LIGHT OLEFIN SYNTHESIS FROM CO AND Н2 ON COMBINED OX-ZEO CATALYSTS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В данной работе исследован одностадийный синтез низших олефинов из СО и Н2 при Т = 320°C и Р = 0,1 МПа на комбинированном катализаторе, состоящем из оксидного (MegaMax‑507/Al2O3, ZnAlOx, ZnO–ZrO2) и цеолитного (Mg/HZSM‑5) компонентов. Найдено, что оптимальное соотношение оксидного и цеолитного компонентов составляет 2 : 1. Активность упомянутых компонентов возрастает в ряду: MegaMax‑507/Al2O3 < ZnAlOx < ZnO–ZrO2. Использование бинарного оксида ZnO–ZrO2 в составе комбинированного катализатора позволяет достигать конверсии СО, равной 13,7%, при атмосферном давлении и умеренной температуре в отличие от условий, применяемых для исследований в данной области (Т = 400–500°C, Р = 1–3 МПа).

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ekaterina E. Kolesnikova

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: kolesnikova@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0001-8762-8025

Кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории №2

Russian Federation, 119991, GSP-1, Moscow, Leninsky Prospekt, 29

Olga V. Yashina

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: yashina@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-1521-3901

Кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории №2

Russian Federation, 119991, GSP-1, Moscow, Leninsky Prospekt, 29

Aleksandr A. Panin

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Email: panin@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-9748-3445

Кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории №2

Russian Federation, 119991, GSP-1, Moscow, Leninsky Prospekt, 29

Natalya V. Kolesnichenko

A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nvk@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-2534-2624

Доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории №2

Russian Federation, 119991, GSP-1, Moscow, Leninsky Prospekt, 29

References

  1. Chernyak S., Corda M., Dath J., Ordomsky V., Khoda­kov A. Light olefin synthesis from a diversity of rene­wable and fossil feedstocks: state-of the-art and out­look // Chem. Soc. Rev. 2022, № 51. P. 7994–8044. https://doi.org/10.1039/D1CS01036K
  2. Крылова А.Ю. Продукты синтеза Фишера–Тропша (обзор) // Химия твердого топлива. 2014. № 1. С. 23–36. https://doi.org/10.7868/S0023117714010046
  3. Cheng Y., Lin J., Wu T., Wang H., Xie S., Pei Y., Yan Sh., Qiao M., Zong B. Mg and K dual-decorated Fe-on-reduced gra-phene oxide for selective catalyzing CO hydrogenation to light olefins with mitigated CO2 emission and enhanced activity // Appl. Catal. B Env. 2017. V. 204. P. 475–485. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.11.058
  4. Kulikova M. The new Fischer–Tropsch process over ultrafine catalysts // Catalysis Today. 2020. V. 348. P. 89–94. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.09.036
  5. Oschatz M., Krans N., Xie J., de Jong K.P. Systematic variation of the sodium/sulfur promoter content on car-bon-supported iron catalysts for the Fischer–Tropsch to olefins reaction // J. Energy Chem. 2016. V. 25. P. 985–993. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2016.10.011
  6. Батова Т.И., Колесникова Е.Е., Колесниченко Н.В., Кузьмина Н.И., Хаджиев С.Н., Хиврич Е.Н., Широ­бокова Г.Н. Катализатор и способ синтеза олефинов из диметилового эфира в его присутствии. Патент РФ № 2518091. 2014.
  7. Хаджиев С.Н., Колесниченко Н.В., Горяинова Т.И., Бирюкова Е.Н., Кулумбегов Р.В. Катализатор и способ получе-ния олефинов из диметилового эфира в его присутствии. Патент RU № 24451582012. 2011.
  8. Хаджиев С.Н., Магомедова М.В., Костюкович Ю.Ю. Способ получения диметилового эфира методом одностадий-ного синтеза и его выделения. Патент RU № 2528409 С1. 2013.
  9. Розовский А.Я. Диметиловый эфир и бензин из природного газа // Росс. хим. журн. 2003. Т. XLVII, № 6. С. 53–61.
  10. Мусич П.Г., Косова Н.И., Абраменкова М.А., Шиляе­ва Л.П., Курина Л.Н., Курзина И.А., Восьмериков А.В. Цео-литные катализаторы в реакции получения диметилового эфира из СО и Н2 // Вестник Томского гос. ун-та. Химия. 2015. № 2. С. 59–68. https://doi.org/10.17223/24135542/2/6
  11. Liu X., Zhou W., Yang Y., Cheng K., Kang J., Zhang L., Zhang G., Min X., Zhang Q., Wang Y. Design of efficient bifunction-al catalysts for direct conversion of syngas into lower olefins via methanol/dimethyl ether intermediates // Chem. Sci. 2018. V. 9. P. 4708–4718. https://doi.org/10.1039/C8SC01597J
  12. Cheng K., Gu B., Liu X., Kang J., Zhang Q., Wang Y. Direct and highly selective conversion of synthesis gas into lower olefins: design of a bifunctional catalyst combining methanol synthesis and carbon–carbon coupling // Ang. Chem. 2016. V. 128, № 15. P. 4803–4806. https://doi.org/10.1002/ange.201601208
  13. Кипнис М.A., Белостоцкий И.А., Волнина Э.А., Лин Г.И. Синтез оксигенатов из синтез-газа на CuO/ZnO/Al2O3-катализаторе: роль дегидратирующего компонента // Катализ в промышленности. 2018, № 5. С. 12–18. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-5-12-18 EDN: XYUQJF [Kipnis M.A., Belostotskii I.A., Volnina E.A., Lin G.I. Synthesis of oxygenates from syngas on the CuO/ZnO/Al2O3 catalyst: the role of the dehy-drating component // Catalysis in Industry. 2019. V. 11, № 1. P. 53–58. https://doi.org/10.1134/S2070050419010070]
  14. Mao L., Zheng H., Xiao D., Ren Yu., Ran L., Tang J. Efficient syngas-to-olefins conversion via kaolin modified SAPO 34 catalyst // Catal. Lett. 2024. V. 154. P. 664–673. https://doi.org/10.1007/s10562-023-04336-9
  15. Pan X., Jiao F., Miao D., Bao X. Oxide-zeolite-based composite catalyst concept that enable syngas chemistry beyond Fisher–Tropsch synthesis // Chem. Rev. 2021. V. 121. P. 6588–6609. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01012
  16. Zhou W., Kang J., Cheng K., He S., Shi J., Zhou C., Zhang Q., Chen J., Peng L., Chen M., Wang Y. Direct conversion of syngas into methyl acetate, ethanol, and ethylene by relay catalysis via the intermediate dimethyl ether // Angew. Chem. Int. Ed. 2018. V. 57, № 37. P. 12012–12016. https://doi.org/10.1002/anie.201807113
  17. Ni Y., Liu Y., Chen Z., Yang M., Liu H., He Y., Fu Y., Zhu W., Liu Z. Realizing and recognizing syngas-­to-olefines reaction via dual-bed catalyst // ACS Catal. 2019. V. 9, № 2. P. 1026–1032. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b04794
  18. Li W., Wang K., Zhan G., Huang J., Li Q. Realizing and recognizing syngas-to-olefins reaction via a dual-bed catalyst // ACS Sustainable Chem. Eng. 2021. V. 9, № 18. P. 6446–6458. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c01384
  19. Matieva Z.M., Kolesnichenko N.V., Snatenkova Yu.M., Panin A.A., Maximov A.L. Direct synthesis of liquid hydrocarbons from CO2 over CuZnAl/Zn-HZSM 5 combined catalyst in a single reactor // J. of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2023. V. 147. ID 104929. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2023.104929
  20. Кипнис М.А., Самохин П.В., Белостоцкий И.А., Туркова Т.В. Синтез диметилового эфира из синтез-газа на катализаторе Мегамакс 507/γ-Al2O3 // Катализ в промышленности. 2017. T. 17, № 6. С. 442–449. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2017-6-442-449 [Kipnis M.A., Samokhin P.V., Belostotskii I.A., Turko­va T.V. Synthesis of dimethyl ether from synthesis gas over the megamax 507/γ-Al2O3 catalyst // Catal. Ind. 2018. V. 10, № 2. P. 97–104. https://doi.org/10.1134/S2070050418020095]
  21. Ni Y., Chen Z., Fu Y., Liu Y., Zhu W., Liu Z. Selective conversion of CO2 and H2 into aromatics // Nature Commun. 2018. V. 9. ID 3457. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05880-4
  22. Zhou C., Shi J., Zhou W., Cheng K., Zhang Q., Kang J., Wang Y. Highly active ZnО–ZrO2 aerogels integrated with H-ZSM 5 for aromatics synthesis from carbon dioxide // ACS Catal. 2020. V. 10, № 1. P. 302–310. https://doi.org/10.1021/acscatal.9b04309
  23. Sing K., Williams R. Physisorption hysteresis loops and the characterization of nanoporous materials // Adsorption Science and Technology. 2004. V. 22, № 10. P. 773–782. https://doi.org/10.1260/0263617053499032

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Рис. 1. Дифрактограммы оксидных составляющих комбинированных катализаторов: (а) — ММА, (б) — ZnAlOx, (в) — ZnO–ZrO2

Download (171KB)
Indexing metadata
3. Рис. 2. Изотермы низкотемпературной адсорбции– десорбции азота для компонентов комбинированных катализаторов: 1 – ММА, 2 – ZnAlOх, 3 – ZnO–ZrO2, 4 –Mg/HZSM‑5.

Download (107KB)
Indexing metadata
4. Рис. 3. Влияние реакционной смеси на состав продуктов в присутствии катализатора ММА–Mg/ HZSM‑5 (2 : 1). Условия: Т = 320°C, Р = 0,1 МПа, Vсмеси = 20,5 л/ч. Сырье: СО + Н2 (1 : 1). Данные приведены через 4 ч.

Download (40KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».