Нанотехнологии и наноматериалы в процессах глубокой комплексной переработке углеводородного сырья

Объект исследования - разработка основополагающих процессов нефтехимии с использованием наноразмерных катализаторов и материалов, приводящих к повышению эффективности протекания процессов в результате повышения каталитической активности и селективности, энергосбережения и экологической приемлемости. Цель исследования - разработка наноразмерных каталитических систем и материалов, приводящих к увеличению глубины переработки нефтяного сырья и природного газа, процесса гидрирования ароматических продуктов нефтяного происхождения, развития альтернативных нефтяным процессов получения топливных продуктов и мономеров на основе синтеза из СО и Н₂ и возобновляемой биомассы, улучшения трибологических свойств масел к механическому износу двигающихся деталей. Разработаны новые принципы организации процессов нефтехимии с использованием наноразмерных катализаторов. Проведены экспериментальные и теоретические исследования процессов нефтехимии. Разработана технологическая схема синтеза стабильных и активных наноразмерных катализаторов гидроконверсии тяжелых нефтяных остатков, создан экспериментальный стенд синтеза, наработаны опытные образцы каталитических суспензий. Применена теоретическая и практическая возможность применения метода матричной изоляции с применением полимеров различного типа для синтеза наноразмерных катализаторов синтеза Фишера - Тропша. Обнаружено крайне высокое антифрикционное действие присадок на основе наночастиц молибдена и рения при повышенных температурах при использовании наночастиц сульфидов молибдена, вольфрама и рения. Синтезированы высокоактивные наноструктурированные катализаторы на основе цеолита типа ZSM-5 для реакций синтеза углеводородов из диметилового эфира. Разработана технология алкилирования бензола низшими олефинами (этилен, пропилен) на цеолитных катализаторах в пленочном реакторе при проведении процесса в структурированном режиме. Синтезированы цилиндрические и планарные графеновые наноструктуры (ЦПГНС) на цеолитах ЦВМ и ЦВН, изучен механизм адсорбции Н₂ в изученных системах. Разработаны подходы к созданию наноразмерных катализаторов гидрирования ароматических соединений на основе тиосолей, проявляющих устойчивость к серосодержащим соединениям, присутствующим в нефтяном сырье. Показана возможность использования прекурсоров-тиосолей для гидрооблагораживания легкого газойля каталитического крекинга. Предложен метод in situ получения сульфидного никель-вольфрамового катализатора разложением обратных эмульсий (углеводородное сырье)/(раствор прекурсора в воде) или суспензий твердых частиц прекурсора в углеводородном сырье для гидрирования ароматических углеводородов. Разработаны подходы к созданию наноразмерных катализаторов гидрирования ароматических соединений на основе маслорастворимых прекурсоров. Разработаны катализаторы процесса получения низших олефинов из оксигенатов на основе нанокристаллических силикоалюмофосфатов и катализатора синтеза кумола на основе цеолита BEA. Установлена возможность превращения силикоалюмофосфатных гранул, приготовленных на основе каолина и фосфорной кислоты, в кристаллический силикоалюмофосфат со структурой SAPO-11 в присутствии темплата дипропиламина. Разработан пористый мембранно-каталитический конвертер (МКК) методом высокотемпературного самораспространаяющегося синтеза, и изучены закономерности углекислотно-парового риформинга метана, этанола, органических продуктов ферментации и диметилового эфира в синтез-газ. Разработан оригинальный гибридный мембранно-каталитический реактор (ГМКР) для совместного получения синтез-газа и ультрачистого водорода из ископаемых и возобновляемых органических источников (метан и этанол), а также из сырья синтетического происхождения (диметиловый эфир) в процессах углекислотного и парового риформинга. ГМКР представляет собой устройство, в котором пористый керамический каталитический конвертер, приготовленный методом СВС, интегрирован с водородселективной палладийсодержащей мембраной. Разработан модельный железо-никелевый катализатор парового риформинга метана, полученного на основе смешанных оксидов, выделенных из слоистого вермикулита, и методом эпитаксиального наслаивания на промышленный Al₂O₃, проявляющий устойчивость к примеси сероводорода. Разработан синтез наноразмерных частиц оксидов типа FeₓTi(Zr)₁₋₀,₇₅ₓO₂±δ с размером 6 ± 1 нм, матрично изолированных в порах Al₂O₃, обладающих поглощением света в видимой области.