Синтезированы высококремнеземные цеолиты семейства пентасил с силикатным модулем от 20 до 200. На их основе приготовлены катализаторы, содержащие никель, цирконий и платину, введенные различными способами. Изучено влияние величины силикатного модуля цеолита и модифицирования на кислотность и активность цеолитных катализаторов в процессе изомеризации н-октана. Определены оптимальные условия проведения изомеризации н-октана в присутствии исследуемых катализаторов.

Синтезированы цеолиты типа ZSM с силикатным модулем 60-200 при использовании в качестве структурообразующей добавки гексаметилендиамина. С помощью методов ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа установлено, что полученные цеолиты принадлежат к типу ZSM-5, а их степень кристалличности составляет более 80%. Кислотные характеристики образцов определены методом термопрограммированной десорбции аммиака, а каталитические свойства изучены в процессе превращения прямогонной бензиновой фракции нефти. Показано, что с увеличением силикатного модуля цеолита происходит снижение количества кислотных центров, при этом их сила уменьшается незначительно. Полученные СВК-цеолиты могут быть использованы в качестве основного компонента катализаторов облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти.

Методом гидротермального синтеза из щелочных алюмокремнегелей получены цеолиты структурного типа ZSM-5, ZSM-8, ZSM-11 и ZSM-12, которые модифицировались цинком методом пропитки. Изучены их кислотные свойства и установлено, что катализаторы отличаются друг от друга распределением и соотношением кислотных центров разного типа. Показана возможность прямой химической переработки этана в ароматические углеводороды на Zn-содержащих цеолитах различного структурного типа. Установлено влияние структуры высококремнеземных цеолитов на активность и селективность приготовленных на их основе Zn-содержащих катализаторов. Показано, что наиболее эффективным ктализатором процесса превращения этана в ароматические углеводороды является цеолит структурного типа ZSM-5, модифицированный цинком.

Изучено совместное промотирующее влияние нанопорошков циркония и молибдена на каталитические свойства цеолита типа ZSM-5 с различным силикатным модулем в процессе конверсии природного газа в жидкие углеводороды. С помощью методов термического анализа и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения получены данные о количестве и природе коксовых отложений, образующихся в ходе реакции на поверхности катализатора Zr-Mo/ZSM-5. Показано, что добавка циркония к Mo-содержащему цеолиту приводит к повышению активности и селективности катализатора в образовании ароматических углеводородов из компонентов природного газа. Установлено, что максимальное количество ароматических соединений образуется в присутствии цеолита с силикатным модулем 40, содержащим 0,5% Zr и 4,0% Mo.

Изучен процесс дезактивации вольфрамсодержащего цеолита на различных стадиях неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды. Выявлены факторы, приводящие к снижению активности катализатора. Исследовано распределение и состояние активных компонентов в каталитической ситеме. Установлена природа и определено количество углеродных отложений, образующихся на исследуемом катализаторе в ходе реакции.

В работе представлены результаты исследований влияния структуры, морфологии и состава носителя Мо-содержащих цеолитных катализаторов на их активность в процессе неокислительной конверсии метана. Показана роль структурообразующей добавки, используемой при синтезе высококремнеземных цеолитов, на физико-химические и кислотные свойства полученных каталитических систем. Установлена зависимость активности и стабильности Мо-содержащих катализаторов от мольного отношения SiO2/Al2O3 в исходных цеолитах.

С использованием различных структурообразующих добавок и без них синтезированы высококремнеземные цеолиты структурного типа ZSM-5, на основе которых приготовлены Мо-содержащие каталитические системы. Исследованы их физико-химические свойства и активность в процессе неокислительной конверсии метана. Установлена высокая ароматизирующая активность и стабильность катализатора Мо/ZSM-5, полученного на основе цеолита, синтезированного с гексаметилендиамином.

Использование высококремнеземных цеолитов типа пентасил, модифицированных катионами металлов, в переработке нефтяного сырья является альтернативным способом получения высокооктановых автомобильных бензинов с низким содержанием ароматических углеводородов. Изучены кислотные и каталитические свойства цеолитов, модифицированных индием, в процессе облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти. Показано, что наиболее эффективным в этом процессе является катализатор, модифицированный наноразмерным порошком индия, полученным электрическим взрывом проволоки в среде аргона.

В учебном пособии излагаются методы синтеза и исследования физико-химических и каталитических свойств высококремнеземных цеолитов, применение которых в качестве катализаторов обеспечило последние достижения в области нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Пособие состоит из двух частей - теоретической и лабораторного практикума. В теоретической части отражен современный уровень сведений о цеолитах - основные закономерности синтеза, вопросы изучения структуры, кислотных и каталитических свойств высококремнеземных цеолитов. В лабораторном практикуме описаны важнейшие методики, используемые при синтезе и изучении кислотных и каталитических свойств цеолитов и содержащие оригинальные разработки авторов пособия либо имеющиеся в научной литературе. Лабораторные работы содержат вопросы, позволяющие дать свою интерпретацию результатов определенного экспериментального исследования. Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области адсорбции и катализа.

Методом гидротермальной кристаллизации с использованием гексаметилендиамина в качестве темплата синтезированы индийсодержащие цеолиты. Исследованы их физико-химические и каталитические свойства в процессе конверсии метанола в углеводороды. Показано, что полученные катализаторы проявляют высокую каталитическую активность - конверсия метанола составляет 100%. Установлено, что введение индия в цеолит увеличивает селективность катализатора в отношении образования олефинов, что обусловлено снижением силы и концентрации его кислотных центров.

На основе цеолита типа ZSM-5 с использованием различных сособов приготовлены катализаторы, содержащие оксиды лантана и циркония. Изучено влияние промотирующей добавки и способа модификации цеолитов на их каталитические и физико-химические свойства в процессе получения диметилового эфира из синтез-газа. Показано, что введение модификатора методом пропитки приводит к увеличению выхода целевого продукта по сравнению с немодифицированным образцом в 1.7 и 1.8 раза для цирконий- и лантансодержащих катализаторов соответственно. Определены оптимальные условия проведения процесса.

Изучено совместное промотирующее влияние молибдена и галлия на каталитические свойства цеолита с силикатным модулем 40 в процесс конверсии природного газа в жидкие продукты. Показано, что дабавка катионов галлия к Мо-содержащему цеолиту приводит к повышению активности катализатора в процессе конверсии природного газа. Установлено, что максимальное количество ароматических соединений образуется на биметаллической цеолитной ситеме, содержащей 4,0% нанопорошка Мо и 1,0% оксида галлия.

Изучены кислотные и каталитические свойства цеолита семейства пентасила, содержащего наноразмерные порошки металлов Pt, Zn и Ni, полученные методом электрического взрыва проволок в среде аргона, в процессах ароматизации низших алканов и облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти.

Изучены кислотные свойства и каталитическая активнсоть модифицированных платиной и галлием высококремнеземных цеолитов типа ZSM-5 в процессе совместной конверсии бутана и гексана. Показано, что введение модифицирующих металлов (Ga, Pt) на стадии гидротермального синтеза изменяет кислотные и каталитические свойства исходного цеолита. Наибольшую эффективнсоть в процесс ароматизации исследуемых алканов проявляет Ga-HZSM-5. На всех образцах (H-ZSM-5, Ga-HZSM-5, Pt-HZSM-5) эффект своместного превращения бутана и гексана не обнаружен.

Изучено влияние термопаровой обработки высококремнеземных цеолитов типа ZSM-5 на их кислотность и селективность образования низших олефинов из прямогонных бензинов.

В неокислительных условиях исследовано преаращение метана до бензола, толуола и нафталина при температуре реакции 750С и объемных скоростях 500-1500ч-1 на цеолитах, модифицированных методом пропитки гептамолибдатом аммония, механическим смешением с оксидом и нанорошком Мо. Установлено, что наибольшая конверсия метана за один проход и максимальный выход ароматических углеводородов достигается на образце, содержащем 4,0 мас.% наноразмерного порошка Мо. Изучена стабильность работы Мо-содержащих цеолтиных катализаторов в процесс дегидроароматизации метана при различных объемных скоростях подачи сырья, и установлено характерное наличие индукционного периода, обусловленно образованием активных форм Мо как на внешней поверхности, так и в каналах цеолита. С ростом объемной скрости подачи сырья уменьшается как продолжительность индукционного периода, так и время стабильной работы катализатров. Показано, что кислотные свойства Мо-содержащего цеолитного катализатора зависят от концентрации и способа введения молибдена.

Изучено влияние способа введения и концентрации железа на кислотные свойства цеолита, а также на его каталитическую активность и стабильность в процессе конверсии метанола в углеводороды. Показано, что состояние активных центров в цеолите определяется распределением металла в его структуре, зависящим от способа модификации цеолита. Установлено, что при добавлении железа в цеолит повышается длительность межрегенерационного цикла катализатора, а наибольшей каталитической стабильностью характеризуются образцы, в которые железо введено на стадии гидротермального синтеза.

Книга является первой монографией, посвященной ультрастабильным цеолитам, обладающим повышенной термической, гидротермической и химической устойчивостью. В ней представлены литературные, патентные и собственные данные авторов по получению, физико-химическим, каталитическим свойствам и структурным особенностям ультрастабильных цеолитов. Освещаются химические аспекты стабилизации цеолитов при гидротермической обработке. Приведены результаты экспериментальных исследований по установлению связи между каталитической активностью ультрастабильных цеолитов и их кислотными свойствами, определяемыми методами инфракрасной спектроскопии адсорбированного на цеолитах пиридина и высокотемпературной адсорбции аммиака. Обсуждены инфракрасные спектры ультрастабильных цеолитов в области колебаний кристаллического каркаса и валентных колебаний гидроксильных групп. Предназначена для научных, инженерно-технических работников, специализирующихся в области катализа, нефтехимии и нефтепереработки, преподавателей, аспирантов и студентов соответствующих специальностей вузов.

Исследовано влияние природы струтурообразующей добавки на физико-химические свойства синтезированных цеолитов и активность Zn-содержащих катализаторов, приготовленных на их основе, в процессе превращения этана в ароматические углеводородв. Показано, что структурообразующая добавка играет важную роль при гидротермальном синтезе цеолита. Установлено, что наибольшей активностью и стабильностью в процессе ароматизации этана характеризуется катализатор, приготовленный на основе цеолита, синтезированного с использованием гексаметилендиамина в качестве темплата.

Исследована конверсия этана в ароматические углеводороды на высококремнеземном цеолите ZSM-5 структурного типа, модифицированном цинком с использованием метода пропитки. Методами термопрограммированной десорбции аммиака, дифференциального термического анализа, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и спектроскопии характеристического рентгеновского излучения изучен процесс дезактивации Zn-содержащего цеолитного катализатора на различных стадиях конверсии этана и установлены природа и распределение активных фаз и коксовых отложений на его поверхности. Показано, что катализатор Zn/ZSM-5 характеризуется относительно высокой активностью и стабильностью в процессе превращения этана в ароматические углеводороды.

Исследовано влияние способа получения Fe- и In-содержащих цеолитов на их физико-химические и каталитические свойства в процессах конверсии метанола в углеводороды и облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти. Введение In и Fe в цеолит повышает время стабильной работы катализаторов в конверсии метана и увеличивает их селективность в отношении образования алкенов и изоалканов. Наиболее эффективными катализаторами для получения высокооктановых бензинов из прямогонного бензина являются цеолиты, содержащие нанопорошки железа и индия.

Синтезированы цеолиты с высоким силикатным модулем с использованием гексаметилендиамина в качестве структурообразующей добавки. Исследованы их физико-химические и кислотные характеристики. Показано, что полученные цеолиты проявляют высокую активность и стабильность в процессе конверсии метанола.

Синтезированы железосодержащие высококремнеземные цеолиты со структурой пентасил с использованием в качестве структурообразующей добавки бикарбоната аммония. Показано, что с увеличением концентрации железа в цеолите происходит снижение его степени кристалличности и повышения доли побочной фазы. изучено влияние содержания железа на физико-химические и каталитические свойства цеолита в процеccах превращения метанола и прямогонной бензиновой фракции нефти. Установлено, что введение железа в каркас цеолита приводит к снижению его кислотности и повышению в продуктах реакции концентрации алкенов и алканов изостроения. Определено оптимальное содержание модифицирующей добавки в цеолите, при котором стабильность работы катализатора достигает максимального значения.

В работе представлены результаты исследования влияния силикатного модуля высококремнеземного цеолита на превращение н-октана. Полученные цеолитные катализаторы охарактеризованы методами ИК-спектроскопии и термодесорбции аммиака. Установлено, что наибольший выход изоалканов наблюдается на цеолитах с силикатным модулем 20 и 40 при температуре процесса 320-340 °С.