3. Каталитические процессы —промышленные нанотехнологии.

В настоящее время на основе крупных инновационных проектов продемонстрирована эффективность использования функциональных материалов — гетерогенных катализаторов. В области нефтепереработки базовыми катализаторами являются катализаторы крекинга, риформинга и гидроочистки нефтяных фракций. Особенностью катализаторов крекинга являются совмещенные в одной микроразмерной частице различных наноразмерных структурных элементов, выполняющих различные функции. Для катализаторов гидроочистки наноразмерные эффекты реализуются в создании сложных наночастиц заданного химического состава на поверхности нанопористого носителя. Реализация этих проектов позволила создать новое поколение базовых катализаторов нефтепереработки и начать их массовое применение на российских нефтеперерабатывающих заводах. Особое значение наноразмерные эффекты имеют при синтезе полиолефинов. Важнейшим свойством катализаторов полимеризации пропилена является их стереоспецифичность, необходимая для получения с высоким выходом целевого продукта — изотактического полипропилена. Высокая стереоспецифичность титан-магниевых катализаторов достигается введением в их состав ряда специальных стереорегулирующих электронодонорных органических соединений, которые адсорбируются на поверхности носителя в непосредственной близости от активного компонента — хлорида титана. Образующиеся при этом активные центры, на которых протекает стереоспецифическая полимеризация пропилена, представляют из себя поверхностные структуры сложного состава, включающие хлорид титана и электронодонорное стереорегулирующее соединение. Такие структуры, жестко фиксированные на поверхности активированного хлорида магния, имеют размер 1,5–3 нм. Более простые молекулярные структуры, включающие только хлорид титана, фиксированный на поверхности активированного хлорида магния, имеют размер около 0,5 нм и не обладают требуемой стереоспецифичностью. Именно такие катализаторы удалось создать и промышленно освоить в ходе реализации одного из крупных инновационных проектов.

Развитие современных методов стабилизации каталитически активных наночастиц на поверхности матриц-носителей позволил решить ряд экологических проблем и предложить новые технологии энергосбережения. В качестве примеров в докладе приводятся стекловолокнистые катализаторы для очистки газовых выбросов от органических соединений и катализаторы для очистки попутных нефтяных газов от сероводорода. Использование сотовых катализаторов позволило создать новые системы для обогрева изолированных помещений и теплиц.

Особое значение сейчас следует уделять вовлечению в тепло(энерго)производство низкокалорийных углей и отходов углеобогащения. Использование нанесенных катализаторов позволило создать новые водогрейные системы на основе сжигания углеродсодержащих топлив в кипящем слое катализатора.

В настоящее время активно развиваются опытно-промышленные методы синтеза углеродных наноматериалов различных модификаций — углеродные нанотрубки, нановолокна и др. Необходимость расширения объемов выпуска таких материалов в объеме десятков и сотен килограмм обусловлена переходом к применению углеродных материалов в различных композиционных материалах, например, полимерах.

В заключениe приводятся примеры перспективных направлений создания катализаторов и сорбентов, где использование наноэффектов может решить ряд технически сложных и экономически значимых проблем — конверсия природного газа, осушка газов, высококвалифицированная переработка растительных масел и др.