На главную Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Вход | Регистрация | Карта сайта | English
| Расширенный поиск

 
Версия для печати | Главная > Наука > Научные отчеты > 2007 г.

2007 г.

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск

директор – академик В.Н. Пармон

  1. Показана возможность и перспективность реализации окислительных (в среде кислорода) и восстановительных (в среде водорода) каталитических превращений твердых органических соединений и отравляющих веществ (ОВ).

    Эффективность комбинированного метода проиллюстрирована на ряде реакций. Осуществлены процессы окисления нафталина до фталевого ангидрида и антрацена до антрахинона с селективностью до 100%. На примере окислительной деструкции аналога ОВ-гексаметилфосфортриамида показана возможность полного (100%) разложения ОВ. В процессе гидрирования моно- и полинитроароматических соединений с различными заместителями достигнут количественный выход аминов со 100% селективностью.

  2. Разработана и введена в эксплуатацию укрупненная пилотная установка с вращающимся реактором для получения базовых углеродных наноразмерных нитей, волокон и водорода путем каталитического разложения углеводородов по механизму карбидного цикла производительностью до 130 кг углеродного продукта и 480 м3 водорода в месяц.

    Член-корреспондент РАН Р.А. Буянов

  3. Открыта новая реакция окисления воды.

    Анион-радикалы кислорода O привлекают большое внимание исследователей как активные интермедиаты в реакциях каталитического и фотокаталитического окисления. В этой связи особый интерес вызывают цеолиты FeZSM-5, на которых концентрация О может на 2-3 порядка превышать их концентрацию на традиционных оксидных системах. Как показано в предыдущих работах Института, образование O происходит на особых комплексах двухвалентного железа, так называемых альфа-центрах, при их окислении закисью азота ("веселящим газом"):

    (FeII)a + N2O ® (FeIII–O)a + N2 (1)

    Исследование этой модельной системы позволило открыть ранее неизвестную реакцию, а именно, реакцию окисления H2O радикалами кислорода О:

    2 (FeIII–O)a + H2O ® 2 (FeIII–O) + ½ O2 (2)

    Реакция протекает при 5–200 °С по механизму отрыва водорода, приводя к образованию поверхностных гидроксильных групп и выделению O2 в газовую фазу. Выделение O2 из воды подтверждается рядом убедительных экспериментов, включая применение изотопов кислорода.

    Помимо каталитического и фотокаталитического окисления, реакция O с водой может играть определенную роль и при протекании некоторых биологических процессов, например, процесса фотосинтеза, в ходе которого также происходит выделение O2 из воды в газовую фазу.

    Д.х.н. Г.И. Панов

  4. На основе высокотемпературных полимерных топливных элементов на базе батареи фирмы ZBT (Дуйсбург, Германия) создана автономная энергоустановка, использующая синтез-газ, получаемый паровой конверсией метанола в качестве топлива. Батарея состоит из 12 моноячеек с площадью по 50 см2 каждая. Установленный реактор паровой конверсии метанола может обеспечить работу батареи с максимальной мощностью 500 Вт. Энергоустановка работает в автономном режиме, потребляя только 30 Вт на собственные нужды (воздушные компрессоры, вентиляторы, электронная система управления). Работающая установка была представлена на выставке “Hydrogen + Fuel Cell” в Ганновере (Германия) в апреле 2007 г.

    проф., д.х.н. В.А. Собянин, д.х.н. В.Д. Беляев

  5. Разработана технология получения катализатора глубокой гидроочистки дизельных фракций ИК-ГО-1 первичного и вторичного происхождения, который по активности превосходит существующие отечественные марки катализаторов и сопоставим с импортными катализаторами гидроочистки от ведущих зарубежных компаний-производителей. Новая технология нанесения активных компонентов обеспечивает образование высокодисперсных сульфидных соединений, активных в превращении устойчивых сернистых соединений (алкил-замещенных дибензотиофенов).

    Использование катализатора ИК-ГО-1 в существующих отечественных установках гидроочистки Л-24-5, Л-24-6, Л(Ч)-24-7 позволяет получить низкосернистое дизельное топливо с остаточным содержанием серы <50 ppm (в соответствии с нормами Евро-4) при рабочих условиях, соответствующих проектным для данных типов установок.

    По сравнению с современными отечественными катализаторами обеспечивает в сопоставимых условиях:

    • минимальное остаточное содержание серы;
    • более высокое цетановое число;
    • пониженное содержание полиароматических соединений.

    д.т.н. А.С. Носков, к.х.н. О.В. Климов, к.х.н. Г.А. Бухтиярова

  6. На основе оксида кальция разработан пористый композитный материал – поглотитель СО2. Данный материал может быть использован в процессе адсорбционно-каталитической конверсии углеводородов для одностадийного получения высокочистого водорода с низким содержанием СО.

    Предложена оптимальная текстура поглотителя, обладающая одновременно высокой динамической емкостью и прочностью, достаточной для эксплуатации в реакторе с неподвижным слоем. Разработана процедура синтеза пористого материала методом термического разложения при 1300 ° С порошков карбоната кальция с размером частиц не более 5 мкм. Объем пор оптимального неорганического поглотителя на основе СаО составляет около 0,3-0,5 см3/г при размере первичных частиц 2-4 мкм.

    Проведенные ресурсные испытания поглотителей СаО с различной пористой структурой показали, что, в зависимости от начальной текстуры, динамическая емкость поглотителей по СО2 может достигать более 40 вес. %. Материалы с максимальной динамической емкостью обладают низкой прочностью и недостаточной стабильностью. В то же время материал с оптимальной текстурой продемонстрировал стабильную динамическую емкость (12 вес. %) на протяжении 2000 циклов в термогравиметрических тестах. В проточном адсорбционно-каталитическом реакторе в условиях паровой конверсии этилового спирта динамическая емкость данного материала также составляла
    12 вес. % на протяжении более 400 циклов.

    Разработанный материал позволяет проводить одностадийное получение высокочистого водорода путем паровой конверсии метилового спирта, а остаточное содержание СО и СО2 при этом не превышает 100 ppm.

    к.х.н. А.Г. Окунев

  7. Впервые разработаны высокоэффективные катализаторы на основе стекловолокнистых материалов (СВК) для процессов селективного гидрирования ацетиленов в среде олефинов и диолефинов. Уникальные каталитические свойства этих катализаторов обусловлены тем, что палладий в стекломатрице стабилизирован в высокодисперсном состоянии (< 10 A), целенаправленно структурированном на наноразмерном уровне, что обеспечивает существенное повышение активности и селективности катализатора. Стекловолокнистые катализаторы также характеризуются оригинальной геометрической структурой, позволяющей создавать каталитические реактора принципиально новых конструкций с высокой механической прочностью, улучшенными тепло- и массопереносом. Важным достоинством СВК является весьма низкое содержание благородных металлов (0.01-0.02% вес.), что обуславливает их невысокую стоимость. Разработаны опытно-промышленные методики синтеза СВК, организовано их пилотное производство, разработаны оригинальные конструкции реакторов, позволяющие в максимальной степени использовать преимущества СВК.

    Технико-экономическими преимуществами разработанного катализатора являются:

    • высокая селективность гидрирования ацетиленовых соединений,
    • высокое качество очищаемых олефинов и диолефинов;
    • снижение образования отходов,
    • повышение эффективности использования углеводородного сырья,
    • улучшение экологических показателей производств;
    • низкое содержание благородных металлов (палладия) в катализаторе,
    • умеренная стоимость катализатора;
    • высокий межрегенерационный пробег и высокий срок службы катализатора;
    • существенное снижение капитальных и энергетических затрат.

    Область применения данных катализаторов весьма широка: нефтехимия, производство высокочистых олефинов и диолефинов; очистка олефиновых и диолефиновых мономеров: этилена от ацетилена, пропилена от метилацетилена и пропадиена, бутадиена от винилацетилена, изопрена от изопропилацетилена.

    д.х.н. Б.С. Бальжинимаев

  8. Разработаны новые высокоактивные непирофорные никель-цериевые катализаторы для способа глубокой очистки водородсодержащего газа от примеси монооксида углерода (СО) путем селективного метанирования в присутствии СО2. В сравнении с очисткой путем избирательного окисления СО, процесс селективного метанирования значительно проще, так как не требует введения в реакционную смесь кислорода (воздуха). При этом не происходит разбавления водородсодержащего газа азотом. В присутствии разработанных катализаторов можно проводить очистку водородсодержащего газа до уровня СО ниже 10 ppm в широком температурном интервале; для очистки путем избирательного окисления СО последнее невозможно.

    к.х.н. П.В. Снытников

  9. ИИсследована реакция окисления этилена нитратом лития в присутствии комплексов Pd(II).

    Основным продуктом окисления этилена в системе Pd(OAc)2-LiNO3 в среде уксусной кислоты является моноацетат этиленгликоля. Обнаружено влияние органических солей EMImOAc, EMImBF4 и EMImBr на ход этой реакции окисления в среде уксусной кислоты и смесей кислоты с водой. В присутствии бромида окисление этилена протекает с достаточно высокой скоростью, тогда как две другие соли дезактивируют катализатор.

    EMImBr может играть одновременно роль компонента растворителя и реагента. В присутствии EMImBr этилен превращался в дибромэтан. Реакция окисления этилена замедлялась по мере увеличения содержания воды в среде 3-компонентного растворителя HOAc-EMImBr-H2O, при этом даже в чистой воде не наблюдалось выпадения металлического палладия и основным продуктом превращения этилена оставался дибромэтан.

    Анализ спектров поглощения реакционных растворов показал, что до контакта с этиленом в присутствии EMImBr палладий находится в виде бромидных комплексов. Изменения спектров, происходящие во время реакции с этиленом, могут быть объяснены вначале вхождением этилена в состав комплекса Pd(II), а затем образованием нитрокомплекса палладия. Предполагается, что координированная на Pd(II) нитрогруппа окисляет Br- до Br2, окислительное присоединение которого к этилену дает дибромэтан.

    Введение неорганического бромида, например, KBr, который хорошо растворяется в уксусной кислоте в присутствии EMImBr и может компенсировать расход анионов на образование продукта, позволит использовать данные системы для бромирования органических соединений.

    д.х.н. Н.И. Кузнецова, Н.Ю. Адонин



Copyright © catalysis.ru 2005-2016