ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕРАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИРОДНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ В ВЫСОКОВОСТРЕБОВАННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ И ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЕ МОТОРНЫЕТОПЛИВА(промежуточный, этап 2) (0370-2018-0004)Приоритетное направление Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013 - 2020 годы46. Физико-химические основы рационального природопользования и охраны окружающей среды на базе принципов «зеленой химии» и высокоэффективных каталитических систем, создание новых ресурсо- и энергосберегающих металлургических и химико-технологических процессов, включая углубленную переработку углеводородного и минерального сырья различных классов и техногенных отходов, а также новые технологии переработки облученного ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами

Исследованы модифицированные цеолиты; коммерческие порошки Co и WC, а также их модифицированные формы; рутильные пигменты и нанотрубки TiO₂. Цель работы - исследование процессов ароматизации н-бутана и изомеризации н-гексана на металлсодержащих цеолитных катализаторах; исследование процесса крекинга нефтяного парафина в присутствии коммерческих порошков Со и WC; получение частиц диоксида титана (нанотрубок) и исследование их физико-химических свойств и активности в процессе сероочистки дизельной фракции нефти. Установлены закономерности превращения н-бутана в ароматические углеводороды на Ga- и Zn-алюмосиликатных катализаторах со структурой цеолита MFI. Катализаторы проявляют высокую активность в процессе превращения н-бутана, а по ароматизирующей активности создают следующий ряд: АС < Zn-АС < Ga-АС. Полученные данные позволяют подбирать наиболее эффективный катализатор и оптимизировать технологические условия переработки газообразных углеводородов в ценные химические продукты. Предложен способ получения цеолитсодержащего катализатора путем введения нанопорошка Ni и последующей механической обработки цеолита. Механообработка приводит к уменьшению размеров частиц цеолита и никеля с частичной его миграцией с поверхности в поры цеолита, а также к снижению удельной поверхности, пористости и кислотности катализатора. Механическая обработка Ni-содержащего катализатора повышает в полтора - два раза селективность образования изоалканов в процессе конверсии н-гексана. Установлено, что при крекинге нефтяного парафина порошки Со и WC обеспечивают повышение выхода светлых фракций соответственно на 27,4 и 45,9%. Проявленная активность порошков связана с их теплофизическими свойствами, а также с каталитическими свойствами поверхностных оксидов. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования доступных порошковых реагентов в качестве каталитических добавок для повышения эффективности процесса крекинга тяжелого нефтяного сырья. Для повышения степени очистки нефтяных фракций от серосодержащих соединений использован фотокатализ на титановых пигментах и нанотрубках TiO₂, полученных из титановых пигментов. Определены условия формирования нанотрубок TiO₂, и установлено, что они проявляют наибольшую активность в процессе сероочистки нефтяного сырья.