Нанохимия глубокой комплексной переработки углеводородного сырья: научные основы создания новых материалов и процессов (промежуточный)

Цель исследования - создание наноразмерных катализаторов и материалов для процессов глубокой переработки углеводородного и кислородсодержащего сырья для разработки высокоэффективных процессов получения энергоносителей и важных продуктов нефтехимии, таких как компоненты топлив, мономеры, водород и синтез-газ. Установлено, что проведение парового риформинга диметилового эфира с получением синтез-газа в гибридном мембранном реакторе с интегрированной в реакционный объем мембраной из Pd-Ru сплава обеспечивает извлечение ультрачистого водорода до 50% при температуре 500 - 700°С. Проведен синтез тетраалкиламмоний тиометаллатов молибдена и рения, включающих алкильные группы различного состава. Ряд этих соединений синтезирован и охарактеризован термическими и спектральными методами впервые. Установлены причины снижения селективности по дистиллятным продуктам в процессе гидрогенизации тяжелого нефтяного сырья в присутствии наноразмерных катализаторов в реакторе смешения. Синтезированы два типа композитных материалов: оксидные нанокомпозиты, полученные разложением гидроталькитоподобных слоистых двойных гидроксидов и нанокомпозиты на основе целлюлозы, полученные методом матричной изоляции. Комплексом физико-химических методов охарактеризованы структурные превращения в процессе синтеза нанокомозитов. Установлено, что активность Mg-содержащих катализаторов на основе синтетических нанокристаллитов цеолитов (MFI-1 и MFI-2) и полученных из промышленных образов цеолитов (НСBV, НЦВМ) зависит от объема мезопор. Показана влияние мольной доли SiO₂/Al₂O₃ и содержания Zn на размер агрегатов и кристаллитов цеолита NZ₅, что приводит к изменению объема мезопор, образующихся при сборке агрегатов и кристаллов цеолитов [Zn,Al]NZ₅. Для создания мембранных нанореакторов с варьируемым объемом реакционной зоны исследовано суперпозиционное нанесение наноразмерных кристаллитов пироуглерода (НКП), получаемых при пиролизе метана, на поровую поверхность ультрафильтрационных мембран TRUMEM с Dпор = 50 и 90 нм. Результаты определения скорости осаждения в зависимости от числа слоев позволяют утверждать, что обнаружен новый эффект неспаренного слоя. Впервые проведено контролируемое регулирование объема реакционной зоны у наноразмерных мембранных реакторов (НРМР) путем последовательного уменьшения диаметра пор, проводимого за счет формирования на их поверхности НКП. Синтезированы ненанесенные палладиевые катализаторы, и исследована их активность в реакциях гидрирования полибутадиена, полистирола, полиизопрена и бутадиен-стирольного каучука. Для алкилирования изобутена бутиленами в присутствии наноразмерных цеолитсодержащих катализаторов в сларри-реакторе установлен оптимальный состав катализатора и проведены исследования по выявлению влияния скорости подачи сырья, температуры реакции на конверсию сырья, выход алкилата и селективность реакции по суммарному содержанию изооктановой фракции в алкилате; изучены свойства катализатора до и после синтеза изопарафинов рядом физико-химических методов.