СУЛЬФИДНЫЕ ВАРИАЦИИ
Подготовила Л. Юдина.
Институт катализа СО РАН провел в Санкт-Петербурге международный
симпозиум "Молекулярные аспекты катализа сульфидами"
На симпозиум прибыли около 70 иностранных участников, почти два
десятка российских ученых (самая представительная делегация,
разумеется, -- из Института катализа).
Разного рода научные учреждения любят проводить свои мероприятия
в прекрасном городе на Неве. Понять подобное стремление не
составит труда -- город-сказка! И основной довод -- добраться в
Санкт-Петербург легко из любой точки Земного шара. Этим прежде
всего руководствовались и сибиряки, замышляя научный сбор
(большую часть приглашенных составляли зарубежные ученые). Кроме
того, у Института катализа с наукой Питера давние и прочные
связи.
О сути обсуждаемой проблемы нашему корреспонденту рассказывает
сопредседатель оргкомитета симпозиума, заведующий лабораторией
сульфидных катализаторов доктор химических наук А.СТАРЦЕВ.
-- Сульфидные катализаторы привлекают в последнее время внимание
многих исследователей вследствие того, что на этих катализаторах
осуществляются самые крупнотоннажные процессы нефтепереработки --
гидроочистка и гидрооблагораживание нефтяных фракций. Эти
процессы предполагают удаление примесей из различных нефтяных
фракций (карбюраторные, реактивные, дизельные, печные топлива),
улучшение качества и эксплуатационных характеристик топлив,
масел, а также сырья вторичного происхождения, которое получают
при деструктивной переработке тяжелых нефтяных фракций. Роль этих
процессов неуклонно растет из-за жестких экологических требований
к качеству топлива, которые введены во всех развитых странах.
Речь идет о высокой степени очистки топлива, прежде всего от
соединений серы, а доля ароматических соединений должна быть
сведена до очень низкого уровня. Добиться таких показателей можно
лишь с использованием высокоэффективных катализаторов, поэтому
усилия многих исследовательских лабораторий направлены на поиск
наилучшего химического состава и оптимальной структуры
катализаторов. В настоящее время ассортимент только промышленных
катализаторов гидроочистки, выпускаемых за рубежом, насчитывает
более 200 наименований. Именно исключительно высокой практической
значимостью сульфидных катализаторов и обусловлен тот интерес
многих научных коллективов, который направлен на понимание
структуры активного компонента этих катализаторов и механизма их
каталитического действия.
Итак, сульфидные катализаторы. Эта каталитическая система
является в настоящее время одной из наиболее изученных в
гетерогенном катализе. Дело в том, что активный компонент данных
катализаторов устроен таким образом, что его легко распознать на
фоне других, неактивных в катализе, поверхностных образований.
Однако несмотря на то, что в науке сложилось достаточно
однозначное мнение о структуре активного компонента, остается
открытым вопрос о природе каталитического действия данных
катализаторов. Это связано с тем, что до сих пор не существует
прямых физических методов исследования поверхностных явлений в
реальных гетерогенных каталитических системах. Поэтому
исследователям приходится довольствоваться косвенными методами с
привлечением знаний из смежных областей науки. Это приводит к
тому, что наблюдаемые закономерности поведения данной
каталитической системы могут быть интерпретированы по разному.
Отсюда появляются различные концепции и теории.
-- Вы упомянули, что нет единой концепции по данной проблеме...
-- Скажем так, на сегодня наиболее известны две концепции на
тему, как функционирует активный компонент катализатора. До
недавнего времени в катализе сульфидами существовала общепринятая
концепция о механизме их каталитического действия. Эта концепция
базировалась на представлениях, развитых в гетерогенном катализе
оксидами в 60--70-х годах. Суть ее заключается в том, что
поверхность твердого катализатора рассматривается как вещество,
способное многократно отдавать поверхностные атомы с образованием
дефектов -- анионных вакансий, которые и считаются каталитически
активными центрами. Однако несколько лет назад в Институте
катализа была разработана альтернативная концепция, которая
базируется на единстве сущности всех видов катализа как явления
природы -- гетерогенного, гомогенного и ферментативного. В свете
этой концепции твердый катализатор рассматривается как устойчивая
макромолекула, в координационной сфере которой и протекает
химическое превращение. Данная концепция основывается на обширном
экспериментальном материале, опубликована во многих научных
журналах и была представлена на многих международных
конференциях, однако, как это нередко бывает, не находила
поддержки в работах зарубежных ученых. Поэтому года три назад и
возникла идея организовать международный симпозиум, на котором
можно было бы в узком кругу специалистов обсудить проблемы,
связанные с функционированием сульфидных катализаторов на
молекулярном уровне. На симпозиум были приглашены также
специалисты из смежных областей химии, из докладов которых можно
было бы найти дополнительные аргументы в пользу той или иной
гипотезы.
-- Как сегодня реагируют коллеги на изменение подхода к
общепринятой точке зрения?
-- Вы ведь знаете, что всякая идея проходит через три стадии.
Поначалу -- "этого не может быть, потому что не может быть
никогда", следующий этап -- "в этом что-то есть". И, наконец --
"а иначе и быть не могло!". Я надеюсь, что после симпозиума мы --
на второй позиции. Коллеги до сих пор как бы внимательно
присматриваются к нашим расчетам.
-- Что же предпринимаете, чтобы новые идеи побыстрее обрели
законную силу?
-- Работаем, накапливаем доказательства. Симпозиум показал прежде
всего нам самим, что идем в верном направлении.
-- Что дает науке ваша концепция?
-- Это шаг вперед в теории катализа. Многое прояснила встреча в
Питере. Уровень докладов был очень высок -- в частности, об
исследованиях в области гетерогенного катализа. Я уже упоминал --
есть разные методы изучения катализаторов. Невозможно постичь
суть процесса со стопроцентной достоверностью -- общепринято
некое приближение для истолкования того или иного физического
феномена, экспериментальных данных, прямых и косвенных. Отклики
на воздействие на систему различных методов тоже можно
интерпретировать по-разному. Мы, например, чтобы объяснить
экспериментальные факты, доказать ту или иную точку зрения,
запускаем серию новых экспериментов. И так -- пока не наступит
относительная ясность. На симпозиуме мы представили весьма
убедительные материалы.
-- Результаты первой встречи вдохновили организаторов симпозиума
на продолжение дискуссий?
-- Да, встретились мы первый раз, но, надеюсь, не последний:
обговариваем, где собраться через три года. Главное, чего
достигли -- донесли до коллег идею, привлекли к ней внимание. В
ходе многочисленных выступлений (надо заметить, только от
Института катализа на симпозиуме были представлены: одна
пленарная лекция, четыре доклада и десять постеров) возникли
новые предложения, интересные мысли. Надеемся трансформировать
материалы симпозиума в печатную продукцию.
-- Ваши исследования могут что-либо дать практике?
-- Безусловно! Если мы знаем принцип работы катализатора, то
можем целенаправленно улучшать его свойства, воздействовать на
структуру. И это оптимальный путь повышения производительности
катализаторов. Теория в данном случае -- более быстрый путь
решения проблемы. Экспериментальный выбор значительно усложняет
получение результата. Кстати, на Западе развит другой подход --
метод перебора каталитических систем: есть возможность быстро
нарабатывать различные катализаторы, тестировать, выбирать лучшие
варианты.
В настоящий момент, как я уже упоминал, одна из злободневнейших
проблем -- гидропереработка нефтяных фракций. Нужны очень
хорошие, эффективные катализаторы. Пробиться на рынок практически
невозможно, кажется, все возможные ситуации перебраны, идеи
воплощены в продукт, запатентованы. И прорыв возможен только в
том случае, если предложить нечто новое, целенаправленно двигаясь
в нужном (и верном) направлении. Мы стремимся к этому.
Хотелось бы выразить глубокую признательность нашим спонсорам --
международной фирме по производству катализаторов Haldor Topsoe
A/S и Российскому фонду фундаментальных исследований, без
финансовой помощи которых вряд ли удалось организовать этот
симпозиум. Кроме того, хочу поблагодарить Санкт-Петербургское
отделение Менделеевского Общества и НПП "Буревестник" за помощь в
организации симпозиума.
На снимке: члены оргкомитета симпозиума "Молекулярные аспекты
катализа сульфидами" перед отлетом в Санкт-Петербург.
Фото Л.Старцевой.
стр.
|
