Отдел гетерогенного катализа

Руководитель отдела Бухтияров Валерий Иванович Директор Института, академик тел.: +7 (383) 3306771            +7 (383) 3269787 E-mail: vib@catalysis.ru

Научные исследования отдела гетерогенного катализа направлены на создание и использование нового поколения наноструктурированных гетерогенных катализаторов и адсорбентов различного функционального назначения.

Приоритетом отдела является синтез и исследование катализаторов и сорбентов с заданными свойствами, целенаправленный поиск новых и улучшение существующих каталитических систем. В отделе проводятся детальные исследования механизмов взаимодействия реагентов с поверхностью катализаторов, изучаются активные центры и механизмы гетерогенных реакций.

• Изучен механизм формирования промышленного катализатора 0.5%Pt/Графит для жидкофазного гидрирования NO в гидроксил-аминсульфат (ГАС). По результатам исследования в методику приготовления (регенерации) катализатора, действующую на производстве ГАС Кемеровского ОАО "Азот", были внесены изменения, позволившие обеспечить плановые показатели при экономии платины на 10%. Достигнутые показатели отражены в акте внедрения от 22.03.2012 г.
• С целью замены канцерогенных никелевых катализаторов для процесса парциального гидрирования растительных масел разработана технология приготовления палладиевых катализаторов. По результатам опытно-промышленных испытаний партии катализатора Pd/Сибунит массой 175,7 кг на промышленном оборудовании ООО «ЭФКО Пищевые Ингредиенты» (г. Алексеевка Белгородской обл.) показано, что катализатор без потери активности и при сохранении требуемых свойств конечного продукта может эксплуатироваться не менее 5 рабочих циклов. В ходе испытаний наработана опытно-промышленная партия саломаса требуемого качества массой 280 тонн.
• Разработаны эффективные и устойчивые к зауглероживанию нанесенные на структурированные теплопроводные носители нанокомпозитные катализаторы паровой, углекислотной и смешанной конверсии углеводородов и кислородсодержащих соединений в синтез-газ на основе смешанных оксидов со структурами перовскита и флюорита с высокой кислородной подвижностью, промотированных наночастицами сплавов на основе никеля и металлов платиновой группы.
• Разработаны нанесенные асимметричные нанесенные мембраны для выделения кислорода из воздуха и его использования для селективного окисления природного газа в синтез-газ на основе слоев нанокомпозитных материалов со смешанной ионной- электронной проводимостью (перовскит-флюорит, перовскит-шпинель), нанесенных на планарные керметные пеноносители с градиентным составом и пористостью. Каталитические мембраны обеспечивают кислородный поток до 10 млО₂/см² мин и высокую (до 90%) селективность превращения природного газа в синтез-газ, что соответствует критериям их практического применения.
• Разработаны тонкопленочные твердооксидные топливные элементы на подложках из деформационно упрочненного никель-алюминиевого пеносплава, обеспечивающие в среднетемпературной области (700 °C) удельную мощность до 0.6 Вт/см², перспективную для их практического использования
• С использованием нестационарных кинетических методов, включая импульсную микрокалориметрию, химические и изотопные релаксации изучен механизм реакций паровой/углекислотной конверсии метана и этанола в синтез-газ на нанокомпозитных катализаторах –наночастицы металлов платиновой группы и сплавов на основе никеля на сложных оксидах со структурами перовскита и шпинели с высокой подвижностью кислорода. Показано, что механизм может быть описан стадийной схемой с лимитирующей стадией трансформации молекул топлив в синтез-газ на металлических центрах с участием прочносвязанного кислорода, локализованного на границе раздела металл-носитель и быстрыми стадиями реокисления восстановленных центров носителя молекулами окислителя –вода, СО2 и диффузии активных форм кислорода к границе раздела металл-оксид.
• Разработан состав и технология приготовления высокоэффективного Cu-содержащего катализатора ИКА-33-3 – алкилирования анилина метанолом для процесса синтеза монометиланилина (ММА). Оптимизированы условия его эксплуатации. Разработана технология приготовления. Технология получения катализатора освоена на Ангарском ЗКиОС. При сопровождении сотрудников ИК наработана опытная партия 1,5 т (Акт о выработке от 01.06.2011). После успешной эксплуатации опытной партии произведена промышленная партия 3 т катализатора ИКА-33-3.
• Разработан медьсодержащий катализатор, не уступающий по активности использующемуся в настоящий момент Ni-Mo катализатору процесса прямого гидрирования триглицеридов жирных кислот.
• Разработано и внедрено на действующих каталитических установках 12 методик газохроматографического анализа продуктов каталитических реакций разного типа, приготовлено и исследовано около 100 наполнителей хроматографических колонок, переданы в лаборатории 30 аттестованных колонок и проведено более 100 консультаций научных сотрудников Института разных научных подразделений по всем вопросам газохроматографического разделения, пробоподготовки и количественного анализа продуктов реакций.
• Разработана технология окисления формальдегида в муравьиную кислоту на нанесенных ванадиевых катализаторах. Произведен монтаж и запуск пилотной установки по синтезу муравьиной кислоты.
• Разработаны и запатентованы новые многокомпонентные оксидные катализаторы для получения ацетальдегида и уксусной кислоты из биоэтанола. Разработанные катализаторы обеспечивают выход ацетальдегида до 98% и уксусной кислоты до 93%.
• Разработан и запатентован новый титанокремниевый катализатор для получения β-пиколина, исходного сырья для никотиновой кислоты. Катализатор обеспечивает выход β-пиколина до 80%.
• С целью снижения содержания палладия (2 мас.%) в катализаторе АК-62, используемого для очистки закрытых помещениях от СО, разработаны активные и стабильные нанесенные Pd-содержащие (0.5-1.0 мас.% Pd) катализаторы, обеспечивающие практически 100% конверсию СО при комнатной температуре в присутствии паров воды.
• Предложены катализаторы нового поколения (Pt/стекловолокнистые носители) для получения SO3 окислением SO2, содержащие платину в ионной форме. Их отличие от традиционных ванадиевых катализаторов состоит в более низкой температуре «зажигания» и более высокой устойчивости работы в широком диапазоне температур; могут применяться как в компактных установках для кондиционирования дымовых газов угольных ТЭЦ, так и в существующих промышленных установках для производства серной кислоты.
• Разработаны высокоэффективные многокомпонентные сложно промотированные оксидные катализаторы на основе молибдата и антимоната висмута и железа для процесса окислительного дегидрирования промышленных бутеновых фракций в бутадиен: при конверсии 1,2-бутенов, равной 90.0-99.5%, селективность по бутадиену достигает 80-82%.

Разработана технология синтеза Cr-Al катализатора (ИК-64-2), существенно превосходящего по активности и селективности промышленные аналоги. Наработана и передана для опытно-промышленных испытаний партия катализатора в количестве 200 кг.