В России еще в начале века В. Н. Ипатьевым были выполнены первые исследования по применению давления водорода при гид­рогенизации органических соединений [1]. Эти работы послужили важным этапом в создании и развитии метода деструктивной гидрогенизации топлив.

В СССР процессы гидрогенизационной переработки горючих ископаемых начали изучать несколько позже, чем в других стра­нах (Германия, Англия). В 1924—1925 гг. в Лаборатории высоких давлений Академии Наук СССР была исследована гидрогенизация индивидуальных соединений, типичных для топлив; в 1929 г. в Го­сударственном институте высоких давлений (ГИВД, г. Ленин­град) были начаты работы по гидрогенизации топлив, в основном нефтяного происхождения.

В начале 30-х годов в связи с бурным ростом промышленности двигателестроения и необходимостью обеспечить жидким топливом районы, удаленные от источников нефти, в СССР в широком плане начались научно-исследовательские и опытные работы по получе­нию синтетического топлива из твердых горючих ископаемых. Важ­ное место в разработке научных основ и технологии синтетического жидкого топлива принадлежит Н. Д. Зелинскому, С. С. Наметки­ну, Е. И. Орлову, Б. А. Казанскому, А. Д. Петрову, А. В. Фросту, Н. М. Караваеву, А. Ф. Добрянекому, И. Б. Рапопорту, А. В. Лозо­вому, М. С. Немцову, Б. Л. Молдавскому, Д. И. Орочко, А. Н. Башкирову, А. Ф. Платэ, В. И. Каржеву.

В довоенный период были фундаментально исследованы хи­мизм, кинетика, катализ и термодинамика гидрогенизации твердых горючих ископаемых, продуктов их термической переработки и ин­дивидуальных органических соединений различных классов, ти­пичных для химической структуры топлива [2, 3, 4]. Широко изучали технологию процесса, аппаратурное оформление и подбор оптимальных параметров отдельных стадий. В условиях длитель­ной работы на укрупненных лабораторных установках были про­верены активность и стабильность катализаторов и детально изу­чены физико-химические свойства исходного сырья и получаемых продуктов [3, 5].

В результате проведенных исследований к концу 30-х годов была разработана технология процесса и сооружена укрупненная установка по гидрогенизации углей в Харькове. В 1939 г. был пу­щен опытно-промышленный завод по гидрированию углей в г. Ке­мерово, на котором в 1940 г. впервые в СССР была осуществлена гидрогенизация углей и смол в большом масштабе. Успешный пуск и освоение установки и опытного завода позволили накопить цен­ный опыт по получению синтетического жидкого топлива из угля методом гидрогенизации. Процесс осуществляли при 430—450 °С и давлении водорода 18—22 МПа; выход жидких продуктов составил 80% в расчете на органическую массу угля (ОМУ), выход газо­образных продуктов 12% при расходе водорода 5,5%.

Из-за начавшейся Отечественной войны разработка и внедре­ние процессов в промышленность были приостановлены.

В послевоенные годы исследования по деструктивной гидроге­низации углей и смол были полностью подчинены решению задач, возникших в связи с проектами промышленного осуществления гидрогенизации углей и смол в Сибири, в районах, тогда удален­ных от нефтедобывающих центров страны. Из углей Черемховского бассейна предусматривалось получать авиационный бензин путем их гидрогенизационной переработки при 480—490°С и 70 МПа над железным катализатором. Пастообразователем служила фракция жидких продуктов (т. кип. выше 320°С), образующихся в самом процессе. Фракцию до 320 °С подвергали предварительному гидри­рованию и гидрокрекингу над высокоактивными промышленными катализаторами. Шлам центрифугировали, а остаток направляли на коксование.

В период пуска и освоения первого предприятия были детально изучены все стадии гидрогенизационной переработки углей Черемховского бассейна с целью усовершенствования и интенсификации процесса.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте по про­изводству искусственного жидкого топлива и газа (ВНИГИ) при­менительно к конкретным условиям предприятия были разрабо­таны новые схемы процесса, позволившие в 1,5 раза повысить про­изводительность наименее эффективной жидкофазной стадии гид­рогенизационной переработки черемховских углей и на 15—20% уменьшить расход водорода.

К этому периоду (конец 40-х и начало 50-х годов) в ряде ис­следовательских организаций страны было показано, что можно упростить и интенсифицировать технологию гидрогенизации угля за счет сокращения числа ступеней процесса, снижения давления и расхода водорода, а также ориентации переработки угля по топливно-химической    схеме,    которая    предусматривала   получение

Рис. 207.   Принципиальная  схема   двухступенчатой гидрогеннзационной перера­ботки смолы, получаемой полукоксованием черемховских углей. Ароматизированный   бензии  содержит 55%   ароматических углеводородов и имеет октановое число 79. Деароматизироваиный беизии содержит 42% ароматических углеводородов и имеет октановое число 73,6.

наряду с топливом больших количеств ценных химических продук­тов  (ароматические углеводороды С6—С8, нафталин, фенолы).

В работе [6] описана более простая, чем существующие, двух­ступенчатая схема деструктивной гидрогенизации угля с получе­нием химических продуктов, моторного топлива и газообразных углеводородов. По этой схеме предусматривалось:

1. извлечение ценных химических продуктов из широкой фрак­ции жидкофазного гидрогентата, выкипающей до 300°С;
2. замена нескольких парофазных ступеней гидрогенизациейного производства, проводимых в промышленности при ≈30 МПа, одной ступенью, названной деструктивной гидроароматизацией и проводимой при  ≈7,5 МПа в присутствии промышленного ката­лизатора МоО₃ на Аl2О3;
3. уменьшение расхода водорода в 1,5—2 раза.

На примере смолы, получаемой полукоксованием черемховских углей, был отработан процесс применительно к углю. Схема этого процесса представлена на рис. 207. В случае переработки угля процесс начинается  его  жидкофазной  гидрогенизацией при 30—60 МПа.

Аналогичные исследования, направленные на разработку топливно-химических схем деструктивной гидрогенизации угля, были проведены во ВНИГИ [7]. В результате применения нового ката­лизатора на основе соединений хрома была осуществлена одно­стадийная гидрогенизация широкой фракции жидкофазного гидрогенизата, выкипающей до 320°С. Процесс осуществляли при 480—510°С, 30—60 МПа и объемной скорости подачи сырья 0,4— 0,5 т на 1 м³ в час; выход бензиновой фракции составлял 65—68%. Бензин содержал 60—65% легкокипящих ароматических углеводо­родов и обладал высокими антидетонационными показателями (октановое число 82 по моторному методу).

Выход отдельных продуктов при гидрогенизации угля по топливно-химической схеме следующий (% масс):

Исследовательские работы по совершенствованию процесса де­структивной гидрогенизации углей не были, однако, реализованы в промышленности в связи с переводом предприятий на перера­ботку нефтяного сырья. Исследования в области гидрогенизации углей продолжались в меньших масштабах и лишь в научном плане: разработка теоретических основ метода (кинетика, термо­динамика, химизм, катализаторы, теория катализа); технологиче­ские исследования выполняли в лабораторном масштабе с целью подготовки перспективных схем сочетания различных про­цессов.

Была исследована гидрогенизация различных органических со­единений, характерных для топлив и продуктов их переработки, в широком интервале давлений (4—50 МПа) и температур (200— 500°С) в присутствии промышленных (WS₂, WS2 + NiS на А1₂О₃, WS2 на алюмосиликате, МоО₃ на Аl2О3, CoO + МоО3 на Аl₂О₃, Сг₂Оз + К₂О на Аl2О3) и новых катализаторов, содержащих соеди­нения W, Mo, Cr, Pd и Zn [8]. Определены основные направления химических превращений, различия в течении каталитических и термических процессов, характер взаимного влияния компонентов бинарных смесей [9—16].

Был изучен химизм превращения в различных условиях ката­литической гидрогенизации (250—530°С, 1—10 МПа) фенолов и нейтральных кислородсодержащих соединений — сложных и про­стых эфиров и кетонов, являющихся компонентами продуктов тер­мической переработки твердых топлив. Показана зависимость те­чения реакций от условий процесса и структуры соединений, опре­делены направления их превращений [17—20].