Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

1. Разработка наноструктурированных металл-углеродных катализаторов

Разработаны новые наноструктурированные металл-углеродные катализаторы дегидрирования углеводородов. Катализаторы получены в процессе ИК-пиролиза композиции на основе полиакрилонитрила, детонационных наноалмазов (ДНА) и солей PtCl₄ и RuCl₃ при соотношении Pt:Ru=9:1, ПАН:ДНА=1:100 - 1:10. Полиакрилонитрил в составе прекурсора обеспечивает равномерность распределения металлических наночастиц, а выделяющийся за счет дегидрирования полимерной цепи водород эффективно восстанавливает металл до нульвалентного состояния. Методами рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа установлено, что в условиях ИК-пиролиза in situ формируются наночастицы сплава Pt-Ru с размерами от 2 до 16 нм (средние размеры 6-8 нм). Катализаторы с наноразмерными частицами Pt-Ru сплавов, закрепленными на частицах ДНА, оказались активными в реакциях отщепления водорода от углеводородов. В частности, достигнута 100%-ная конверсия циклогексана в бензол при 100 %-ной селективности.

Академик Терещенко Г.Ф., проф. Карпачева Г.П.

2. Наноразмерные катализаторы селективного окисления сероводорода в серу

Обнаружен эффект воздействия СВЧ при получении наноразмерного железоуглеродного катализатора селективного окисления H₂S в серу. Анализ способов получения железоуглеродных катализаторов, содержащих в качестве активных компонентов суперпарамагнитные кластеры оксида железа, показал структурную чувствительность реакции селективного окисления сероводорода в серу. С уменьшением размера частиц активного компонента от 15 до 6 нм повышается глубина превращения сероводорода и увеличивается стабильность работы катализатора. Показано что, использование СВЧ излучения, селективно поглощаемого углеродной матрицей, приводит к высокоскоростному формированию наноразмерных частиц активного компонента (до 6 нм), обладающих рекордной активностью и стабильностью. Найдено, что частицы нестехиометрического магнитоупорядоченного оксида железа сохраняют высокую стабильность в результате сильного взаимодействия с неэмпирическими природными включениями угля, представляющими собой изоструктурные оксиды алюминия и железа. Столь сильное взаимодействие препятствует фазовому переходу в неактивные формы сульфидов. Каталитический цикл реализуется путем обмена слабосвязанного терминального кислорода нестехиометрических кластеров g -оксида железа на ионы серы, которая в катализе агломерируется и выделяется на поверхности катализатора. Обнаружено, что потеря активности массивными частицами связана с их фазовыми превращениями в неактивные соединения сульфидов.

проф. Цодиков М.В.

3. Создание производства катализаторов синтеза бензина и диметилового эфира (ДМЭ) для технологии GTL (жидкость в газ)

Разработаны прописи производства катализаторов синтеза бензина и прямого синтеза ДМЭ из синтез-газа для крупнопилотной двухблочной установки, предназначенной для испытания новой технологии получения диметилового эфира (ДМЭ) из синтез-газа и высокооктанового бензина из ДМЭ, которая была разработана в ИНХС РАН. Совместно с ОАО "Ангарский завод катализаторов и органического синтеза" разработаны технические условия на приготовление цеолитного катализатора синтеза бензина из ДМЭ и выданы рекомендации по наработке опытной партии катализатора в количестве 50 кг. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что синтезированные катализаторы получения бензина из синтез-газа через ДМЭ сохраняют активность и селективность в течение длительного времени (не менее двух лет) без регенерации.

На промышленном оборудовании опытного завода НИАП (Новомосковск) приготовлена партия катализатора прямого синтеза ДМЭ из синтез-газа в объёме 10 кг и проведены пилотные испытания катализатора, которые показали, что приготовленный катализатор прямого синтеза ДМЭ соответствует лабораторным образцам. Таким образом, технология ИНХС РАН по проблеме GTL (жидкость в газ) переходит в стадию крупнопилотных испытаний.

Академик Хаджиев С.Н., д.х.н. Колесниченко Н.В., к.т.н. Кипнис М.А.