В книге рассмотрены наиболее актуальные вопросы и важнейшие достижения в области химии и переработки нефти. Содержание ее разбито на пять разделов: 1) экономика и направления дальнейшего развития (новые статистические методы анализа технологических процессов); 2) процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (парофазные адсорбционные процессы в переработке газов; синтетические цеолиты - молекулярные сита); 3) процессы нефтепереработки (химические процессы очистки нефтепродуктов; радиационные процессы в нефтепереработке; катализаторы в нефтеперерабатывающей промышленности); 4) нефтехимическая промышленность (эластомеры; нитрилы и амины; низшие ароматичесие углеводороды из нефти; производство непредельного нефтехимического сырья каталитическим дегидрированием алканов); 5) механическое обоарудование (турбулентные диффузионные пламена). Издание рассчитано на широкий круг инженеров предприятий нефтяной, нефтехимической, химической и смежных отраслей промышленности, работников проектных организаций, научно-исследовательских учреждений, совнархозов и планирующих органов.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Показано, что а-метилстирол под действием пентасилов Н-ВКЦ (SiO2/А12Оз = 40-120) и Fe-ВКЦ (SiO2/Al2O3 = 60) в инертной атмосфере N2 (80-120°C, 5-20 мас. % катализатора) превращается в линейные (4-метил-2,4-дифенилпент-1- и 2-ены) и циклический (1,1,3-триметил-З-фенилиндан) димеры. В атмосфере воздуха Н-ВКЦ (SiO2/Al2O3 = 120) и ферросиликат способствуют образованию из ot-метилстирола ацетофенона и ос-фенилпропионового альдегида.

Исследовано влияние способа введения галлия в цеолит и высокотемпературной обработки галлийсодержащих цеолитов на их кислотные и каталитические свойства в процессе ароматизации низших алканов.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

Методом гидротермальной кристаллизации щелочных алюмокремнегелей получены элементоалюмосиликаты, содержащие в своей структуре Fe, Ga, Zr или In. Исследована каталитическая активность синтезированных образцов в процессе ароматизации низших алканов С3-С4 и показано, что исходное газообразное сырье на всех катализаторах превращается практически полностью, а наибольшее количество ароматических углеводородов образуется на Zr- и Ga-алюмосиликатах.

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.

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.

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.

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.

Исследовано изменение каталитических и кислотных свойств галлийсодержащих цеолитных катализаторов в процессе ароматизации низших алканов после проведения нескольких циклов реакция-регенерация. Показано, что каталитическая активность от цикла к циклу снижается незначительно и катализатор способен выдержать относительно большое количество окислительных регенераций.

Исследовано влияние модифицирования высококремнеземного цеолита типа ZSM-5 оксидами галлия, цинка, кадмия и смесью редкоземельных элементов на его кислотные и каталитические свойства в реакции ароматизации смеси алканов С3-С4. Показано, что модифицирование приводит к увеличению силы кислотных центров цеолита и селективности образования ароматических углеводородов по сравнению с Н-ВКЦ. Энергии активации десорбции аммиака на цеолитных катализаторах составляют для низкотемпературной формы I 28-43 кДж/моль, высокотемпературных форм II - 30-110 и III - 250 кДж/моль.

В данной работе приведены результаты экспериментального поиска целесообразности применения электровзрывных и газофазных нанопорошков металлов в качестве активных компонентов катализаторов гидроочистки дизельных фракций. Эффективность полученных катализаторов изучали на лабораторной установке, имеющей проточный реактор с неподвижным слоем катализатора и работающей при соответствующих технологических параметрах. Обнаружена существенная каталитическая активность системы на основе нановолкнистого сорбента в сочетании с нанопорошками (Ni-W; Ni-Mo), которая обеспечивает понижение содержания остаточной серы с 1,18 до 0,094%. Усиление кислотной функции катализатора за счет введения сильнокислотного цеолита сопровождается понижением остаточной среы до 0,040%.

В соответствии с решением VIII заседания Совета Уполномоченных специалистами стран-членов СЭВ были подготовлены научные доклады по новым направлениям сотрудничества. Эти доклады заслушаны и обсуждены на объединенном заседании Совета Уполномоченных и Проблемной комиссии академий наук социалистических стран "Кинетика и катализ", состоявшемся 9-13 июля 1979 г. в г. Новосибирске. По результатам дискуссии определены основные направления программ сотредничества на пятилетку (1981-85 гг.). В сборнике представлены тексты научных докладов.