ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕОЛИТА СТРУКТУРНОГО ТИПА MFI НА ЕГО КАТАЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ В ПРОЦЕССАХ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
Аннотация
В данной работе в процессах неокислительной конверсии метана и облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти изучена каталитическая активность цеолитов типа MFI, синтезированных с использованием нового класса экологически безопасных структурообразующих добавок на основе глубоких эвтектических растворителей. Цеолиты с силикатным модулем, равным 40, были получены методом гидротермального синтеза из щелочных алюмокремнегелей с использованием в качестве структурообразующих добавок глубоких эвтектических растворителей в различных сочетаниях и соотношениях. Методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа определена принадлежность полученных цеолитов к типу MFI и их кристалличность. Установлено влияние при синтезе цеолитов состава реакционной смеси и длительности синтеза на каталитическую активность и селективность полученных цеолитных катализаторов в рассматриваемых процессах. В зависимости от состава бинарных и тройных эвтектических смесей глубоких эвтектических растворителей, используемых при синтезе, каталитическая активность цеолитов снижается в ряду: карбамид – холинхлорид - пентаэритрит ≥ пентаэритрит - карбамид > холинхлорид - карбамид > пентаэритрит – карбамид - борная кислота. Показано, что использование при синтезе цеолитов в качестве структурообразующих добавок смесей пентаэритрит - карбамид или пентаэритрит – карбамид - холинхлорид позволило получить катализаторы с максимальной каталитической активностью в процессах переработки метана и прямогонной бензиновой фракции нефти. Применение экологически безопасных глубоких эвтектических растворителей в качестве структурообразующих добавок при синтезе цеолитов открывает новые возможности их получения без использования токсичных веществ. Каталитические свойства цеолитов, полученных с новыми структурообразующими добавками, не уступают, а по некоторым аспектам и превосходят характеристики цеолитов, синтезированных с традиционными структурообразователями.
Для цитирования:
Коробицына Л.Л., Величкина Л.М., Будаев Ж.Б., Шолидодов М.Р. Исследование влияния способа получения цеолита структурного типа MFI на его каталитическую активность в процессах переработки углеводородного сырья. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 11. С. 50-57. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.4t.
Литература
Na K., Choi M., Ryoo R. Recent advances in the synthesis of hierarchically nanoporous zeolites. Micropor. Mesopor. Mater. 2013. V. 166. P. 3–19. DOI: 10.1016/j.micromeso.2012.03.054.
Li Y., Yu J. Emerging applications of zeolites in catalysis, separation and host–guest assembly. Nature Rev. Ma-ter. 2021. V. 6. P. 1156–1174. DOI: 10.1038/s41578-021-00347-3.
Derbe T., Temesgen T.S., Bitew M. A Short Review on Synthesis, Characterization, and Applications of Zeolites. Adv. Mater. Sci. Eng. 2021. V. 202. P. 1–17. DOI: 10.1155/2021/6637898.
Hartmann M., Thommes M., Schwieger W. Hierarchi-cally-Ordered Zeolites: A Critical Assessment. Adv. Ma-ter. Interf. 2021. V. 8. N 4. P. 1–38. DOI: 10.1002/admi.202001841.
Maksimov A.L. Oil refining and petrochemistry: import substitution and ensuring technological independence. Vestn. RAN. 2022. V. 92. N 10. P. 930-939 (in Russian). DOI: 10.31857/S0869587322100073.
Noskov A.S. Scientific and technical level of research and prospects of import substitution in the field of industrial catalysts. Vestn. RAN. 2022. V. 92. N 10. P. 940-949 (in Russian). DOI: 10.31857/S0869587322100085.
Zhdaneev O.V., Korenev V.V., Rubtsov A.S. Key technology development priorities for the oil refinery sector in Russia. Russ. J. Appl. Chem. 2020. V. 93. N 9. P. 1314-1325. DOI: 10.1134/S1070427220090025.
Parkhomchuk E.V., Sashkina K.A., Parmon V.N. New heterogeneous catalysts based on zeolites with hierar-chical pore system. Petrol. Chem. 2016. V. 56. N 3. P. 197-204. DOI: 10.1134/S0965544116030105.
Travkina O.S., Agliullin M.R., Kutepov B.I. State of the art in the industrial production and application of zeolite-containing adsorbents and catalysts in Russia. Catal. Ind. 2022. V. 14. N 1. P. 56-65. DOI: 10.1134/S207005042201010X.
Rodionova L.I., Knyazeva E.E., Ivanova I.I., Konnov S.V. Application of nanosized zeolites in petroleum chemistry: synthesis and catalytic properties (review). Petrol. Chem. 2019. V. 59. N 4. P. 455-470. DOI: 10.1134/S0965544119040133.
Ivanova I., Ponomareva O., Andriako E., Nesterenko N. Innovations in the field of zeolite catalysis. Energet. Politika. 2021. N 6. P. 68-79 (in Russian). DOI: 10.46920/2409-5516_2021_6160_68.
Stepanov A.A., Korobitsyna L.L., Vosmerikov A.V. State-of-the-Art and Achievements in the Catalytic Con-version of Natural Gas into Valuable Chemicals. Catal. Ind. 2022. V. 14. N 1. P. 11–30. DOI: 10.1134/S2070050422010093.
Ma S., Guo X., Zhao L., Scott S. Recent progress in methane dehydroaromatization: From laboratory curiosities to promising technology. J. Chem. Eng. Data. 2013. V. 22. P. 1–20. DOI: 10.1016/S2095-4956(13)60001-7.
Spivey J.J., Hutchings G. Catalytic aromatization of methane. Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. P. 792–803. DOI: 10.1039/C3CS60259A.
Liu H., Kan Q. Improved performance of hierarchical porous Mo/H-IM-5 catalyst in methane non-oxidative aromatization. Appl. Petrochem. Res. 2017. V. 7. P. 2–4. DOI: 10.1007/s13203-017-0181-6.
Korobitsyna L.L., Travkina O.S., Velichkina L.M., Vosmerikov A.V., Kutepov B.I. Catalytic Conversion of Methanol and Straight-Run Gasoline over Granulated Catalysts with Different Concentrations of H-Form ZSM-5 Zeolite. Petrol. Chem. 2022. V. 62. N 5. P. 544–551. DOI: 10.1134/S0965544122040028.
Ponomareva O.A., Kasyanov I.A., Knyazeva E.E., Konnov S.V., Ivanova I.I. Effect of the degree of zeolite recrystallization into micro-mesoporous materials on their catalytic properties in petroleum refining and petroleum chemistry processes. Petrol. Chem. 2016. V. 56. P. 819–826. DOI: 10.1134/S0965544116090188.
Sharifi K., Halladj R., Royaee S.J. An overview on the effects of metal promoters and acidity of ZSM-5 in per-formance of the aromatization of liquid hydrocarbons. Rev. Adv. Mater. Sci. 2020. V. 59. P. 188-206. DOI: 10.1515/rams-2020-0037.
Gordina N.E., Borisova T.N., Klyagina K.S., Rumyantsev R.N., Prozorov D.A. Comparative analysis of the properties of LTA type zeolite depending on the production method: hydrothermal and ultrasonic. Chem-ChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 9. P. 90-96. DOI: 10.6060/ivkkt.20226509.6633.
Gordina N.E., Prokof’ev V.Yu., Borisova T.N., Eliza-rova A.M. Synthesis of granular low-modulus zeolites from metakaolin using mechanochemical activation and ultrasonic treatment. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 7. P. 99-106. DOI: 10.6060/ivkkt201962fp.5725.
Prokof’ev V.Yu., Gordina N.E., Zakharov O.N., Tsvetova E.V., Kolobkova A.E. Granulated low-modulus zeolites for extraction of Co cations. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 3. N 6. P. 44-49. DOI: 10.6060/ivkkt.20206306.6144.
Sholidodov M.R., Altunina L.K., Kozlov V.V., Chernova U.V. Deep Eutectic Solvents as a Basis for Chemical Oil-Displacing Compositions. AIP Conf. Proceed. 2022. V. 2509. 020177. DOI: 10.1063/5.0084788.
Smith E.L., Abbott A.P., Ryder K.S. Deep Eutectic Solvents (DESs) and Their Applications. Chem. Rev. 2014. V. 114. N 21. P. 11060–11082. DOI: 10.1021/cr300162p.
Marcus Y. Deep Eutectic Solvents. Cham, Switzerland: Springer Nature Switzerland AG. 2019. 200 p. DOI: 10.1007/978-3-030-00608-2.
Qin H., Hu X., Wang J., Cheng H., Chen L., Qi Z. Overview of acidic deep eutectic solvents on synthesis, properties and applications. Green En. Environ. 2020. V. 5. N 1. P. 8–21. DOI: 10.1016/j.gee.2019.03.002.
Morozova O.V., Vasil’eva I.S., Shumakovich G.P., Zaitseva E.A., Yaropolov A.I. Deep eutectic solvents for biotechnology applications. Biochem. Moscow. 2023. V. 88. N 1. P. 150-175. DOI: 10.1134/S0006297923140092.
Shukla D.B., Pandya V.P. Estimation of Crystalline Phase in ZSM-5 Zeolites by Infrared Spectroscopy. J. Chem. Technol. Biotechnol. 1989. V. 44. N 2. P. 147–154. DOI: 10.1002/jctb.280440206.
Breck D.W. Zeolite molecular sieves: structure, chemis-try, and use. New York: Wiley. 1973. 771 p.
