Ni-содержащий стекловолокнистый катализатор гидрогенолиза легких парафинов: взаимосвязь активности и условий приготовления катализаторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнена оценка эффективности никельсодержащих структурированных стекловолокнистых катализаторов (СВК), приготовленных двумя различными методами, для процесса гидрогенолиза предельных углеводородов, включая пропан, бутан и пентан. Установлена зависимость размера кристаллитов и дисперсности активного компонента (АК) катализатора от метода получения и температурных условий восстановления. Импульсный поверхностный термосинтез (ИПТ) способствует наиболее равномерному распределению АК по поверхности носителя и его более высокой дисперсности. Размер кристаллитов в первую очередь определяется температурой восстановления АК. Наивысшую каталитическую активность показал СВК, содержащий ~10 вес. % никеля, приготовленный методом ИПТ и восстановленный при минимальной температуре 300°С. В сравнении с промышленным никелевым катализатором образцы Ni/СВК показали в десятки раз более высокую удельную каталитическую активность на единицу массы никеля. Применение никельсодержащих СВК, синтезированных методом ИПТ, весьма перспективно в развивающихся каталитических технологиях гидрогенолиза парафинов, таких как переработка фракций газового конденсата в метан.

Об авторах

М. Сибаа

Тюменский Государственный Университет

Email: m.sibaa@utmn.ru
ул. Володарского, 6, Тюмень, 625003 Россия

В. Б. Харитонцев

Тюменский Государственный Университет

ул. Володарского, 6, Тюмень, 625003 Россия

Н. А. Шулаев

Тюменский Государственный Университет

ул. Володарского, 6, Тюмень, 625003 Россия

Е. А. Тиссен

Тюменский Государственный Университет

ул. Володарского, 6, Тюмень, 625003 Россия

А. Н. Загоруйко

Тюменский Государственный Университет; ФГБУН ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

ул. Володарского, 6, Тюмень, 625003 Россия; просп. Акад. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090 Россия

А. В. Елышев

Тюменский Государственный Университет

ул. Володарского, 6, Тюмень, 625003 Россия

Список литературы

  1. Итоги работы Минэнерго России и основные результаты функционирования топливно-энергетического комплекса в 2020 году. Задачи на 2021 год и среднесрочную перспективу. Апрель 2021. С. 70.
  2. Результаты деятельности Минэнерго России и функционирования отраслей ТЭК в 2022 году. Задачи на 2023 год и среднесрочную перспективу. 2023. 26 c.
  3. Выбросы метана в нефтегазовой отрасли. Аналитический центр при правительстве РФ. Энергетический бюллетень. Июль 2020. С. 28.
  4. Chen L., Zhu Y., Meyer L.C., Hale L.V., Le T.T., Karkamkar A., Lercher J.A., Gutiérrez O.Y., Szanyi J. Effect of reaction conditions on the hydrogenolysis of polypropylene and polyethylene into gas and liquid alkanes // React. Chem. Eng. 2022. V. 7. P. 844. https://doi.org/10.1039/D1RE00431J
  5. Zhao Z., Li Z., Zhang X., Li T., Li Y., Chen X., Wang K. Catalytic hydrogenolysis of plastic to liquid hydrocarbons over a nickel-based catalyst // Environ. Pollut. 2022. V. 313. Art. 120154. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.120154
  6. Ginette L., Stanislas P., Mohamed P., Mohamed K. Hydrogenolysis of saturated hydrocarbons: V. Influence of hydrocarbon structures on the activity and selectivity of Ni on silica // J. Catal. 1986. V. 99. № 1. P. 11. https://doi.org/10.1016/0021-9517(86)90192-2
  7. Guczi L., Gudkov B.S., Tetenyi P. The mechanism of catalytic hydrogenolysis of ethane over nickel // J. Catal. 1972. V. 24. 2. P. 187. https://doi.org/10.1016/0021-9517(72)90061-9
  8. Курочкин А.К., Мотин Н.В. Кавитационная конверсия мазута газовых конденсатов в дизельно-бензиновые дистилляты // Сфера. Нефть и газ. 2018. № 2. С. 64.
  9. Патент РФ № 2620434 С1, 2017.
  10. Загоруйко А.Н. Структурированные каталитические системы на основе стекловолокнистых катализаторов: монография / А.Н. Загоруйко, С.А. Лопатин. Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2018. С. 207.
  11. Бальжинимаев Б.С., Сукнёв А.П., Гуляева Ю.К., Ковалев Е.В. Силикатные стекловолокнистые катализаторы: от науки к технологиям // Катализ в промышленности. 2015. Т. 15. № 4. С. 22.
  12. Balzhinimaev B.S., Paukshtis E.A., Vanag S.V., Suknev A.P., Zagoruiko A.N. Glass-fiber catalysts: Novel oxidation catalysts, catalytic technologies for environmental protection // Catal. Today. 2010. V. 151. P. 195. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2010.01.011
  13. Balzhinimaev B.S., Simonova L.G., Barelko V.V., Toktarev A.V., Zaikovskii V.I., Chumachenko V.A. Pt-containing catalysts on a base of woven glass fiber support: a new alternative for traditional vanadium catalysts in SO2 oxidation process // Chem. Eng. J. 2003. V. 91. № 2–3. P. 175. https://doi.org/10.1016/S1385-8947(02)00151-1
  14. Микенин П.Е., Цырульников П.Г., Котолевич Ю.С., Загоруйко А.Н. Ванадийоксидные катализаторы на основе структурированных микроволокнистых носителей для селективного окисления сероводорода // Катализ в промышленности. 2015. № 1. С. 65.
  15. Zazhigalov S., Elyshev A., Lopatin S., Larina T., Cherepanova S., Mikenin P., Pisarev D., Baranov D., Zagoruiko A. Copper-chromite glass fiber catalyst and its performance in the test reaction of deep oxidation of toluene in air // Reac. Kinet. Mech. Catal. 2017. V. 120. P. 247. https://doi.org/10.1007/s11144-016-1089-3
  16. Mikenin P., Zazhigalov S., Elyshev A., Lopatin S., Larina T., Cherepanova S., Pisarev D., Baranov D., Zagoruiko A. Iron oxide catalyst at the modified glass fiber support for selective oxidation of H2S // Catal. Commun. 2016. V. 87. P. 36. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2016.08.038
  17. Popov M.V., Zazhigalov S.V., Larina T.V., Cherepanova S.V., Bannov A.G., Lopatin S.A., Zagoruiko A.N. Glass fiber supports modified by layers of silica and carbon nanofibers // Catal. Sustain. Energy. 2017. V. 4. P. 1. https://doi.org/10.1515/cse-2017-0001
  18. Aldashukurova G.B., Mironenko A.V., Mansurov Z.A., Shikina N.V., Yashnik S.A., Kuznetsov V.V., Ismagilov Z.R. Synthesis gas production on glass cloth catalysts modified by Ni and Co oxides // J. Energy Chem. 2013. V. 22. № 5. P. 811. https://doi.org/10.1016/S2095-4956(13)60108-4
  19. Britcher L.G., Matisons J.G. E-glass fiber supported hydrosilation catalysts // ACS Symp. Ser. 2000. V. 760. P. 127. https://doi.org/10.1021/bk-2000-0760.ch008
  20. Li L., Diao Y., Liu X. Ce-Mn mixed oxides supported on glass-fiber for low-temperature selective catalytic reduction of NO with NH3 // J. Rare Earths. 2014. V. 32. № 5. P. 409. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(14)60086-7
  21. Shalygin A., Paukshtis E., Kovalyov E., Balzhinimaev B. Light olefins synthesis from C1–C2 paraffins via oxychlorination processes // Front. Chem. Sci. Eng. 2013. V. 7. № 3. P. 279. https://doi.org/10.1007/s11705-013-1338-1
  22. Debeche T., Marmet C., Kiwi-Minsker L., Renken A., Juillerat M.A. Structured fiber supports for gas phase biocatalysis // Enzyme Microbial Technol. 2005. V. 36. № 7. P. 911. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2005.01.012
  23. Патент РФ №66 974, 2007.
  24. Larina T.V., Cherepanova S.V., Rudina N.A., Kolesov B.A., Zagoruiko A.N. Characterization of vanadia catalysts on structured micro-fibrous glass supports for selective oxidation of hydrogen sulfide // Catal. Sustain. Energy. 2016. V. 2. № 1. P. 87. https://doi.org/10.1515/cse-2015-0007
  25. Mironenko O.O., Shitova N.B., Kotolevich Y.S. Sharafutdinov M.R., Struikhina N.O., Smirnova N.S., Kochubey D.I., Protasova O.V., Trenikhin M.V., Stonkus O.A., Zaikovskii V.I., Goncharov V. B., Tsyrul’nikov P.G. Pd/Fiber glass and Pd/5% γ-Al2O3/Fiber glass catalysts by surface self-propagating thermal synthesis // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2012. V. 21. P. 139. https://doi.org/10.3103/S1061386212020082
  26. Afonasenko T.N., Tsyrul’nikov P.G., Gulyaeva T.I., Leont’eva N.N., Smirnova N.S., Kochubei D.I., Mironenko O.O., Svintsitskii D.A., Boronin A.I., Kotolevich Yu.S., Suprun E.A., Salanov A.N. (CuO-CeO2)/glass cloth catalysts for selective CO oxidation in the presence of H2: The effect of the nature of the fuel component used in their surface self-propagating high-temperature synthesis on their properties // Kinet. Catal. 2013. V. 54. P. 59. https://doi.org/10.1134/S0023158412060018
  27. Lopatin S.A., Tsyrul’nikov P.G., Kotolevich Y.S., Mikenin P.E., Pisarev D.A., Zagoruiko A.N. Structured woven glass-fiber IC-12-S111 catalyst for the deep oxidation of organic compounds // Catal. Ind. 2015. V. 7. P. 329. https://doi.org/10.1134/S2070050415040121
  28. Kotolevich Y.S., Khramov E.V., Mironenko O.O., Zubavichus Ya.V., Murzin V.Yu., Frey D.I., Metelev S.E., Shitova N.B., Tsyrulnikov P.G. Supported palladium catalysts prepared by surface self-propagating thermal synthesis // Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2014. V. 23. P. 9. https://doi.org/10.3103/S1061386214010075
  29. Завьялова У.Ф., Третьяков В.Ф., Бурдейная Т.Н., Лунин В.В., Шитова Н.Б., Рыжова Н.Д., Шмаков А.Н., Низовский А.И., Цырульников П.Г. Самораспространяющийся синтез нанесенных оксидных катализаторов окисления СО и углеводородов // Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. № 5. С. 795.
  30. Flaherty D.W., Hibbitts D.D., Gürbüz E.I., Iglesia, E. Theoretical and kinetic assessment of the mechanism of ethane hydrogenolysis on metal surfaces saturated with chemisorbed hydrogen // J. Catal. 2014. V. 311. P. 350. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2013.11.026
  31. Flaherty D.W., Iglesia E. Transition-state enthalpy and entropy effects on reactivity and selectivity in hydrogenolysis of n-alkanes // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 49. P. 18586.‏ https://doi.org/10.1021/ja4093743

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».