Mezoporistye galliysoderzhashchie katalizatory okislitel'nogo degidrirovaniya propana v prisutstvii uglekislogo gaza

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

В работе исследованы галлийсодержащие катализаторы на основе природных и композитных мезопористых алюмосиликатных носителей для окислительного дегидрирования пропана в присутствии CO2. Катализаторы, сформованные с бёмитом, были приготовлены на основе функциональных материалов, полученных на основе природных нанотрубок галлуазита (ГНТ). В качестве носителей использованы индивидуальные ГНТ, а также ГНТ с синтезированной снаружи или внутри них фазы MCM-41. Каталитические испытания процесса окислительного дегидрирования пропана в присутствии углекислого газа проводили в диапазоне температур 550-700°C при соотношении CO2/C3H8, равном 2.0. Все катализаторы показали сопоставимые значения конверсии пропана (от 10-13 до 70-80%) и селективности по пропилену (от 80-84 до 30-32%). Наибольшая производительность по пропилену, равная 6.5 моль · кгкат -1 · ч-1, наблюдалась на катализаторе Ga/HNT при 650°C.

About the authors

D. P. Mel'nikov

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Email: melnikov.dp@mail.ru

E. M. Smirnova

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

M. V. Reshetina

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

A. P. Glotov

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

A. A. Novikov

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

P. A. Gushchin

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

H. Q. Wang

Northwestern Polytechnical University and Shaanxi Joint Laboratory of Graphene (NPU)

V. A. Vinokurov

Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

References

  1. Li G., Liu C., Cui X., Yang Y., Shi F. Oxidative dehydrogenation of light alkanes with carbon dioxide // Green Chemistry. 2021. V. 23. № 2. P. 689-707. https://doi.org/10.1039/d0gc03705b
  2. Calamur N., Carrera M. Propylene // In: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley, 2000. P. 1-25. https://doi.org/10.1002/0471238961.1618151603011201.a01
  3. Zimmermann H. Propene // In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2013. P. 1-18. https://doi.org/10.1002/14356007.a22_211.pub3
  4. Sattler J.J.H.B., Ruiz-Martinez J., Santillan-Jimenez E., Weckhuysen B.M. Catalytic dehydrogenation of light alkanes on metals and metal oxides // Chem. Reviews. 2014. V. 114. № 20. P. 10613-10653. https://doi.org/10.1021/cr5002436
  5. Caspary K.J., Gehrke H., Heinritz-Adrian M., Schwefer M. Dehydrogenation of Alkanes // In: Handbook of Heterogeneous Catalysis. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2008. P. 3206-3229.
  6. Мельников Д.П., Новиков А.А., Глотов А.П., Решетина М.В., Смирнова Е.М., Wang H.Q., Винокуров В.А. Дегидрирование легких алканов (обзор) // Нефтехимия. 2022. Т. 62. № 6. С. 773-796.
  7. Melnikov D.P., Novikov A.A., Glotov A.P., Reshetina M.V., Smirnova E.M., Wang H.Q., Vinokurov V.A. Dehydrogenation of light alkanes (a review) // Petrol. Chemistry. 2022. V. 62. № 9. P. 1027-1046. https://doi.org/10.1134/S096554412209006.
  8. Mukherjee D., Park S.-E.E., Reddy B.M. CO2 as a soft oxidant for oxidative dehydrogenation reaction: an eco benign process for industry // J. of CO2 Utilization. 2016. V. 16. P. 301-312. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2016.08.005
  9. Routray K., Reddy K.R.S.., Deo G. Oxidative dehydrogenation of propane on V2O5/Al2O3 and V2O5/TiO2 catalysts: understanding the effect of support by parameter estimation // Appl. Catalysis A: General. 2004. V. 265. № 1. P. 103-113. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2004.01.006
  10. Chernyak S.A., Kustov A.L., Stolbov D.N., Tedeeva M.A., Isaikina O.Y., Maslakov K.I., Usol'tseva N.V., Savilov S. V. Chromium catalysts supported on carbon nanotubes and graphene nanoflakes for CO2-assisted oxidative dehydrogenation of propane // Appl. Surface Science. 2022. V. 578. № 0169-4332. P. 152099. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152099
  11. Tedeeva M.A., Kustov A.L., Pribytkov P.V., Evdokimenko N.D., Sarkar B., Kustov L.M. Dehydrogenation of propane in the presence of CO2 on Cr(3%)/SiO2 catalyst under supercritical conditions // Mendeleev Commun. 2020. V. 30. № 2. P. 195-197. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2020.03.022
  12. Tedeeva M.A., Kustov A.L., Pribytkov P. V., Kapustin G.I., Leonov A. V., Tkachenko O.P., Tursunov O.B., Evdokimenko N.D., Kustov L.M. Dehydrogenation of propane in the presence of CO2 on GaOx/SiO2 catalyst: influence of the texture characteristics of the support // Fuel. 2022. V. 313. № September 2021. P. 122698. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122698
  13. Shao C.T., Lang W.Z., Yan X., Guo Y.J. Catalytic performance of gallium oxide based-catalysts for the propane dehydrogenation reaction: effects of support and loading amount // RSC Advances. 2017. V. 7. № 8. P. 4710-4723. https://doi.org/10.1039/c6ra27204e
  14. Sokolov S., Stoyanova M., Rodemerck U., Linke D., Kondratenko E. V. Comparative study of propane dehydrogenation over V-, Cr-, and Pt-based catalysts: time on-stream behavior and origins of deactivation // J. of Catalysis. 2012. V. 293. P. 67-75. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2012.06.005
  15. Takahara I., Chang W.-C., Mimura N., Saito M. Promoting effects of CO2 on dehydrogenation of propane over a SiO2-supported Cr2O3 catalyst // Catalysis Today. 1998. V. 45. № 1-4. P. 55-59. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00245-4
  16. Al-Ghamdi S.A., de Lasa H.I. Propylene production via propane oxidative dehydrogenation over VOx/γ-Al2O3 catalyst // Fuel. 2014. V. 128. P. 120-140. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.02.033
  17. Nazimov D.A., Klimov O.V., Saiko A.V., Trukhan S.N., Glazneva T.S., Prosvirin I.P., Cherepanova S.V., Noskov A.S. Effect of the K loading on effective activation energy of isobutane dehydrogenation over chromia/alumina catalysts // Catalysis Today. 2021. V. 375. № November 2019. P. 401-409. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.03.005
  18. Nazimov D.A., Klimov O.V., Danilova I.G., Trukhan S.N., Saiko A.V., Cherepanova S.V., Chesalov Y.A., Martyanov O.N., Noskov A.S. Effect of alumina polymorph on the dehydrogenation activity of supported chromia/alumina catalysts // J. of Catalysis. 2020. V. 391. P. 35-47. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.08.006
  19. Vinokurov V.A., Stavitskaya A. V., Glotov A.P., Novikov A.A., Zolotukhina A. V., Kotelev M.S., Gushchin P.A., Ivanov E. V., Darrat Y., Lvov Y.M. Nanoparticles formed onto/into halloysite clay tubules: architectural synthesis and applications // Chem. Record. 2018. V. 18. № 7-8. P. 858-867. https://doi.org/10.1002/tcr.201700089
  20. Glotov A., Vutolkina A., Pimerzin A., Vinokurov V., Lvov Y. Clay nanotube-metal core/shell catalysts for hydroprocesses // Chem. Soc. Reviews. 2021. V. 50. № 16. P. 9240-9277. https://doi.org/10.1039/d1cs00502b
  21. Melnikov D., Smirnova E., Reshetina M., Novikov A., Wang H., Ivanov E., Vinokurov V., Glotov A. Mesoporous chromium catalysts templated on halloysite nanotubes and aluminosilicate core/shell composites for oxidative dehydrogenation of propane with CO2 // Catalysts. 2023. V. 13. № 5. P. 882. https://doi.org/10.3390/catal13050882
  22. Saha R., Nandi R., Saha B. Sources and toxicity of hexavalent chromium // J. of Coordination Chemistry. 2011. V. 64. № 10. P. 1782-1806. https://doi.org/10.1080/00958972.2011.583646

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences