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.

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.

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.

В условиях гидротермального синтеза получены образцы галлоалюмосиликатов, различающиеся содержанием решеточных атомов алюминия и галлия. Исследовано влияние концентрации галлия в галлоалюмосиликате на кислотные и каталитические свойства в ароматизации низших алканов, а также на дезактивацию катализатора вследствие зауглероживания.

Изучено влияние механической обработки на физико-химические и каталитические свойства цеолитсодержащих катализаторов в процессе превращения низших алканов. Показано, что с измельчением цеолита изменяется не только степень дисперсности и кристалличности катализаторов, но и кислотность, в свою очередь, влияющая на его каталитические свойства, Установлено, что характер изменения кислотности и каталитических свойств модифицированных цеолитных катализаторов зависит от последовательности введения промотора в цеолит и измельчения, а также от времени механолиза.

Исследовано влияние термопаровой обработки высококремнеземных цеолитов (ВКЦ), модифицированных цинком и галлием, на их кислотные и каталитические свойства в ароматизации низших алканов С3-С4. Введение модифицирующих добавок галлия и цинка в Н-ВКЦ увеличивает активность и селективность цеолитсодержащих катализаторов в образовании ароматических углеводородов. Показано, что термопаровая обработка приводит к частичному деалюминированию цеолита, снижению протонодонорной способности и концентрации кислотных центров, а в продуктах реакции снижается содержание ароматических углеводородов, особенно полициклических углеводородов, и увеличивается концентрация низших олефинов.

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.

Изучен процесс превращения широкой фракции легких углеводородов в ароматические соединения в присутствии высококремнеземных цеолитных катализаторов. Показано, что основные параметры процесса - температура, давление и расход сырья, а также состав катализатора и соотношение компонентов в исходной газообразной смеси - оказывают существенное влияние на конверсию газообразных углеводородов и выход жидких продуктов. Установлено, что проведение окислительной регенерации каталазатора, отработавшего в одном реакционном цикле не менее 100 ч. приводит к практически полному восстановлению его первоначальной активности.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Предложено новое определение понятий "кислота" и "основание". Обсуждается единая природа неорганических и органических структур. Даны представления о кислотных и основных центрах и их размещении в структуре слоистых металлосиликатов, алюмосиликатных, цеолитных и алюмоникельмолибденовых гетерогенных катализаторах. С физико-химических позиций рассмотрены механизмы реакций расщепления углеводородов в реакциях крекинга, гидрокрекинга, гидрирования и гидрообессеривания, минуя карбоний-ионный механизм. Книга может быть полезна длдя студентов и аспирантов химических специальностей, а так же для научных сотрудников, занимающихся катализом.

В сборнике трудов совещания "Синтез и каталитические свойства комплексов переходных металлов, закрепленных на поверхности носителей" отражены результаты исследований, выполненных в СССР и в ряде социалистических стран, по синтезу и изучению состава и каталитических свойств комплексных соединений переходных металлов на носителях. Материалы сборника отражают практически все проблемы новой области приготовления катализаторов, включая общие вопросы синтеза и исследования нанесенных комплексов, а также использования полученных катализаторов для процессов полимеризации, олигомеризации, теломеризации, гидрирования, гидроформилирования, гидросилилирования, окислительно-восстановительных и прочих реакций.

Изучена кинетика процесса превращения компонентов природного газа в ароматические углеводороды на модифицированных цеолитных катализаторах. Установлено влияние промотирующих добавок на активность и селективность катализаторов в данном процессе. Показано, что наиболее активным является катализатор на основе высококремнеземного цеолита типа ZSM-5 с силикатным модулем 40 и добавками 4,0% молибдена и 0,5% галлия. Приведены результаты кинетических исследований.

Обзор посвящен проблеме производства в России высококачественных моторных топлив с помощью процессов безводородной каталитической переработки прямогонных бензиновых фракций на высококремнеземных цеолитах. Дан сравнительный анализ классического риформинга и рассматриваемых нетрадиционных технологий и катализаторов.

Изучено совместное промотирующее влияние лантана и молибдена на каталитические свойства высококремнеземного цеолита в процессе конверсии природного газа в жидкие углеводороды. Показано, что добавка лантана к Мо-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, содержащего 1.0 % Lа и 4.0 % МО. С помощью метода термодесорбции аммиака получены данные о количестве и силе кислотных центров модифицированных цеолитов.