На главную

 
Научные подразделения Центра
Научная библиотека
Научные советы
Издательская деятельность
История ИК СО РАН
Версия для печати | Главная > Центр > Научные советы > Научный совет по катализу > ... > 2004 год > № 29

№ 29

Обложка номера

СОДЕРЖАНИЕ

Поздравление

В Научном совете по катализу

К 100-летию со дня рождения А.М.Рубинштейна (19004 - 1993)

К 70-летию ИОХ им Н.Д.Зелинского РАН

Судьба отраслевых институтов

За рубежом




Поздравление

Подробнее


В Научном совете по катализу

Подробнее


К 100-летию со дня рождения А.М.Рубинштейна (19004 - 1993)

Подробнее


К 70-летию ИОХ им Н.Д.Зелинского РАН

Вклад ученых Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН
в развитие органического катализа

"Раскрытие тайн катализа произведет переворот в материальной культуре человечества"
А.А. Баландин

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН - один из крупнейших центров фундаментальных исследований в области органической химии, катализа и химии природных и биологически активных соединений, широко известный в нашей стране и во всем мире. ИОХ был создан в системе Академии наук СССР по Постановлению Президиума АН СССР от 23 февраля 1934. Фактически организация Института произошла на базе объединения Лаборатории органического катализа (Н.Д. Зелинский), Лаборатории органического синтеза (А.Е. Фаворский) и Группы пирогенных процессов (А.Д. Петров). О создании, структуре и развитии научных направлений в ИОХе до 50-х годов подробно изложено в книге А.М. Рубинштейна "Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского" (М.;"Наука" 1995) и в буклете, выпущенном к юбилею Института (1934-1984 гг.) под тем же названием (отв. редактор Э.П. Серебряков; М. Изд-во "Наука" 1983).

Директорами ИОХ последовательно были академики:
А.Е. Фаворский (1934-1939 гг.), А.Н. Несмеянов (1939-1954 гг.), Б.А. Казанский (1954-1966 гг.), Н.К. Кочетков (1966-1988 гг.). В 1988 г. в связи с объявлением ООТХ АН СССР конкурсом на замещение должности директора ИОХа впервые состоялись выборы директора. На этот пост был избран сотрудник ИОХа член-корреспондент АН СССР В.А. Тартаковский (академик с 1992 г.). В 2003 г. коллективом Института директором был избран член-корреспондент РАН В.П. Егоров.

академик Н.Д. Зелинский

Основоположником работ по органическому катализу в СССР был академик Н.Д. Зелинский - автор классических работ по химии нефти, жирных кислот и белка, создатель первого русского противогаза (1916 г.). Жизнь и деятельность Н.Д. Зелинского освещена в очерке С.С. Наметкина, Б.А. Казанского и А.М. Рубинштейна, открывающем четырехтомное Собрание трудов Н.Д. Зелинского (М.; Изд-во АН СССР, 1954-1960). Имя Н.Д. Зелинского присвоено Институту органической химии в 1953 г.

В 1934г. Н.Д. Зелинский возглавлял один из крупнейших отделов Института. В его отделе в 1938 году была выделена Спецгруппа органического катализа (зав. Н.И. Шуйкин), разрабатывавшая методы каталитического облагораживания бензинов и синтеза ароматических углеводородов дегидрированием бензиновых фракций, и Группа синтетического каучука (СК) - создание каталитического способа получения мономеров для синтеза каучука, в состав которой входили О.К. Богданова и А.П. Щеглова.

Из учеников школы Н.Д. Зелинского в середине 1939 года была организована Лаборатория органического катализа (ЛОК) во главе с Б.А. Казанским, которая стала по числу сотрудников самой большой в Институте. Когда в 1939 году из ссылки в Москву возвратился А.А. Баландин, из ЛОК было организовано две достаточно крупные лаборатории, которые возглавляли Б.А. Казанский - Лаборатория каталитического синтеза (ЛКС) и А.А. Баландин - Лаборатория кинетики контактных органических реакций (ЛККОР), в которую вошла и Группа СК О.К. Богдановой.

В ИОХе в области гетерогенного органического катализа работали выдающиеся ученые старшего поколения - гордость не только нашего института, но и всей отечественной органической химии: академик Н.Д. Зелинский (1861-1953), академик Б.А. Казанский (1891-1973), член-корр. А.Д. Петров (1895-1964), О.К. Богданова (1896-1982), академик А.А. Баландин (1898-1967), член-корр. АН СССР Н.И. Шуйкин (1898-1968), Л.Х. Фрейдлин (1903-1993), А.М. Рубинштейн (1904-1993), Я.Т. Эйдус (1907-1975), академик Х.М. Миначев (1908-2002), член-корр. АН СССР С.С. Новиков (1909-1979).

В работах академика Н.Д. Зелинского и его учеников были заложены фундаментальные научные направления развития органического катализа. В Институте были созданы свои научные школы, оригинальные каталитические системы, открыты новые реакции и процессы, используемые во многих химических производствах, которые прославили сотрудников института в нашей стране и за рубежом.

H.И.Шуйкин

К основным достижениям сотрудников ИОХа, связанным с промышленным катализом, можно отнести следующее: в Лаборатории органического катализа (ЛОК) под руководством член-корр. Николая Ивановича Шуйкина и его сотрудников (Х.М. Миначев, С.С. Новиков, Н.Ф. Кононов, Е.Д. Тулупова, И.Л. Гаранин и др.) широко изучалась открытая Н.Д. Зелинским реакция гладкой низкотемпературной ароматизации, представляющая большой интерес как в теоретическом плане, так и с точки зрения возможностей использования ее для промышленного получения ароматических углеводородов из бензинов прямой гонки многих нефтяных месторождений. Ароматические углеводороды являются ценным сырьем для ряда отраслей промышленности: оборонной, анилинокрасочной, химической, фармацевтической и др. В 1936 г. на разработанном активном катализаторе дегидрогенизации (20 % Pt на угле) на укрупненной установке нефтеперерабатывающего завода (Краснодар) был внедрен метод получения толуола из Майкопского бензина. В период Великой Отечественной войны разработанный способ получения толуола из нефти, а также "супербензина" для авиации был внедрен на ряде химических заводов страны (Н.Д. Зелинский, Н.И. Шуйкин, С.С.Новиков, Х.М. Миначев, Н.Ф. Кононов). Н.И. Шуйкин был основоположником создания катализаторов облагораживания бензинов и получения высокооктановых топлив под давлением водорода на низкопроцентных нанесенных платиновых и палладиевых системах. Были показаны высокая активность и стабильность 0,5 %-ного алюмоплатинового катализатора в ароматизации бензиновой фракции Ильско-Хадыженской нефти на нефтехимическом заводе (Краснодар). В 1951-1952 гг. на этом заводе были внедрены катализаторы риформинга для получения высокооктановых топлив (Н.Д. Зелинский, Н.И. Шуйкин, Х.М. Миначев, А.М. Рубинштейн, Н.Ф. Кононов). Разработанный в 60-е годы эффективный алюмопалладийсульфидный катализатор, содержащий 0,5 % Pd (Н.И. Шуйкин, Х.М. Миначев, М.А. Ряшенцева), под маркой МА-15 (ТУ 38 10249-79) былвнедрен на нефтехимических заводах бывшего СССР для гидрогенизационного облагораживания жидких продуктов пиролиза (по технологии, разработанной Институтом горючих ископаемых, Москва).

Академик Борис Александрович Казанский

Академик Борис Александрович Казанский с сотрудниками ЛКС (А.Ф. Платэ, А.Л. Либерман, М.И. Розенгарт, Я.Т. Эйдус, М.Ю. Лукина, С.Р. Сергиенко, О.Д. Стерлигов, О.В. Брагин и др.) внесли большой вклад в развитие классических работ по нефтехимии и органическому катализу. Б.А. Казанский уже в 1935 г. проводил исследования в области катализа и химии углеводородов, а также по детальному изучению легких погонов нефтей различных месторождений и разработке метода анализа нефтей и тонких методов их фракционирования. В 1936 г. Б.А. Казанским и А.Ф. Плате была открыта реакция ароматизации (С6 –дегидроциклизация) парафиновых углеводородов на платинированном угле, которая легла в основу способов производства ароматических углеводородов из нефтяного сырья. Сегодня эти способы получили распространение во всем мире. В 1962 г. был внедрен в производство новый промышленный метод получения фармакопейного циклопропана для анестезирующих композиций (М.Ю. Лукина, Б.А. Казанский).

Член-корр. Александр Дмитриевич Петров с сотрудниками (А.П. Мещеряков, Л.И. Анцус, А.В. Воронова, Е.Д. Каплан) осуществили промышленный выпуск высокооктанового топлива (трет-бутилбензола) превращением бутиленовой фракции пирогаза в присутствии хлорида алюминия на заводах Казани и Уфы (1941-1942 гг.).

Академик Алексей Александрович Баландин

Академик Алексей Александрович Баландин в 1929 г. сформулировал основные положения мультиплетной теории катализа - важного этапа развития каталитической химии. А.А. Баландин впервые предсказал каталитическую активность в дегидрогенизации циклогексана ряда металлов, которые никогда не применялись для этой цели. Среди учеников и сотрудников А.А. Баландина - видные специалисты в области катализа: А.М. Рубинштейн, Л.Х. Фрейдлин, О.К. Богданова, В.Э. Вассерберг,Г.В. Исагулянц, С.Л. Киперман, Е.И. Клабуновский, В.В. Патрикеев, А.А.Толстопятова, М.Л. Хидекель, Е.И. Карпейская, Д.П. Беломестных, И.Д. Коненко, А.А. Ферапонтов и др., которые внесли большой вклад в разработку принципа структурного и энергетического соответствия мультиплетной теории катализа. В исследованиях ими широко использовались кинетические измерения и методы меченых атомов, адсорбционный, оптический, термохимический и рентгеноструктурный. Во многих случаях изучение научных основ подбора катализаторов проводилось на объектах практически важных реакций. В 1938 г. Л.Х. Фрейдлин, будучи докторантом А.А. Баландина, разработал каталитический синтез щавелевой кислоты и других оксалатов из формиата натрия на катализаторе амид натрия, реализованный на Химико-фармацефтическом заводе им. Л.Я. Карпова (Москва). Он также разработал "антрахиноновый метод" каталитического производства перекиси водорода, внедренный в практику совместно с работниками одного из предприятий (ныне ГНИХТЭОС). В 1940 г. А.А. Баландин, Н.Д. Зелинский, О.К. Богданова и А.П. Щеглова усовершенствовали процесс получения 1,3-бутадиена (выход 28 % на пропущ. и 80,4 % на разл.) без образования побочных продуктов и закоксовывания. Был разработан новый метод получения 1.3-бутадиена на хромоксидных катализаторах из нефтяного сырья, который был внедрен в промышленность на заводах СК в Стерлитамаке и Сумгаите (О.К. Богданова, А.П. Щеглова; 1946-1952 гг.). О.К. Богдановой и Д.П. Беломестных разработан способ получения стирола и его гомологов окислительным дегидрированием алкилбензола над многокомпонентным хромсодержащим оксидным катализатором, который превосходил все известные промышленные катализаторы дегидрирования этилбензола (1974-1981 гг.). Г.М. Марукян и И.И. Брусов создали и внедрили на ряде промышленных предприятий высокоэффективный катализатор дегидрирования этилбензола в стирол (1960-1965 гг.). Выход стирола составлял 43-52 вес % на пропущ. и 88-91,8 % на разл. этилбензол. В 1966 г. на Сумгаитском заводе СК было приготовлено 10 тонн этого катализатора, а в 1968 г. там же катализатор прошел опытно-промышленное испытание. Процесс получения дивинилбензолов из диэтилбензолов был внедрен на ряде промышленных предприятий СК. Мономеры также получали методом рудоконтактной газификации - пиролизом тяжелых нефтяных остатков на бедных окисленных рудах в качестве катализаторов (1958 г.). В результате получали непредельные и ароматические углеводороды с одновременным восстановлением и сульфидизацией окисленных руд продуктами разложения тяжелых нефтяных остатков. Это позволяло отделять затем соединения тяжелых металлов флотацией от пустой породы. Наилучший результат получен с молибденовой рудой; выход ароматических соединений составлет 25,65 %, а из отработанной руды извлекается до 90 % молибдена. Метод прошел опытно-промышленное испытание на установке производительностью 1 тонна в сутки (В.В. Патрикеев, А.А. Баландин, К.И. Орлова, Н.А. Бутков, С.И. Митрофанов совместно с ВНИИНП и ГИНЦВЕТ). В.В. Патрикеевым был разработан оригинальный метод с применением люминофоров для меченых песков, позволяющий следить за движением береговых наносов. Им также предложен ряд льдообразующих реагентов (заменители иодистого серебра) на основе ацетилацетонатов для активного воздействия на облака. Он создал антикоррозионную пасту "Целлогель" на основе сформованного силикагеля, которая была широко применена для очистки и сохранения корпусов и днищ автомобильного и судоходного транспорта. В 1979 году был разработан эффектиный скелетный рутениевый катализатор гидрирования с целью получения производного дициклогексиламинометана - отвердитель для эпоксидных смол (А.А. Веденяпин, Е.И. Клабуновский), который прошел опытную проверку на Редкинском заводе (Е.И. Клабуновский, Ю.И. Соловьев, А.А.Баландин. Очерки, воспоминания, материалы. М."Наука, 1995).

В 1936 году впервые в СССР были начаты систематические рентгеноструктурные исследования гетерогенных катализаторов, которые выявили закономерности влияния фазового состава, дисперсности и распределения компонентов катализатора, а также деформации кристаллической решетки на каталитические свойства никелевых и платиновых контактов (А.М. Рубинштейн). Ближайшим практическим результатом рентгенографических исследований явилось создание платино-угольного катализатора, устойчивого к отравлению сернистыми соединениями в условиях дегидрогенизации нафтенов по методу Зелинского-Шуйкина.

Была показана роль выбора носителя и был создан алюмоплатиновый катализатор, содержащий 0,5 % Pt, успешно внедренный в промышленность (Н.И. Шуйкин, Х.М. Миначев, А.М. Рубинштейн; 1951-1954 гг.).

Александр Моисеевич Рубинштейн

Александр Моисеевич Рубинштейн в 1954 г. возглавил Лабораторию исследования катализаторов, в которую вошли: М.И. Дашевский, В.М. Акимов, Н.А. Прибыткова, К.И. Словецкая, Л.Л. Клячко-Гурвич, В.И. Якерсон, А.А. Дулов, А.А. Слинкин, Т.Р. Бруева и др. В лаборатории изучалась взаимосвязь структуры гетерогенных катализаторов (оксидных, металлоксидных и др. систем) с их каталитической активностью и селективностью. В 60-70-е годы разработана теория и методология ИК-спектроскопического изучения активных центров катализаторов и образующихся на них поверхностных соединений (А.М. Рубинштейн, В.И. Якерсон, Л.И. Лафер) и применен физико-химический метод термодесорбции. (А.М. Рубинштейн, В.И. Якерсон, В.В. Розанов). Разработан оригинальный метод определения поверхностных фаз в дисперсных системах, основанный на зондировании поверхностных слоев постоянным током - метод термовакуумных кривых электропроводности - ТВЭ-кривых (А.А. Дулов и Л.А. Абрамова). Метод позволил эффективно контролировать фазово-структурное состояние поверхности многих сложных каталитических систем и усовершенствовать способы приготовления промышленных катализаторов для сероочистки природного и технологических газов и для низкотемпературной конверсии СО. Создан катализатор диссоциации аммиака серии КДА на основе цементов для контроля атмосферы и восстановительной среды (содержание остаточного аммиака не более 0,05-0,1 % при объемных скоростях по аммиаку 500-2000 час-1 и более) (В.И. Якерсон совместно с Е.З. Голосманом из Новомосковского филиала ГИАП ММУ СССР). Организовано производство катализатора серии КДА на Опытном заводе Новомосковского филиала ГИАП ММУ СССР. Катализаторы успешно эксплуатируются на станциях получения восстановительных атмосфер, в установках получения восстановительных средств, в процессах пуска на агрегатах синтеза аммиака (Новолипецкий металлургический завод, Северский трубный завод, Придонский химический завод, Одесский припортовый завод, Симферопольский НПО "Пневматика", Рязанский завод счетно-аналитических машин, Симферопольский завод продовольственного машиностроения, Львовский ПО "Ювелирпром", Гомельский завод измерительных приборов - более 100 заводов и организаций). В 1970-1971 гг. на Магнитогорском и Новолипецком металлургическом комбинатах внедрены разработанные А.М. Рубинштейном и В.Я. Якерсоном никелевые катализаторы КДА получения защитных атмосфер для порошковой металлургии и выплавки спецсталей. Разработан малосточный способ получения никельалюмокальциевых катализаторов типа НКМ-4, НКМ-4А и НКМ-2В для процесса метанирования (тонкая очистка газов СО + Н2 = СН4 ) на катализаторном производстве Новомосковского Института азотной промышленности (А.М. Рубинштейн, В.И. Якерсон совместно с Е.З. Голосманом, В.Н. Ефремовым, А.Н. Греченко). Катализатор используют в 11 метанаторах больших агрегатов синтеза аммиака на Новомосковском, Ровенском, Тольяттинском, Кирово-Чепецком и других заводах ПО "Азот". Наработка катализатора велась на опытном заводе Новомосковского филиала ГИАП ММУ СССР. Разработанные катализаторы обладают высокой активностью, термостабильностью и длительным сроком службы (более 15 лет). В 1980-1981 гг. на Черкасском и Ровенском заводах ПО "Азот" внедрены никелевые катализаторы очистки синтез-газа (для агрегатов аммиака) от примесей CO и CO2 (А.М. Рубинштейн, В.И. Якерсон). Новый никель-медный катализатор гидрирования ненасыщенных растительных жиров внедрен в пищевую промышленность на 18 заводах страны в 1980-1981 гг. (А.А. Слинкин, А.М. Рубинштейн совместно с ВНИИЖ). Разработан также медьникелевый катализатор марки НКО-2-1, НКО-2-2 и НКО-2-3 для очистки технологических газов от кислорода (содержание О2 до 5 %, после очистки до 0,0005 %). (В.И. Якерсон, А.А. Дулов совместно с В.Н. Ефремовым, Е.З. Голосманом, Новомосковский филиал ГИАП ММУ СССР и В.И. Файнштейном, Институт Криогенмаш (Балашиха). Для глубокой очистки водорода, инертных газов и углеводородов от кислорода и кислородсодержащих газов от горючих примесей разработан хромсиликатный катализатор (степень очистки 10-6--10-7 об % (К.И. Словецкая, А.М. Рубинштейн). Производство катализатора освоено на Редкинском химическом заводе (А.М. Рубинштейн, К.И. Словецкая, Л.А. Новикова, Э.Г. Алешин, С.С. Горященко) - в 1978-1981 гг. Способы очистки газов от углеводородов и кислорода внедрены на крупных предприятиях Минчермета СССР: завод им. Ильича (Мариуполь), металлургические заводы в Липецке, Енакиеве, Орске. Очистка применена также в авиационной промышленности: АОО "ВИЛС" (Всесоюзный Институт легких сплавов (Москва), УКРНИИСПЕЦСТАЛЬ (Запорожье) и в химической промышленности: Балашинский кислородный завод для получения поверочных газов, Минский кислородный завод и Харьковский кислородный завод.

Большой вклад в создание технологических процессов для получения практически важных соединений, разработанных в каталитических лабораториях ИОХа, внесли сотрудники технологической лаборатории: Н.Ф. Кононов, Л.А. Новикова, Е.С. Мортиков, Ю.Б. Волькенштейн и др. (Лаборатория была создана в 1961 г. и возглавлялась Н.Ф. Кононовым до 1979 г., а в 1980-1989 гг. - С.З. Тайц).

Академик Хабиб Миначевич Миначев

Академик Хабиб Миначевич Миначев в 1963 г. возглавил Лабораторию катализа на редких и рассеянных элементах (М.А. Ряшенцева, Д.А. Кондратьев, Ю.С. Ходаков, Г.И. Антошин, В.И. Гаранин, Я.И. Исаков, Р.В. Дмитриев и др). Работы Х.М. Миначева и сотрудников получили широкую известность в СССР и за рубежом и превратили ИОХ в один из ведущих центров изучения цеолитных катализаторов. Применение полифункциональных цеолитных катализаторов положено в основу методов одностадийного синтеза большого числа практически важных веществ, являющихся компонентами высококачественных топлив и смазочных масел, мономерами для получения каучуков и пластмасс, ценными реактивами и т.д. (Х.М. Миначев, В.И. Гаранин, Я.И. Исаков, Е.С. Мортиков, В.В. Харламов, А.Л. Лапидус, О.М. Нефедов, Н.Ф. Кононов, С.З. Тайц). Важное значение для практики приобрел разработанный способ синтеза цеолита Y, внедренный в 1968 г. на Салаватском нефтехимическом комбинате (Х.М. Миначев, В.И. Гаранин, Л.И. Пигузова совместно с ВНИИНП). Применение комплекса физических и физико-химических методов (ИК-спектроскопия, изотопного 1Н-2Н- и 16О- 18О - обмена, термогравиметрии и метода РФЭС) позволило получить обширную, в ряде случаев уникальную информацию о строении и свойствах цеолитов различных типов, о связи их каталитической активности с кристаллической структурой. Особенно ценным при изучении цеолитных катализаторов оказался метод РФЭС, с помощью которого установлена зависимость поверхностного состава цеолитов, валентного состояния переходных элементов и характера их взаимодействия с каркасом от кристаллической структуры цеолита, от природы катионов и способа их внедрения в цеолит (Х.М. Миначев, Г.В. Антошин, Е.С. Шпиро, О.П. Ткаченко). На основании полученной информации даны рекомендации для приготовления перспективных цеолитных катализаторов очистки выхлопных газов автотранспорта, олигомеризации и ароматизации олефинов, диспропорционирования углеводородов и других важных процессов. Созданные цеолитные катализаторы имеют широкий спектр применения в нефтехимической промышленности. На их основе разработаны процессы: изомеризации деароматизированных фракций платформинга с целью получения высокооктановых бензинов; алкилирование ароматических и парафиновых углеводородов олефинами; диспропорционирование толуола и ксилолов; изомеризация н-пентана и гидроизомеризация пиперилена в изобутан-сырье для производства изопрена; алкилирование изобутана н-бутиленами с целью получения высокооктанового бензина-алкилата. Разработан и с 1976 г. внедрен в ПО "Салаватнефтеоргсинтез" каталитический способ получения аллилацетата окислительным ацетоксилировани ем пропилена (Х.М. Миначев, О.М. Нефедов, В.В. Харламов и др.). Новым направлением в развитии органического катализа явились работы по изучению свойств высококремнистых цеолитов (Х.М. Миначев, Д.А. Кондратьев, А.А. Дергачев, Т.Н. Бондаренко, И.В. Мишин). В 60-годы важным вкладом в теорию и практику развития органического катализа явились исследования в области создания полиметаллических нанесенных катализаторов, содержащих редкие и рассеянные элементы, оксиды редкоземельных элементов, а также всестороннее развитие химии рения (М.А. Ряшенцева). Были созданы биметаллические палладийрениевые нанесенные катализаторы, оказавшиеся весьма эффективными в превращениях С6 -углеводородов и бензиновых фракций (М.А. Ряшенцева, Х.М. Миначев). В 70-е годы биметаллические ренийсодержащие катализаторы легли в основу промышленного процесса риформинга - получения высокооктанового бензина в СССР и в других странах. Для синтеза тиофена взаимодействием С45-углеводородов с сероводородом - реакция гетероциклизации - был разработан эффективный алюмохромокалиевыйвый катализатор, содержащий РЗЭ (М.А. Ряшенцева, Х.М. Миначев, Ю.А. Афанасьева). Опытно-промышленная партия этого модифицированного катализатора прошла успешное испытание в процессе получения 2-метилтиофена взаимодействием пиперилена с сероводородом. (М.А. Ряшенцева, Х.М. Миначев, Е.П. Беланова совместно с НИИМСК, Ярославль и опытным заводом НИИНефтехим, Уфа). С работой научной школы академика Х.М. Миначева можно ознакомиться в журнале "Катализ в промышленности" 2003, N3.

Большое теоретическое и практическое значение имеют работы по вовлечению в органический синтез оксида углерода - важного продукта многих химических процессов. В 50-е годы благодаря разработкам Н.Д. Зелинского, Б.А. Казанского и Я.Т. Эйдуса (с сотрудниками К.В. Пузицким, Н.И. Ершовым) был освоен промышленный процесс синтеза углеводородов из СО и водорода над отечественным кобальтдиатомитовым катализатором. В 1967 г. Б.А. Казанский, Я.Т. Эйдус и А.Л. Лапидус совместно с работниками Новочеркасского завода синтетических продуктов создали оригинальный Со/MgO-кизельгуровый катализатор синтеза углеводородов взамен дефицитного и опасного ториевого катализатора.

В 1977 г. были внедрены в промышленность разработанные Со-Zr-Ti катализаторы для синтеза высокомолекулярных парафинов, так называемых синтетических церезинов (Я.Т. Эйдус, А.Л. Лапидус). В 80-х годах был внедрен в промышленность новый модифицированный родиевый катализатор для получения уксусной кислоты из метанола и монооксида углерода (А.Л. Лапидус, С.Д. Пирожков совместно с Северодонецким производственным объединением "Азот"). А.Л. Лапидусом и Х.М. Миначевым совместно с работниками Новочеркассого завода разработан и внедрен Со-цеолитный катализатор, обладающий высокой активностью, селективностью, приводящий к повышению содержания разветвленных изопарафинов и октановой характеристики получаемого бензина. Еще более высокой селективностью обладают новые кобальт-алюмосиликатные катализаторы синтеза церезинов, внедренные в производство в 1981 г. (А.Л. Лапидус, Я.И. Исаков, Х.М. Миначев). Катализаторы Co-MgO-талюм, Co-MgO-галюмин успешно прошли испытания на Новочеркасском заводе синтетических продуктов и были рекомендованы к внедрению в производство (А.Л. Лапидус совместно с Е.З. Голосманом - Новомосковский филиал ГИАП (сейчас НИАП). В Бориславском филиале ГОСНИИХлорпроект (Украина) проведены длительные испытания процесса синтеза жидких углеводородов, инициированных ацетиленом (1-8 %) с использованием кобальтового катализатора.

В Лаборатории спектроскопического исследования механизма катализа получили развитие пионерские исследования академика Владимира Борисовича Казанского с сотрудниками В.Д. Швецом, В.Ю. Боровковым, Б.Н. Шелимовым, Г.М. Жидомировым, И.Д. Михейкиным и др. по изучению структуры оксидных катализаторов методами спектроскопии ЭПР, отражательной УФ-спектроскопии в диффузно-рассеянном свете. Для изучения поверхностных соединений был предложен новый способ ИК-спектроскопии в диффузно-рассеянном свете, в 30-50 раз более чувствительный, чем обычная методика. Разработаны новые нетрадиционные методы активации оксидных катализаторов с помощью светового и радиационного облучения и низкотемпературного фотовосстановления и раздел координационной химии - химии поверхностных соединений переходных металлов в аномально низких координационных и необычных валентных состояниях. Установлено, что низковалентные ионы служат активными центрами для многих каталитических реакций (олигимеризации олефинов, активации кислорода в реакциях окисления, изотопного обмена и т.п.). Эти явления послужили теоретическим обоснованием используемых ныне в гетерогенном катализе представлений коордиационной химии.

В 80-90-е годы проведены исследования, связанные с промышленным катализом:

  1. Разработан "оксазольный" метод получения витамина В6(Г.Я. Кондратьева, Б.А. Казанский). Для одной из стадий синтеза найден катализатор для стерео-селективного гидрирования 2-бутин-1,4-диола в цис-2-бутен-1,4-диол (Л.Х. Фрейдлин, Б.Д. Полковников, Е.Ф. Литвин). Процесс внедрен на Московском витаминном заводе;
  2. Разработан новый метод получения изопрена из изобутилена и формальдегида через 3-метилбутандиол-1,3. (В.З. Шарф, Л.Х. Фрейдлин, Л.А. Новикова совместно с Всесоюзным научно-исследовательским и проектным Институтом мономеров МХП, Тула и с Всесоюзным научно-исследовательским Институтом нефтехимических процессов МНП (Ленинград) в 1977-1982 гг.;
  3. Разработан никельмедный катализатор НМ-4 для гидрогенизации жиров и растительных масел (Л.Х. Фрейдлин, Е.Ф. Литвин совместно с П.П. Архиповым - Московский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института жиров (МФ ВНИИЖ) Госагропрома СССР. В 1982 г. освоено промышленное производство на Уральском заводе химреактивов МХП СССР (Е.Ф. Литвин, В.З. Шарф);
  4. В 80-е годы была открыта новая каталитическая реакция -дегидроциклотримеризация этилена или этана с образованием бензола (О.В. Брагин, Т.В. Васина, Б.К. Нефедов). Реакция протекает на алюмометаллических (Pt, Rh) катализаторах и особенно успешно - на модифицированных высококремнистых цеолитах (ЦВК), разработанных в лаборатории Х.М. Миначева. Показана возможность получения на таких катализаторах ароматических углеводородов дегидроциклоолигомеризацией метана. Переработка углеводородных газов состава С24 в компоненты высокооктанового бензина на высококремнистых цеолитах в технологической модификации Московского ООО "САПР-Нефтехим" (Г.С. Фалькович ) внедрена в 90-х гг. на Мажейкском НПЗ в Литве;
  5. Благодаря созданию нового процесса приготовления гетерогенизированных металлокомплексных никелевых катализаторов разработан высокоселективный и высокопроизводительный способ димеризации этилена в бутены, успешно прошедший укрупненные испытания в производственных условиях в НПО "Пластополимер" (Д.Б. Фурман, Л.А. Махлис, В.Э. Вассерберг, О.В. Брагин);
  6. Разработан процесс получения 2-метилпиридина - ключевого продукта для производства пестицидов (лонтрел, реглон, тордрон и пр.) гетероциклизацией ацетилена с ацетонитрилом на кобальтовом катализаторе (Е.С. Мортиков, Д.З. Левин, А.А. Маслобоев-Шведов, Н.Д. Демидова совместно с СКТБ Электрохимия МХП СССР, ГИПХ МЗП СССР, ВНИИТИГ ММУ СССР). Создана и действует опытная установка 10 т. в год, дающая 2-метилпиридин чистотой 99,8 %-1986 г. Этим методом можно получать ассортимент других функциональных производных пиридина;
  7. На базе металлорганических соединений создан новый Pd-катализатор (Т.А. Сладкова, В.Э. Вассерберг) для процесса тонкой очистки этан-этиленовой фракции пиролиза от примесей ацетилена (не более 0,0005 % вес). Катализатор испытан на заводах "Пластмасс" и ПО Салаватнефтеоргсинтез и внедрен на заводе "Пластмасс" (Т.А. Сладкова, З.Т. Бейсембаева и др.; Патент (РФ) N 2053018 от 27.01.1996);
  8. Предложен способ получения стирола окислительным дегидрированием этилбензола в присутствии оксидного ванадиймагниевого катализатора - конверсия более 80 %, селективность - 90-95 % (Г.В. Исагулянц, Б.П. Беломестных совместно с Воронежским филиалом ВНИИ синтетического каучука им.С.В. Лебедева);
  9. Разработан модифицированный алюмоплатиновый катализатор и процесс дегидрирования высших нормальных парафинов для получения ключевого сырья производства сульфонола: конверсия ~ 20% селективность более 90 %. (Г.В. Исагулянц, Е.А. Тимофеева, О.Д. Стерлигов, А.П. Баркова). Составлены исходные данные на проектирование опытно-промышленного производства 100 %-ных алкилбензолов на основе фракции олефинов С11 - С14 совместно с ГОСНИИХЛОРпроектом МХП СССР;
  10. Разработан способ получения алкилимидазолов из этилендиамина и карбоновых кислот на модифицированном алюмоплатиновом катализаторе риформинга (Г.В. Исагулянц, К.М. Гитис совместно с НПО "Леннефтехим"). Приготовлены этим способом метил-, гексил- и фенилимидазолы. Организовано производство мощностью 100-200 кг в год с целевым назначением для НПО "Пластполимер" Минхимпрома СССР. в 1989 г. работали установки на химкомбинатах (Россошанск, Северодонецк);
  11. На основании данных по дегидрированию высших парафинов С1014, включающих образование олефинов, диенов и ароматических углеводородов, а также кинетику дезактивации платиновых катализаторов, был рассчитан реакторный узел и режимы работы изотермических аппаратов (С.Л. Киперман, Н.В. Некрасов, Н.А. Гайдай).

В настоящее время в ИОХе к структурам органического катализа относятся: Лаборатория разработки и исследования полифунциональных катализаторов (зав. д.х.н. Л.М. Кустов), Лаборатория катализа на редких и рассеянных элементах (зав. д.х.н. Н.Я. Усачев), Лаборатория каталитических реакций окислов углерода (зав. член-корр. РАН А.Л. Лапидус), Лаборатория радиоспектроскопических и оптических методов изучения механизма гетерогенного катализа (зав. академик В.Б. Казанский), Лаборатория каталитического синтеза функциональных производных органических соединений (зав. д.х.н. Е.С. Мортиков) и исследовательские группы при дирекции: Группа каталитического синтеза (рук. д.х.н. Г.В. Исагулянц), Группа каталитического гидрирования (рук. д.х.н. В.З. Шарф), Группа жидкофазных каталитических и электрокаталитических процессов (рук. д.х.н. А.А. Веденияпин).

За последние 10 лет сотрудниками ИОХа разработаны новые катализаторы и процессы, представляющие интерес для промышленного катализа:

  1. Разработаны бифункциональные металлсодержащие цеолитные катализаторы для алкилирования изобутана низшими олефинами (этилен, газы крекинга, бутилены) с получением алкилата - высокооктановой компоненты современных экологически чистых моторных топлив (бензинов). Фирмой Mannesman FG (ФРГ) проведены сравнительные пилотные испытания катализатора ИОХ и зарубежных аналогов. При лучшем качестве продукта срок межрегенерационного пробега разработанного катализатора оказался в 1,5-2 раза больше (Е.С. Мортиков, В.А. Плахотник, С.Е. Долинский, Пат. WO99/19279.ClC07C2/00);
  2. Предложены катализаторы и разработан метод синтеза 2-алкил-5,6,7,8-тетрагидро-9,10-антрахинона - переносчик кислорода для процесса высокоселективного гидрирования и последующего алкилирования гидрюров антрахинона в b -положение над гетерогенными катализаторами, что позволяет исключить образование токсических отходов (Е.С. Мортиков, С.Е. Долинский, В.А. Плахотник и др.; Патент N2080316 от 27.05.1997 г.). Проведено пилотное испытание на заводе ВНИИОС (Московская область);
  3. Предложены каталитические методы непрерывного получения пространственно - затрудненных 2,4- и 2,6-алкилфенолов и диметиламинов в реакторе проточного типа с неподвижным слоем катализатора. Samsung General Chemicals и Samsung Fine Chemicals были проведены сравнительные испытания с зарубежными катализаторами и отмечено превосходство новых систем (Е.С. Мортиков и др.);
  4. Проходят испытания катализаторов дегидрохлорирования 1,2-дихлорэтана в винилхлорид в РФ (Стерлитамак) и фирмой Süd Chemie (ФРГ) (аналогов гетерогенному катализатору в мире нет). Катализатор отличается повышенной стойкостью к хлорводороду и большим межрегенерационным пробегом (Е.С. Мортиков и др);
  5. На стадии строительства находится внедрение технологии получения синтетических моторных топлив из газового сырья (природный, попутный и биогаз). В основе - энергозамкнутые и ресурсосберегающие процессы получения синтез газа, метанола, диметилового эфира и моторных топлив на разработанных и внедренных катализаторах нового поколения (И.И. Лищинер, О.В. Малова, Е.С. Мортиков, С.Э. Долинский, В.А. Плахотник и др.; Патенты РФ: N2160160 от 10.12.2000, N2160161 от 10.12.2000 и N2189858 от 27.09.2002). На заводе " З00 Нижегородский сорбент" приготовлены катализаторы марки КТ-1 (ТУ 38.30168-00) и СЛИМ-1 (ТУ-38.30174-01);
  6. Предложены активные катализаторы для синтеза изопарафинов либо ароматических углеводородов из СО и водорода. Получено более 10 зарубежных патентов с ведущими компаниями мира ("Сасол", "Амоко", "Экксон", "Шелл") (А.Л. Лапидус и сотрудники);
  7. Созданы новые процессы и катализаторы карбонилирования органических соединений: диметилового эфира с получением уксусной кислоты на родиевых системах (А.Л. Лапидус совместно с фирмой "Халдор Топсе" (Дания); триметиламина с получением диметилацетамида (А.Л. Лапидус совместно с фирмой "Самсунг"); высших олефинов с получением карбоновых кислот на палладиевых системах (А.Л. Лапидус совместно с фирмой ЮОП);

    8. Получены новые материалы для хранения водорода с емкостью ~8 вес.% водорода, которые гораздо более эффективны, чем интерметаллиды и системы хранения водорода на основе нанотрубок (Л.М. Кустов с сотудниками);

  8. Разработан процесс дегидрирования изоамиленов в изопрен на оксидном цинкхроможелезном катализаторе (Д.П. Беломестных, Г.В. Исагулянц, Н.В. Войкина совместно с НИИМСК, Ярославль и Стерлитамакским заводом СК. Катализатор предназначен для работы по типу саморегенерирующегося катализатора длительными циклами контактирования. Выход изопрена в пилотных испытаниях достигает 50 % при селективности 88-90 % (1993-1994 гг.);
  9. 10. Разработан каталитический метод получения метилпиразина - ключевого сырья производства противотуберкулезного препарата пиразинамида (Г.В. Исагулянц, К.М. Гитис). Разработаны исходные данные для проектирования промышленной установки на 20 т в год совместно с "ПЕТРОТЕХ" и НПО ГИПХ, Санкт-Петербург - 1992 г;
  10. На разработанном палладийсибунитном катализаторе ИКТ-3-25 гидрирования масел и жиров осуществлена технология получения жировых основ для маргаринов и кондитерских жиров и рецептура диетических маргаринов с высоким содержанием растительных масел (более 60 %) (В.З. Шарф, Е.Ф. Литвин, И.С. Портякова) совместно с В.А. Семиколеновым, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Г.В. Садовничим, Украинский научно-исследовательский институт масел и жиров (Харьков). В 1993 году на Львовском жиркомбинате была выпущена опытная партия (20 тонн) диетического маргарина;
  11. Кинетические данные по дегидрированию пропана на активном и селективном промотированном платиновом катализаторе послужили основой для математического описания работы реактора мощностью 40000 тонн пропилена в год. В результате расчета были оценены размеры адиабатического реактора с подвижным слоем катализатора (Лыу Кам Лок, Н.А. Гайдай) 1995 г.;
  12. На основании кинетических моделей окисления микропримесей разных органических соединений и их смесей проведено математическое моделирование реакторов санитарной очистки воздуха, проектирование и пуск в эксплуатацию промышленных реакторов каталитической очистки воздуха от вредных примесей, выделяющихся в производственных процессах на следующих предприятиях: Новокуйбышевский нефтеперерабатывающий завод - работает реактор каталитической очистки газовых выбросов в производстве жирных кислот, степень очистки 98,0- 99,5 %; завод "Москабель" МЭП СССР - в цехе эмалирования проводов установлены дополнительные реакторы каталитической очистки на вертикальных и горизонтальных эмаль-станках. Степень очистки от примесей сольвент-нафты, трикрезола, метилпирролидона - 99,9 %; завод "Молдавкабель" (Бендеры) - работают реакторы каталитической очистки воздуха от токсических примесей, выделяющихся в производстве эмалированных проводов, степень очистки 96,0-99,9 %. (Т.Ю. Сергеева, Н.В. Некрасов совместно с А.С. Дряхловым - Филиал НИИОГАЗ, Дзержинск);
  13. Разработано и освоено промышленное производство низкотемпературных катализаторов конверсии оксида углерода. Катализаторы эксплуатируются в конверторах Новомосковского АК "Азот", Северодонецкого ПО "Азот", Горловского ПО "Стирол", Магнитогорского МК (В.И. Якерсон совместно с Е.З. Голосманом, А.И. Нечуковским и др., НИАП, Новомосковск);
  14. Разработаны новые цементсодержащие катализаторы для промышленного хлорорганического катализа. Катализаторы прошли промышленное испытание на Усольском химкомбинате (В.И. Якерсон совместно с И.И. Курляндской - НИИСИНТЕЗ и с Е.З. Голосманом, Е.А. Боевской - НИАП) и для экологического катализа - очистки выбросных газов от оксидов азота. Катализаторы используются в цехе получения азотной кислоты на Новомосковском АК "Азот" (В.И. Якерсон совместно с Е.З. Голосманом, В.Н. Ефремовым, Т.М. Тесаковой - НИАП);
  15. Разработан малосточный способ приготовления никельалюмокальциевых катализаторов типа НКМ-4, НКМ-4А и НКМ-2В, выпускаемых катализаторным производством Новомосковского Института азотной промышленности. (В.И. Якерсон совместно с Е.З. Голосманом и др.);
  16. Предложен способ окислительной конденсации метана - основного компонента природного газа - в присутствии катализатора, позволяющий получить степень конверсии метана 50-60 % при селективности по С2-углеводородам 60-70 %, которые состояли, в основном, на 90-95 % из этилена. Производительность катализатора превысила 1 г этилена /г.кат.час., содержание этилена в газообразных продуктах окислительного превращения метана составило 6-10 об. %. До настоящего времени процесс не нашел промышленного применения (Н.Я. Усачев., Е.П. Беланова).
  17. Впервые разработаны процессы электрохимического выделения каталитически активных металлов (никель, серебро, медь) из водных растворов прочных металлоорганических комплексов, не поддающихся разрушению химическим путем. Разработки внедрены в промышленность (Орел, Сапапул, Переяславль-Залесский и др.) (М.Д. Батурова, А.А. Веденяпин).

Таким образом, в ИОХе в настоящее время проводятся как фундаментальные исследования в области органического катализа, так и работы по созданию оригинальных каталитических систем, новых реакций и процессов для промышленного катализа.

Результаты проводимых исследований широко освещены в периодической печати и отражены в патентах и сотнях изобретений. За прошедшие 70 лет сотрудниками ИОХ опубликовано более нескольких тысяч научных статей и докладов, 200 монографий и сборников трудов, 12 учебников и методических руководств, многие из которых выдержали несколько изданий и переведены на иностранные языки.

В Институте с момента его организации существует аспирантура и докторантура. Докторантура Института существовала с 1935 по 1955 гг. и была вновь открыта в 1988 г. Ее окончили ряд выдающихся ученых, в том числе академик Х.М. Миначев. Аспирантура в ИОХе является самой многочисленной среди аспирантур всех химических институтов РАН. В разное время в ней обучались в год от 20 до 80 аспирантов. В аспирантуре ИОХа обучались граждане из всех бывших союзных республик, а также аспиранты их многих стран мира: Китая, Вьетнама, Чехословакии, Венгрии, Румынии, Болгарии, Мексики, Индии, Сирии, Бангладеш и Нигерии. Всего окончили аспирантуру ИОХ более 1000 человек, некоторые из них занимали и занимают ведущее положение в науке в России и СНГ. С 1951 г. аспирантуру и докторантуру возглавляет кандидат химических наук Екатерина Павловна Каплан. В настоящее время в Институте обучаются 60 аспирантов и 2 докторанта.

За последние 10 лет каталитики ИОХ опубликовали 8 монографий, 5 человек защитили докторские диссертации (В.А. Павлов, А.А. Дулов, К.М. Гитис, А.А. Дергачев, И.В. Мишин). Лучшим аспирантам на конкурсной основе присуждаются именные стипендии: по органическому синтезу - имени А.Е. Фаворского, А.Н. Несмеянова, И.Н. Назарова, А.Д. Петрова, С.С. Новикова, Б.М. Михайлова, А.М. Моисеенкова, Я.Л. Гольдфарба; по органическому катализу - имени Н.Д. Зелинского, А.А. Баландина, Б.А. Казанского, Н.И. Шуйкина и А.М. Рубинштейна.

Таким образом, ИОХ сохраняет традиции ведущего крупнейшего центра фундаментальных исследований органического синтеза и катализа, продолжает сохранять традиции научных школ и сотрудничество ученых института со специалистами прикладного катализа и промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Рубинштейн А.М. Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского М.:Наука, 1995.
  2. Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского / Под ред. Э.П. Серебрякова. М.: Наука, 1983.
  3. Клабуновский Е.И., Соловьев Ю.И. Алексей Александрович Баландин (1898-1967). М.: Наука. 1998.184с.
  4. Ряшенцева М.А.// Катализ в пром-сти. 2003. N 3. С. 52.
  5. Пат. 2053018 (РФ). Способ приготовления катализатора для селективного гидрирования ацетилена в этан - этиленовой фракции./Т.А. Сладкова, З.Т. Бейсембаева, Ш.В. Дуйсенбаев и др. 1996.
  6. Pat. WO 99/ Cl C07C2/00. Catalyst for alkylation of olefins. Method for producing a catalyst and alkylation method / E.S. Mortikov, V.A. Plakhotnik, S.E. Dolinsky. 1999/
  7. Пат. 2080316 (РФ). Способ получения 2-алкил-5,6,7,8-тетрагидро-9,10-антрахинона/ Е.С.Мортиков, С.Е. Долинский, В.А. Плахотник и др. 1997.
  8. Пат. 2160160 (РФ). Катализатор и способ получения жидких углеводородов из диметилового эфира/ И.И. Лищинер, О.В. Малова, Е.С. Мортиков, С.Е. Долинский. 2000.
  9. Пат. 2160161 (РФ) Катализатор получения жидких углеводродов из диметилового эфира/ О.В. Малова, И.И. Лищинер, С.Э. Долинский и др. 2000 г.
  10. Пат. N 2189858 (РФ) Катализатор получения жидких углеводородов из низкомолекулярных кислородсодержащих органических соединений / О.В. Малова, И.И. Лищинер, С.Э. Долинский и др. 2002.

М.А. Ряшенцева


Судьба отраслевых институтов

Подробнее


За рубежом

Подробнее



Copyright © catalysis.ru 2005–2024
Политика конфиденциальности в отношении обработки персональных данных