ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. 2018; 1: 96-104
http://dx.doi.org/10.17213/0321-2653-2018-1-96-104
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕЙ И ПРИРОДНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В СИНТЕТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ. Часть 6: ВЛИЯНИЕ МЕТОДА ПРИГОТОВЛЕНИЯ НА СВОЙСТВА КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩЕГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ПРЯМОГО СИНТЕЗА МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ИЗ СО И Н2
Яковенко Роман Евгеньевич – мл. науч. сотрудник, НИИ «Нанотехнологии и новые материалы», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: jakovenko@lenta.ru
Салиев Алексей Николаевич – мл. науч. сотрудник, НИИ «Нанотехнологии и новые материалы», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: saliev.aleksei@yandex.ru
Зубков Иван Николаевич – лаборант-исследователь, НИИ «Нанотехнологии и новые материалы», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: 71650021.qwe@mail.ru
Соромотин Виталий Николаевич – студент, кафедра «Химические технологии», Южно-Российский госу-дарственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: kilativ90@yandex.ua
Нарочный Григорий Борисович – канд. техн. наук, доцент, кафедра «Химические технологии», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: narochgb@bk.ru
Савостьянов Александр Петрович – д-р техн. наук, профессор, кафедра «Химические технологи», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: savost@hotmail.ru
Аннотация
Изучено влияние способа приготовления бифункциональных кобальтовых катализаторов на процесс однореакторного синтеза топливных фракций по методу Фишера–Тропша. Катализаторы приготовлены методом пропитки цеолитного носителя и физическим смешением (композитный катализатор) порошков Со/SiO2 катализатора и цеолита H-ZSM-5 со связующим. Методами ТПВ, ТПД H2, ТПД NH3, РФА охарактеризованы физико-химические свойства данных систем. Каталитические свойства изучены в проточном реакторе с неподвижным слоем катализатора при 2 МПа, ОСГ 1000 ч-1, температуре 240 °C. Установлено, что наибольшие значения производительности и селективности по углеводородам С5+ достигнуты на композитном катализаторе – 107,6 кг/(м3·ч) и 67,4 % соответственно.
Ключевые слова: синтез Фишера–Тропша; бифункциональные кобальтовые катализаторы; синтетические моторные топлива; цеолиты.
Полный текст: [in elibrary.ru]
Ссылки на литературу
1. Kibby C., Jothimurugesan K., Das T., Lacheen H.S., Rea T., Saxton R.J. Chevron’s gas conversion catalysis-hybrid catalysts for wax-free Fischer-Tropsch synthesis // Catalysis Today. 2013. Vol. 215. P. 131.
2. Ail S.S., Dasappa S. Biomass to liquid transportation fuel via Fischer Tropsch synthesis – Technology review and current scenario // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 58. P. 267.
3. Hanaoka T., Miyazawa T., Shimura K., Hirata S. Effect of Pt particle density on the hydrocracking of Fischer-Tropsch products over Pt-loaded zeolite catalysts prepared using water-in-oil microemulsions // Chemical Engineering Journal. 2015. Vol. 263. P. 178.
4. Синева Л.В., Асалиева Е.Ю., Мордкович В.З. Роль цеолита в синтезе Фишера-Тропша на кобальт-цеолитных катализаторах // Успехи химии. 2015. Т. 84. С. 1176.
5. Kessel I.B. Efficiency of GTL industry construction in JSC «GAZPROM» // 23rd World Gas Conference. Amsterdam, 2006.
6. Leckel D. Diesel Production from Fischer-Tropsch: The Past, the Present, and New Concepts // Energy & Fuels. 2009. Vol. 23. P. 2342.
7. Kang S.-H., Bae J. W., Woo K.-J., Prasad S., Jun K.-W. ZSM-5 supported iron catalysts for Fischer–Tropsch production of light olefin // Fuel Processing Technology. 2010. Vol. 91. P. 399.
8. Yang G., Xing C., Hirohama W., Jin Y., Zeng C., Suehiro Y., Wang T., Yoneyama Y., Tsubaki N. Tandem catalytic synthesis of light isoparaffin from syngas via Fischer–Tropsch synthesis by newly developed core–shell-like zeolite capsule catalysts // Catalysis Today. 2013. Vol. 215. P. 29.
9. Botes F.G., Böhringer W. The addition of HZSM-5 to the Fischer–Tropsch process for improved gasoline production // Applied Catalysis A: General. 2004. Vol. 267. P. 217.
10. Jothimurugesan K., Gordon T., Gangwal S.K. Time-on stream performance of Co-Ni/TiO2 and HZSM-5 catalyst systems for Fischer-Tropsch synthesis // Chemistry Letters. 1998. CL-970870. P. 377.
11. Tsubaki N., Yoneyama Y., Michiki K., Fujimoto K. Three-component hybrid catalyst for direct synthesis of isoparaffin via modified Fischer-Tropsch synthesis // Catalysis Communications. 2003. Vol. 4. P. 108.
12. Martínez A., Rollán J., Arribas M.A., Cerqueira H.S., Costa A.F., Aguiar E.F.S. A detailed study of the activity and deactivation of zeolites in hybrid Co/SiO2-zeolite Fischer–Tropsch catalysts // Journal of Catalysis. 2007. Vol. 249. P. 162.
13. He J., Liu Z., Yoneyama Y., Nishiyama N., Tsubaki N. Multiple-functional capsule catalysts: A tailor-made confined reaction environment for the direct synthesis of middle isoparaffins from syngas // Chemistry - A European Journal. 2006. Vol. 12. P.8296.
14. Li X., He J., Meng M., Yoneyama Y., Tsubaki N. One-step synthesis of H–β zeolite-enwrapped Co/Al2O3 Fischer–Tropsch catalyst with high spatial selectivity // Journal of Catalysis. 2009. Vol. 265. P. 26.
15. Huang X., Hou B., Wang J., Li D., Jia L., Chen J., Sun Y. CoZr/H-ZSM-5 hybrid catalysts for synthesis of gasoline-range isoparaffins from syngas // Applied Catalysis A: General. 2011. Vol. 408. P. 38.
16. Li C., Xu H., Kido Y., Yoneyama Y., Suehiro Y., Tsubaki N. A capsule catalyst with a zeolite membrane prepared by direct liquid membrane crystallization // ChemSusChem. 2012. Vol. 5. P. 862.
17. Bessell S. Support effects in cobalt-based fischer-tropsch catalysis // Applied Catalysis A: General. 1993. Vol. 96. P. 253.
18. Calleja G., Lucas A., Grieken R. Co/HZSM-5 catalyst for syngas conversion: influence of process variables // Fuel. 1995. Vol. 74. P. 445.
19. Sartipi S., Alberts M., Meijerink M.J., Keller T.C., Perez-Ramirez J., Gascon J., Kapteijn F. Towards Liquid Fuels from Biosyngas: Effect of Zeolite Structure in Hierarchical-Zeolite-Supported Cobalt Catalysts// ChemSusChem. 2013. Vol. 6. P. 1646.
20. Zhang Q., Cheng K., Kang J., Deng W., Wang Y. Fischer–Tropsch Catalysts for the Production of Hydrocarbon Fuels with High Selectivity // ChemSusChem. 2014. Vol. 7. P. 1251.
21. Синтез высокомолекулярных углеводородов из СО и Н2 на кобальтовом катализаторе / А.П. Савостьянов, Г.Б. Нарочный, Р.Е. Яковенко, В.Г. Бакун, Н.Д. Земляков // Катализ в промышленности. 2014. № 4. С. 27.
22. Катализаторы для получения церезина методом Фишера–Тропша / Р.Е. Яковенко, Г.Б. Нарочный, В.Г. Бакун, А.В. Астахов, А.П. Савостьянов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2014. № 6. С. 92.
23. PDF-2. The powder diffraction fileTM. International Center for Diffrac-tion Data (ICDD), PDF-2 Release. 2012. web site: www.icdd.com (2014).
24. Тараканов Д.А., Синева Л.В., Крылова А.Ю. Побочные реакции синтеза Фишера-Тропша: реакция водяного газа // Катализ в промышленности. 2006. № 3. С. 18.
25. Savost’yanov A.P., Yakovenko R.E., Sulima S.I. Bakun V.G., Narochnyi G.B., Chernyshev V.M., Mitchenko S.A. The impact of Al2O3 promoter on an efficiency of C5+ hydrocarbons formation over Co/SiO2 catalysts via Fischer-Tropsch synthesis // Catalysis Today. 2017. Т. 279. № P1. P. 107.
26. Промышленный катализатор селективного синтеза длинноцепочечных углеводородов по методу Фишера–Тропша / А.П. Савостьянов, Р.Е. Яковенко, Г.Б. Нарочный, В.Г. Бакун, С.И. Сулима, Э.С. Якуба, С.А. Митченко // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. № 1. С. 1.
27. Pardo-Tarifa F., Cabrera S., Sanchez-Dominguez M., Boutonnet M. Ce-promoted Co/Al2O3 catalysts for Fischer–Tropsch synthesi //International journal of hydrogen energy. 2017. Vol 42. P. 9754.
28. Jacobs G., Das T.K., Zhang Y., Li J., Racoillet G., Davis B.H. Fischer-Tropsch synthesis: support, loading, and promoter effects on the reducibility of cobalt catalysts // Applied Catalysis A: General. 2002. Vol. 233. P. 263.
29. Parnian M.J., Najafabadi A.T., Mortazavi Y., Khodadadi A.A., Nazzari I. Ru promoted cobalt catalyst on γ-Al2O3: Influence of different catalyst preparation method and Ru loadings on Fischer–Tropsch reaction and kinetics // Applied Surface Science. 2014. Vol. 313. P. 183.
30. Tavasoli A., Abbaslou R.M., Trepanier M., Dalai A.K. Fischer–Tropsch synthesis over cobalt catalyst supported on carbon nanotubes in a slurry reactor // Applied Catalysis A: General. 2008. Vol. 345. P. 134.
31. Hou Z., Gao J., Guo J., Liang D., Lou H., Zheng X. Deactivation of Ni catalysts during methane autothermal reforming with CO2 and O2 in a fluidized-bed reactor// Journal of Catalysis. 2007. Vol. 250. P. 331.
32. Wang S., Yin Q., Guo J., Ru B., Zhu L. Improved Fischer–Tropsch synthesis for gasoline over Ru, Ni promoted Co/HZSM-5 catalysts // Fuel. 2013. Vol. 108. P. 597.