ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ КАТАЛИТИЧЕСКИХ И ТЕРМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ИСКОПАЕМОГО, АЛЬТЕРНАТИВНОГО И ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ, ПОЛУПРОДУКТОВ НЕФТЕХИМИИ И ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ПРОЦЕССОВ

Объектом исследования настоящей работы являются каталитические реакции превращения ископаемого, альтернативного и возобновляемого углеродсодержащего сырья, полупродуктов нефтехимии и техногенных отходов. Целью работы является создание научных основ новых процессов производства продуктов с высокой добавленной стоимостью из малоценного сырья. При выполнении работы получены следующие результаты: - установлено, что с увеличением доли полимерных отходов в сырье гидроконверсии растет выход дистиллятных фракций и снижается содержание серы в гидрогенизате. С увеличением доли БСК в сырьевой смеси растет содержание ароматических углеводородов. С увеличением доли ПЭВД во фракциях растет содержание парафиновых и нафтеновых УВ; - показано, что кокс блокирует преимущественно самые сильные кислотные центры, ослабляя их способность адсорбции и крекинга. Соотношение количества кислотных центров средней силы к количеству сильных центров в отработанных катализаторах с ростом мольного соотношения уменьшается. О более быстрой закупорке и дезактивации образцов с меньшим мольным соотношением SiO2/Al2O3 в цеолите говорит и резкое уменьшение общего объема пор в отработанных в конверсии ДМЭ образцах, причем более предпочтительным является отложение кокса в микропорах цеолита; - показано, что большое влияние на образование предшественников кокса оказывает наличие мезопор в исходных образцах, их присутствие ослабляет образование предшественников кокса, облегчая их диффузию из каналов цеолита; - показано, что с ростом мольного соотношения активность катализаторов в конверсии ДМЭ в низшие олефины увеличивается, что способствует образованию вторичных продуктов, которые и являются основными предшественниками более разветвленных ароматических углеводородов; - исследованы закономерности превращения оксигенатов на цеолитных катализаторах. Показана зависимость активности от наличия бренстедовских центров, связанных с влиянием соотношения кремния к металлу. Синтезированы впервые новые катализаторы для процесса получения дивинила из этанола. На новом катализаторе, содержащем, оксиды лантана, цинка и церия, достигнуты выход диена до 30%. селективность – до 70% при температуре 350-360оС, LHSV 1 h-1. - впервые исследованы закономерности жидкофазной конденсации изобутена с формальдегидом по Принсу в присутствии цеолитных (H-MFI и H-BEA) и металл-цеолитных катализаторов (Mg-MFI и Mg-BEA) с низкими соотношениями Si/Al. Показана принципиальная возможность высокоселективного получения прекурсора изопрена (3-метилбут-3-енола-1) в присутствии катализаторов на основе цеолитов MFI, и возможность селективного получения изопрена в присутствии H-BEA. Впервые изучено влияние модификации цеолитных катализаторов Mg2+ на их активность и избирательность. Установлено, что модификация цеолитов приводит к увеличению избирательности по ненасыщенному спирту. - при изучении превращения модельных субстратов и их бинарных смесей оксигенат-углеводород на цеолитах двух типов обнаружен эффект подавления образования насыщенных первичных продуктов крекинга углеводорода при введении кислородсодержащего соединения. Методом in situ ИК-Фурье спектроскопии изучена структура образующихся интермедиатов превращения ацетона в углеводородной среде на цеолитах двух типов. Предложена схема взаимодействия кислородсодержащего соединения с карбонильной группой и углеводорода на поверхности цеолитного катализатора, включающая присоединение к оксигенату карбокатиона с образованием кислородсодержащего интермедиата. - разработана технологическая схема получения водорода из легких углеводородов в замкнутом химическом цикле и проведено моделирование процесса конверсии метана в восходящем газокатализаторном потоке с применением методов вычислительной гидродинамики. - особенности гидропревращений компонентов таких альтернативных топлив, как бионефть и растительные масла, были изучены в присутствии наноразмерных сульфидных сформированных in situ и фосфидных катализаторов, сформированных ex situ. Показано, что оба типа катализаторов проявляют активность в реакциях гидрирования и гидродеоксигенации. Проведены исследования каталитической конденсации ацетона с глицерином, являющихся продуктами переработки сырья на основе биомассы. Изучено влияние добавок на основе производных глицерина на характеристики моторных топлив. Показано, что наиболее эффективными добавками являются ацетоновые кетали этилен- и пропиленгликоля. Исследована активность медных катализаторов в гидрогенолизе глицерина. Показано, что медные катализаторы позволяют проводить жидкофазную конверсию глицерина в пропиленгликоль с селективностью не менее 97%. - предложена и экспериментально проверена схема комбинированной переработки каменного угля с получением синтетического реактивного топлива. Компаундированием полученных изопарафиновой и нафтеновой фракций были получены экспериментальные образцы синтетических реактивных топлив, удовлетворяющие техническим требованиям, предъявляемым к топливам марок Джет А-1 и Т-8В. Области применения полученных результатов – процессы переработки полимерных отходов, возобновляемого сырья и тяжелых видов нефтяного сырья;