Разработка технологий приготовления катализаторов и сорбентов и процессов на их основе

Проведено исследование влияния модификации магнием сферического γ-Al2O3, который применяется в качестве носителя для катализатора глубокого окисления (КГО) в кипящем слое, а также разработке инертного материала, способного минимизировать потери активного компонента. Модифицированный носитель получался путем пропитки сферических гранул γ-Al2O3 раствором предшественника (нитратом или ацетатом), после чего гранулы прокаливались при температуре 800 °C. Обнаружено, что прочностные характеристики γ-Al2O3 линейно увеличиваются с добавлением магния в количестве от 2 до 9 масс.%. В лабораторных условиях применение данного материала позволило сократить потери катализатора в три раза по сравнению с кварцевым песком при 4,5-часовом истирании. Также исследовалось сжигание различных типов растительной биомассы, включая торф и угль в кипящем слое катализатора с целью получения и исследования углеродно-минеральных материалов и биоуглей, обладающих развитыми текстурными характеристиками и, как следствие, сорбционной способностью. По направлению запасания и хранения Н2 в виде жидких органических носителей водорода (ЖОНВ) проведена разработка катализаторов на основе переходных металлов (Ni, Cu, Co, Mo и др.) для широкого спектра реакций с использованием водорода и реализуемых в технологии хранения H2, гидродеоксигенации растительного сырья с целью получения компонентов топлив, а также гидропревращения фурфурола в химические соединения с добавленной стоимостью. В ходе работы изучена эффективность высокопроцентных никелевых катализаторов, модифицированных магнием в процессах гидрирования хинолина (Хин) и дегидрирования декагидрохинолина (ДГХ). Оптимизация состава никелевого катализатора для этих процессов позволила существенно повысить перспективность применения пары Хин/ДГХ в технологии хранения водорода с использованием жидких органических носителей. Исследовано влияние состава Ni-Mo/ZSM-23 катализаторов с различным соотношением Mo/(Mo+Ni) на выход изомеризованных алканов при гидропереработке смеси жирных кислот (С16-С18). Было показано, что для образца с соотношением Mo/(Ni+Mo) равным 0,25 наблюдается наибольшая конверсия и выход изомеризованных алканов. Проведено исследование влияния метода синтеза (сплавление солей предшественников металлов, гомогенный золь-гель метод) на формирование активного компонента высокопроцентных Cu-содержащих катализаторов, модифицированных Ni или Co, для процесса гидропревращения фурфурола в вещества с высокой добавленной стоимостью (фурфуриловый спирт, 2-метилфуран). Было показано, что активным компонентом наиболее перспективного в процессе гидропревращения фурфурола сплавного катализатора 7Ni19Cu61Fe13Al являются металлические медь и никель, а также их совместная фаза, при этом оксиды алюминия и железа создают матрицу, на которой распределяются фазы активного компонента. Получены новые данные об условиях формирования высокодисперсных сложных оксидов со структурой шпинели – алюминатов бария и меди - при гидротермальной обработке суспензии продукта центробежной термохимической активации гиббсита (ЦТА-ГБ) в водном растворе соответствующих солей с последующей мягкой термообработкой образующихся предшественников. Установлено, что в процессе гидротермальной обработки происходит гидратация ЦТА-ГГ с образованием псевдобемита, а также образование двойных гидроксидов в случае меди. Показано, что термообработка при 850 С позволяет получать практически однофазные алюминаты. Продемонстрирована возможность экструзионного гранулирования продуктов гидротермальной обработки- гелей/паст. Определены текстурно-механические свойства гранул. Показана высокая каталитическая активность алюминатов меди в процессах селективного окисления аммиака при низких и высоких температурах в зависимости от температуры прокаливания, что представляет интерес для очистки газовых сред, а также при использовании аммиака в качестве топлива. Перспективы использования алюмината бария обусловлены его высокой термостабильностью и низкой кислотностью поверхности. В рамках проекта были проведены работы по синтезу и исследованию перспективных катализаторов и сорбентов, используемых в целях сокращения эмиссии диоксида углерода. Получены и испытаны в реакции метанирования СО2 новые каталитические системы Ni/СeO2/Y2O. Катализаторы Ni/СeO2/Y2O3 продемонстрировали высокую каталитическую активность в метанировании СО2, значительно превышающую активность коммерческого катализатора метанирования НИАП-07 при меньшем содержании активного компонента (Ni). Разработана технология получения известковых сорбентов для очистки воздушно-дыхательных смесей от СО2 и проведена экономическая оценка организации производства известковых сорбентов в Российской Федерации.