Катализаторы гидроизомеризации н-алканов на основе цеолита HZSM-23 и сульфидов NiMo

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Гидроизомеризация длинноцепочечных н-алканов – наиболее эффективный способ улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив. Традиционными являются нанесенные платиновые катализаторы, содержащие одномерные цеолиты в качестве кислотного компонента. В данной работе в качестве гидродегидрирующего компонента бифункциональных катализаторов гидроизомеризации н-декана использовали NiMo-сульфиды. Показаны тенденции изменения активности и селективности NiMo/HZSM-23/Al2O3 в зависимости от концентрации Ni и Mo, их соотношения, а также предшественника молибдена и доли цеолита в носителе. Установлено, что наиболее высокие показатели активности и селективности наблюдаются для образцов, имеющих соотношение Ni/Mo в пределах 0.4–0.7 и содержащих не менее 12 мас. % Mo. Использование оксида молибдена вместо парамолибдата аммония способствует увеличению активности и сопровождается незначительным снижением селективности. При исследовании катализаторов, содержащих разную долю цеолита, установлено, что активность может быть увеличена повышением концентрации бренстедовских кислотных центров в носителе без заметного изменения селективности.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Татьяна Сергеевна Богомолова

ФИЦ Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Author for correspondence.
Email: bts@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-2173-1326

м.н.с.

Russian Federation, Новосибирск, 630090

Марина Юрьевна Смирнова

ФИЦ Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Email: bts@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-6156-012X

н.с., к.х н.

Russian Federation, Новосибирск, 630090

Олег Владимирович Климов

ФИЦ Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Email: bts@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-8089-2357

в.н.с., к.х.н.

Russian Federation, Новосибирск, 630090

Александр Степанович Носков

ФИЦ Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Email: bts@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-7038-2070

г.н.с., д.т.н., профессор, член-корр. РАН

Russian Federation, Новосибирск, 630090

References

  1. Холода в России обострили проблему зимнего дизеля. Обзор // Интерфакс новости: интернет-изд., 20 окт. 2021 г. URL: https://www.interfax.ru/business/798304 (дата обращения: 01.02.2022).
  2. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Переработка нефти. ИТС 30–2017. М., Бюро НДТ, 2017. 635 с.
  3. Ono Y. A survey of the mechanism in catalytic isomerization of alkanes // Catalysis Today. 2003. V. 81. P. 3–16.
  4. Deldari H. Suitable catalysts for hydroisomerization of long-chain normal paraffins // Appl. Catal. A: General. 2005. V. 293. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2005.07.008
  5. Huybrechts W., Vanbutsele G., Houthoofd K.J., Bertinchamps F., Laxmi Narasimhan C.S., Gaigneaux E.M., Thybaut J.W., Marin G.B., Denayer J.F. M., Baron G.V., Jacobs P.A., Martens J.A. Skeletal isomerization of octadecane on bifunctional ZSM-23 zeolite catalyst // Catalysis Letters. 2005. V. 100. P. 235–242. https://doi.org/10.1007/s10562-004-3461-6
  6. Камешков А.В., Гайле А.А. Получение дизельных топлив с улучшенными низкотемпературными свойствами (Обзор) // Известия СПбГТИ(ТУ). 2015. Т. 29. С. 49–60. https://doi.org/10.15217/issn1998984-9.2015.29.49
  7. Tan Y., Hu W., Du Y., Li J. Species and impacts of metal sites over bifunctional catalyst on long chain n-alkane hydroisomerization: a review // Appl. Catal. A: General. 2021. V. 611. 117916. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117916
  8. Pimerzin A.A., Roganov A.A., Verevkin S.P., Konnova M.E., Pilshchikov V.A., Pimerzin A.A. Bifunctional catalysts with noble metals on composite Al2O3-SAPO-11 carrier and their comparison with CoMoS one in n-hexadecane hydroisomerization // Catalysis Today. 2019. V. 329. P. 71–81. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.12.034
  9. Galperin L.B Hydroisomerization of n-decane in the presence of sulfur: effect of metal–acid balance and metal location // Appl. Catal. A: General. 2001. V. 209. P. 257–268. https://doi.org/10.1016/S0926–860X(01)00668–8
  10. Богомолова Т.С., Смирнова М.Ю., Климов О.В., Носков А.С. Исследование гидроизомеризации дизельных фракций с различной концентрацией азотсодержащих соединений на бифункциональных катализаторах на основе ZSM-23 и неблагородных металлов // Катализ в промышленности. 2022. Т. 22. № 4. С. 66–74. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2022-4-66-74 [Bogomolova T.S., Smirnova M.Y., Klimov O.V., Noskov A.S. Studying the hydroisomerization of diesel fractions with different concentrations of nitrogen-containing compounds on bifunctional catalysts based on ZSM-23 and non-Noble metals // Catalysis in Industry. 2023. V. 15. № 2. P. 182–189]. https://doi.org/10.1134/s2070050423020034
  11. Xing G., Liu S., Guan Q., Li W. Investigation on hydroisomerization and hydrocracking of C15–C18 n-alkanes utilizing a hollow tubular Ni-Mo/SAPO-11 catalyst with high selectivity of jet fuel // Catalysis Today. 2019. V. 330. P. 109–116. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.04.028
  12. Гуляева Л.А., Хавкин В.А., Никульшин П.А., Андреева А.В., Кондрашев Д.О., Клейменов А.В., Храпов Д.В., Кубарев А.П. Катализатор изодепарафинизации и способ получения низкозастывающих дизельных топлив с его использованием. // Патент РФ № 2662934. 2017.
  13. Pirngruber G.D. Maury S., Daudin A., Alspektor P.Y., Bouchy Ch., Guillon E. Balance between (de)hydrogenation and acid sites: comparison between sulfide-based and Pt-based bifunctional hydrocracking catalysts // Ind. Eng. Chem. Res. 2020. V. 59. P. 12686–12695. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c01680
  14. Богомолова Т.С., Смирнова М.Ю., Климов О.В., Носков А.С. Катализатор изодепарафинизации дизельных фракций // Патент РФ № 2773377. 2022.
  15. Danilevich V.V., Klimov O.V., Nadeina K.A., Gerasimov E.Y., Cherepanova S.V., Vatutina Y.V., Noskov A.S. Novel eco-friendly method for preparation of mesoporous alumina from the product of rapid thermal treatment of gibbsite // Superlattices and Microstructures. 2018. V. 120. P. 148–160. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2018.05.025
  16. Климов О.В., Корякина Г.И., Леонова К.А., Будуква С.В., Перейма В.Ю., Дик П.П., Носков А.С. Способ приготовления катализатора гидроочистки углеводородного сырья // Патент РФ № 2534997. 2013.
  17. Emeis C.A. Determination of integrated molar extinction coefficients for infrared absorption bands of pyridine adsorbed on solid acid catalysts // J. of Catalysis. 1993. V. 141. P. 347–354. https://doi.org/10.1006/jcat.1993.1145
  18. Pashigreva A.V., Bukhtiyarova G.A., Klimov O.V., Chesalov Y.A., Litvak G.S., Noskov A.S. Activity and sulfidation behavior of the CoMo/Al2O3 hydrotreating catalyst: the effect of drying conditions // Catalysis Today. 2010. V. 149. Р. 19–27. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.07.096
  19. Liu F., Xu S., Cao L., Chi Y., Zhang T., Xue D. A Comparison of NiMo/Al2O3 catalysts prepared by impregnation and coprecipitation methods for hydrodesulfurization of dibenzothiophene // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 7396–7402. https://doi.org/10.1021/jp068482+
  20. Han W., Nie H., Long X., Li M., Yang Q., Li D. Effects of the support Brønsted acidity on the hydrodesulfurization and hydrodenitrogention activity of sulfided NiMo/Al2O3 catalysts // Catalysis Today. 2017. V. 292. P. 58–66. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2016.11.049
  21. Wang G., Zhang S., Zhu X., Li C., Shan H. Dehydrogenation versus hydrogenolysis in the reaction of light alkanes over Ni-based catalysts // J. Ind. Eng. Chem. 2020. V. 86. P. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2020.02.025
  22. Phimsen S., Kiatkittipong W., Yamada H., Tagawa T., Kiatkittipong K., Laosiripojana N., Assabumrungrat S. Nickel sulfide, nickel phosphide and nickel carbide catalysts for bio-hydrotreated fuel production // Energy Convers. Manag. 2017. V. 151. P. 324–333. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.08.089
  23. Liu B., Chai Y., Li Y., Wang A., Liu Y., Liu C. Effect of sulfidation atmosphere on the performance of the CoMo/γ-Al2O3 catalysts in hydrodesulfurization of FCC gasoline // Appl. Catal. A: General. 2014. V. 471. P. 70–79. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2013.11.017
  24. Batalha N., Pinard L., Bouchy C., Guillon E., Guisnet M.J. n-Hexadecane hydroisomerization over Pt-HBEA catalysts. Quantification and effect of the intimacy between metal and protonic sites // J. Catal. 2013. V. 307. P. 122–131. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2013.07.014
  25. Chu H.Y., Rosynek M.P., Lunsford J.H. Skeletal isomerization of hexane over Pt/H-beta zeolites: is the classical mechanism correct? // J. Catal. 1998. V. 178. P. 352–362. https://doi.org/10.1006/jcat.1998.2136

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Adsorption isotherms and pore size distribution (insert) of zeolite HZSM‑23 (1) and HZSM-23/Al2O3 carriers: Z60A40 (2), Z40A60 (3).

Download (92KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. PEM image of the PM-12-1 sample with EDX analysis data.

Download (158KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Changes in the catalytic parameters of the PM-12 sample in the transformation of the n-dean over time.

Download (78KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Conversion of n-decane depending on the reaction temperature for different NiMo/HZSM-23/Al2O3 catalysts.

Download (136KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of iso-C10 selectivity on temperature for different NiMo/HZSM-23/Al2O3 catalysts.

Download (111KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences