Dimethyl Ether Carbonylation on H-MOR Zeolite, Modified Cu, Co, Mg

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Mordenite and ferrierite (Zeolyst International, H-form, SiO2/Al2O3 ≈ 20) were used to study the adsorption, thermally programmed desorption, and carbonylation of dimethyl ether (DME). The behavior of mordenite with Cu, Co, and Mg cations introduced by ion exchange has also been studied. DME carbonylation was carried out at 200°C, pressure 3 MPa, space velocity 8000 ml g–1 h–1 in a mixture, vol. %: ⁓2.2 DME, 92.8–95.5 CO, rest. N2. After the induction period, the methyl acetate content is about 4–5 times higher for mordenite compared to ferrierite. The formation of water, methanol and hydrocarbons was observed in small quantities. The introduction of Cu, Co, Mg cations into mordenite by ion exchange (single ion exchange, cation/Al ratio no more than 35%) not only increased the stability, but also increased the activity in the DME carbonylation reaction. It was found that an increase in the content of copper (from 1.19 to 2.23 wt %) and Mg (from 0.62 to 1.8 wt %) differently affects the activity. In the case of copper, an increase in activity was observed, while in the case of magnesium, the activity decreased. Preliminary reduction of copper-exchange mordenite leads to a decrease in activity and the appearance of metallic copper particles on the surface of mordenite crystallites. According to in situ diffuse reflectance infrared spectroscopy, the introduction of magnesium cations by triple ion exchange leads to a noticeable decrease in the number of Brønsted acid sites (BACs) in both the 12-MR and 8-MR channels of mordenite. The catalytic characteristics of ferrierite practically do not change when copper and magnesium are introduced by ion exchange.

About the authors

M. A. Kipnis

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kipnis@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninsky prosp., 29

R. S. Galkin

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: kipnis@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninsky prosp., 29

E. A. Volnina

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: kipnis@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninsky prosp., 29

I. A. Belostotskii

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: kipnis@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninsky prosp., 29

G. N. Bondarenko

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: kipnis@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninsky prosp., 29

O. V. Arapova

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: kipnis@ips.ac.ru
Russia, 119991, Moscow, Leninsky prosp., 29

References

  1. Cheung P., Bhan A., Sunley G.J., Iglesia E. // Angew. Chem. 2006. V. 118. P. 1647.
  2. Bhan A., Allian A.D., Sunley G.J., Law D.J., Iglesia E. // J. Am. Chem. Soc. 2007. V. 129. P. 4919.
  3. Волнина Э.А., Кипнис М.А., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2017. Т. 57. № 3. С. 243. (Volnina E.A., Kipnis M.A., Khadzhiev S.N. // Petrol. Chem. 2017. V. 57. № 5. P. 353.).
  4. Кипнис М.А., Волнина Э.А. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. С. 147. (Kipnis M.A., Volnina E.A. // Kinet. Catal. 2022. V. 63. Р. 129).
  5. Zhan E., Xiong Z., Shen W. // J. Energy Chem. 2019. V. 36. P. 51.
  6. Le T.T., Chawla A., Rimer J.D. // J. Catal. 2020. V. 391. P. 56.
  7. Alberti A. // Zeolites. 1997. V. 19. P. 411.
  8. Simoncic P., Armbruster T. // Am. Mineral. 2004. V. 89. P. 421.
  9. Kerr I.S. // Nature. 1966. V. 210. P. 294.
  10. Wang S., Guo W., Zhu L., Wang H., Qiu K., Cen K. // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. P. 524.
  11. Li Y., Huang S., Cheng Z., Wang S., Ge Q., Ma X. // J. Catal. 2018. V. 365. P. 440.
  12. Cheng Z., Huang S., Li Y., Cai K., Yao D., Lv J., Wang S., Ma X. // Appl. Catal. A: Gen. 2019. V. 576. P. 1.
  13. Zhan H., Huang S., Li Y., Lv J., Wang S., Ma X. // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. P. 4378.
  14. Reule A.A.C., Semagina N. // ACS Catal. 2016. V. 6. P. 4972.
  15. Reule A.A.C., Prasad V., Semagina N. // Micropor. Mesopor. Mater. 2018. V. 263. P. 220.
  16. Blasco T., Boronat M., Concepcion P., Corma A., Law D., Vidal-Moya J.A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. V. 46. P. 3938.
  17. Ma M., Zhan E., Huang X., Ta N., Xiong Z., Bai L., Shen W. // Catal. Sci. Technol. 2018. V. 8. P. 2124.
  18. Xu F., Hong Z., Lv J., Chen C., Zhao G., Miao L., Yang W., Zhu Z. // Appl. Catal. A: Gen. 2022. V. 648. 118928.
  19. Кипнис М.А., Самохин П.В., Яшина О.В., Сухореброва О.А. // Журн. физ. химии. 2013. Т. 87. С. 868. (Kipnis M.A., Samokhin P.V., Yashina O.V., Sukhorebrova O.A. // Rus. J. Phys. Chem. A. 2013. V. 87. № 5. P. 851.).
  20. Кипнис М.А., Белостоцкий И.А., Волнина Э.А., Лин Г.И., Маршев И.И. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 6. С. 715. Kipnis M.A., Belostotskii I.A., Volnina E.A., Lin G.I., Marshev I.I. // Kinet. Catal. 2018. V. 59. P. 754.).
  21. Самохин П.В., Белостоцкий И.А., Маршев И.И., Кипнис М.А. // Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 9. С. S21. (Samokhin P.V., Belostotskii I.A., Marshev I.I., Kipnis M.A. // J. Anal. Chem. 2019. V. 74. Suppl. 2. P. S17.).
  22. Rasmussen D.B., Christensen J.M., Temel B., Studt F., Moses P.G., Rossmeisl J., Riisager A., Jensen A.D. // Catal. Sci. Technol. 2017. V. 7. P. 1141.
  23. Feng P., Zhang G., Chen X., Zang K., Li X., Xu L. // Appl. Catal. A: Gen. 2018. V. 557. P. 119.
  24. Kim E.J., Gao X., Tian J., Bae J.W. // Catal. Today. 2023. V. 411–412. 113822.
  25. Cherkasov N., Vazhnova T., Lukyanov D.B. // Vib. Spectrosc. 2016. V. 83. P. 170.
  26. Литтл Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул. Пер. с англ. М.: Мир, 1969. 514 с. (Little L.H. Infrared spectra of adsorbed species. London-New York: Academic Press, 1966. 428 p.)
  27. Theivasanthi T., Alagar M. // Arch. Phys. Res. 2010. V. 1. № 2. P. 112.
  28. Reule A.A.C., Shen J., Semagina N. // ChemPhysChem. 2018. V. 19. P. 1500.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (240KB)
3.

Download (206KB)
4.

Download (292KB)
5.

Download (475KB)
6.

Download (1MB)
7.

Download (133KB)


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».