ПРЕВРАЩЕНИЕ МЕТАНА И ПРЯМОГОННОЙ БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ НЕФТИ НА ГРАНУЛИРОВАННОМ ЦЕОЛИТНОМ КАТАЛИЗАТОРЕ С ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ
Аннотация
В данной работе смешением порошкообразного цеолита и аморфного алюмосиликата с последующим формованием гранул и их термообработкой и гидротермальной кристаллизацией в растворе силиката натрия синтезирован гранулированный цеолит семейства пентасил с иерархической пористой структурой. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что синтезированный цеолит относится к типу цеолитов MFI/ZSM-5 с высокой степенью фазовой чистоты. Методом низкотемпературной адсорбции азота определена удельная поверхность исходного и молибденсодержащего цеолитов, найдено распределение пор по размерам и их количество, уменьшающееся в ряду: макро-, мезо- и микропоры, показано снижение величин удельной поверхности и пористости при модифицировании молибденом. Методом температурно-программируемой десорбции аммиака изучены кислотные характеристики исходного цеолита и его молибденсодержащей формы и показано небольшое снижение кислотности цеолита при добавлении молибдена. Каталитическая активность исходного цеолита изучена в процессе облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти, а молибденсодержащего цеолитного катализатора – в реакции дегидроароматизации метана. Установлено, что молибденсодержащий цеолит проявляет довольно высокую начальную каталитическую активность в процессе превращения метана в бензол и нафталин. При использовании немодифицированного цеолита в процессе облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти происходит образование высокооктановых бензинов, отвечающих современным стандартам качества. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования синтезированных цеолитных катализаторов с иерархической структурой в процессах переработки углеводородного сырья различного состава и требуют более детальных исследований, которые позволят оптимизировать как условия синтеза, так и возможные сферы применения данного типа цеолитных катализаторов.
Для цитирования:
Величкина Л.М., Коробицына Л.Л., Травкина О.С., Восмериков А.В. Превращение метана и прямогонной бензиновой фракции нефти на гранулированном цеолитном катализаторе с иерархической структурой. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 8. С. 67-74. DOI: 10.6060/ivkkt.20256808.15t.
Литература
Parkhomchuk E.V., Sashkina K.A., Parmon V.N. New heterogeneous catalysts based on zeolites with hierar-chical pore system. Pet. 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). Pet. Chem. 2019. V. 59. N 4. P. 455–470. DOI: 10.1134/S0965544119040133.
Erofeev V.I., Khomyakov I.S., Egorova L.A. Produc-tion of high-octane gasoline from straight-run gasoline on ZSM-5 modified zeolites. Theor. Found. Chem. Eng. 2014. V. 48. N 1. P. 71–76. DOI: 10.1134/S0040579514010023.
Korobitsyna L.L., Velichkina L.M., Budaev Zh.B., Sholidodov M.R. Investigation of the influence of the method for obtaining zeolite of the structural type MFI on its catalytic activity in the processing of hydrocarbon raw materials. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 50–57 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.4t.
Velichkina L.M., Gerasimov E.Yu., Vosmerikov A.V. Study of the combined effect of postsynthetic alkaline treatment and nickel modification of MFI zeolite on the dynamics of its deactivation in the process of refining straightrun gasoline. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 8. P. 103–112 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246708.10t.
Kunin A.V., Ilyin A.A., Morozov L.N., Smirnov N.N., Nikiforova T.E., Prozorov D.A., Rumyantsev R.N., Af-ineevskiy A.V., Borisova O.A., Grishin I.S., Veres K.A., Kurnikova A.A., Gabrin V.A., Gordina N.E. Catalysts and adsorbents for conversion of natural gas, fertilizers production, purification of technological liquids. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 132-150 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6849j.
Echevsky G.V., Echevskaya O.G. Coking Mechanism and the Distribution of Agglomeration Products in High-Silica MFI-Type Zeolites. Chem. Sustain. Dev. 2023. V. 31. N 1. P. 20–31. DOI: 10.15372/CSD2023435.
Ostrovskii N.M. Coking of catalysts: mechanisms, models, and influence. Kinet. Catal. 2022. V. 63. N 1. P. 52–66. DOI: 10.1134/S0023158422010062.
Gordina N.E., Prokof’ev V.Yu., Borisova T.N., Elizarova 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.
Peng P., Gao X-H., Yan Z-F., Mintova S. Diffusion and catalyst efficiency in hierarchical zeolite catalysts. Natl. Sci. Rev. 2020. V. 7. N 11. P. 1726–1742. DOI: 10.1093/nsr/nwaa184.
Hartmann M., Thommes M., Schwieger M. Hierarchically-Ordered Zeolites: A Critical Assessment. Adv. Ma-ter. Interfaces. 2021. V. 8. N 4. P. 1–38. DOI: 10.1002/admi.202001841.
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. Pet. Chem. 2022. V. 62. N 5. P. 544–551. DOI: 10.1134/S0965544122040028.
Shkuropatov A.V., Knyazeva E.E., Ponomareva O.A., Ivanova I.I. Syntesis of hierarchical MWW zeolites and their catalytic properties in petrochemical processes (review). Pet. Chem. 2018. V. 58. N 10. P. 815–826. DOI: 10.1134/S0965544118100158.
Brazovskaya E.Y., Golubeva O.Y. Synthesis and Research of Beta Zeolites with a Hierarchical Por Structure. Glass Phys. Chem. 2020. V. 46. N 1. P. 72–77. DOI: 10.1134/S1087659620010046.
Treacy M.M., Higgins J.B. Collection of simulated XRD powder patterns for zeolites. Elsevier. 2007. 586 p.
Hidalgo C.V., Itoh H., Hattori T., Niwa M., Murakami Y. Measurement of the acidity of various zeolites by temperature-programmed desorption of ammonia. J. Catal. 1984. V. 85. N 2. P. 362–369. DOI: 10.1016/0021-9517(84)90225-2.
Xu Y., Liu S., Guo X., Wang L., Xie M. Methane activa-tion without oxidant over Mo/HZSM-5 zeolite catalysts. Catal. Lett. 1995. V. 30. N 1. P. 135–149. DOI: 10.1007/BF00813680.
Liu W., Xu Y., Wong S.-T., Wang L., Qui J., Yang N. Methane dehydrogenation and aromatization in the ab-sence of oxygen on Mo/HZSM-5: A study on the interaction between Mo species and HZSM-5 by using 27Al and 29 Si MAS NMR. J. Mol. Catal. A: Chem. 1997. V. 120. N 1. P. 257–265. DOI: 10.1016/S1381-1169(96)00427-X.
GOST 32513-2013. Automotive fuels. Unleaded petrol. Specifications [Electronic resource]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200108179 (accessed 18.01.2024) (in Russian).
