ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ СОРБЦИИ И КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РЕАКЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕТЕРОГЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИХ НАНОЧАСТИЦЫ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, НА ПРИМЕРЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРИРОВАНИЯ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ И АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

В 2017 г. в соответствии с целью работы (которая заключалась в изучении физико-химии сорбции и каталитических свойств наночастиц переходных металлов в реакциях гидрирования) исследованы сорбционные и каталитические свойства наночастиц меди и никеля, полученные золь-гель методом. Наночастицы никеля и меди непосредственно при синтезе допировали в сетку мезопористого силикагеля. Исследовали морфологию поверхности, адсорбцию модельных органических соединений, кинетику реакций гидрирования изучали с помощью газовой хроматографии. Исследования проводили на оригинальной установке. Впервые изучено влияние метода получения наночастиц на их сорбционные и каталитические свойства. Изучена кинетика гидрирования гексадиена-1,5 на наночастицах никеля, полученных темплатным синтезом. Показано, что при температуре 170°С и давлении 2 атм конверсия достигает 75%. В промышленности этот процесс протекает на корочковых катализаторах при температуре 200 - 250°С и давлении 25 - 30 атм. Изучены термодинамические и кинетические параметры реакции гидрирования ксилолов и изопропилбензола на никелевом катализаторе. Показано, что при гидрировании м-ксилола определяющим параметром в образовании активированного комплекса является энтропия, тогда как для о-ксилола и п-ксилола определяющим фактором является энергия активации. При совместном присутствии всех изомеров ксилола при температуре 150°С и давлении 2 атм конверсия п-ксилола значительно меньше, чем о- и м-ксилолов. Этот факт свидетельствует о возможности выделения п-ксилола из смеси. При гидрировании ксилолов образуются цис- и транс-изомеры диметилциклогексанов. В промышленности этот процесс протекает на смешанных катализаторах корочкового типа, содержащих триэтилалюминий и стеарат кобальта, при температуре 30°С и давлении 50 атм. Гидрирование этилбензола и изопропилбензола протекают на катализаторе, содержащем наночастицы никеля, при 150°С и 2 атм со значениями конверсии 80 и 90% соответственно. Полученные данные свидетельствуют о высокой каталитической активности наночастиц переходных металлов в мягких условиях гидрирования (давление 2 атм) и могут служить для разработки технологии получения катализаторов нового поколения процессов гидрирования непредельных и ароматических углеводородов.