catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2024-3-6-15catal-1014Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYКаталитическое восстановление углекислого газа на промышленных катализаторахCatalytic reduction of carbon dioxide on industrial catalystsСалиевА. Н.SalievA. N.ctls@kalvis.ruИльинВ. Б.Il'inV. B.ctls@kalvis.ruТимохинаМ. А.TimokhinaM. A.ctls@kalvis.ruДульневА. В.Dul'nevA. V.ctls@kalvis.ruСавостьяновА. П.Savost'yanovA. P.ctls@kalvis.ruЯковенкоР. Е.YakovenkoR. E.ctls@kalvis.ruЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (ЮРГПУ (НПИ)), НовочеркасскРоссияPlatov South-Russian State Polytechnic University (NPI), NovocherkasskRussian FederationООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», НовомосковскРоссияOOO «NIAP-KATALIZATOR», NovomoskovskRussian Federation202427052024243615Copyright © LLC "KALVIS", 20242024LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1014

Выполнена оценка применимости некоторых промышленных катализаторов для процесса переработки углекислого газа в синтез-газ. Для исследования были выбраны катализаторы на основе переходных металлов (Fe, Ni, Co) и Cu, используемые в крупнотоннажных процессах гидрирования и технологии синтез-газа: НИАП-03-01 (катализатор паровой конверсии углеводородных газов), НИАП-06-06 (катализатор низкотемпературной конверсии СО), AmoМax 10 (катализатор синтеза аммиака), Со-Al2O3 /SiO2 (катализатор синтеза углеводородов). Катализаторы были испытаны в процессе восстановления СО2 по обратной реакции водяного газа (RGWS). Показано, что Cu-содержаний катализатор (НИАП 06-06) обладает наибольшей активностью и селективностью в процессе восстановления СО2: при ОСГ 32000 ч–1, Н2 /СО2 = 2 и температурах 500–800 °С степень достижения равновесия реакции RGWS составляет 97 %. Показано, что за счет изменения технологических параметров восстановления СО2 (температура, отношение Н2 /СО2) можно добиться получения синтез-газа требуемого состава для проведения синтезов углеводородов и метанола.

The applicability of some industrial catalysts for the process of carbon dioxide conversion into synthesis gas has been evaluated process of carbon dioxide conversion into synthesis gas. For the study were chosen catalysts on the basis of transition metals (Fe, Ni, Co) and Cu, used in large-tonnage hydrogenation processes and synthesis-gas technology: NIAP-03-01 (catalyst for steam conversion of hydrocarbon gases), NIAP-06-06 (catalyst for low-temperature conversion of CO), AmoMax 10 (catalyst for ammonia synthesis), Co-Al2O3 /SiO2 (catalyst for synthesis of hydrocarbons by Fischer–Tropsch method). The catalysts were tested in the process of catalytic reduction of CO2 by reaction reverse gaswater shift (RGWS). It was shown that Cu-containing catalyst (NIAP 06-06) possesses the highest activity and selectivity in the process of catalytic reduction of CO2. Under conditions of GHSV = 32000 h–1, H2 /CO2 = 2, and temperatures of 500–800 °C, the equilibrium of the RGWS reaction is achieved by 97 %. Due to selection of technological parameters of CO2 reduction (temperature, H2 /CO2 ratio) it is possible to obtain synthesis gas of the required composition. Due to selection of technological parameters of CO2 reduction (temperature, H2 /CO2 ratio) it is possible to obtain synthesis gas of the required composition for the synthesis of hydrocarbons and methanol.

углекислый газкатализаторкаталитическое восстановлениесинтез-газcarbon dioxidecatalystcatalytic reductionsynthesis gasReferencesClimate change 2014: mitigation of climate change. Edenhofer O. (ed.). Cambridge University Press, 2015. Т. 3. DOI: 10.1017/CBO9781107415416.Climate change 2014: mitigation of climate change. Edenhofer O. (ed.). Cambridge University Press, 2015. Т. 3. DOI: 10.1017/CBO9781107415416.Friedlingstein P., O'sullivan M., Jones M.W., Andrew R.M. et al. // Earth System Science Data Discussions. 2022. V. 2022. P. 1—159. DOI: 10.5194/essd-14-4811-2022.Friedlingstein P., O'sullivan M., Jones M.W., Andrew R.M. et al. // Earth System Science Data Discussions. 2022. V. 2022. P. 1—159. DOI: 10.5194/essd-14-4811-2022.Solomon S., Plattner G.-K., Knutti R., Friedlingstein P. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2009. V. 106. № 6. P. 1704—1709. DOI: 10.1073/pnas.0812721106.Solomon S., Plattner G.-K., Knutti R., Friedlingstein P. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2009. V. 106. № 6. P. 1704—1709. DOI: 10.1073/pnas.0812721106.Shu D.Y., Deutz S., Winter B.A., Baumgärtner N., Leenders L., Bardow A. // Renewable Sustainable Energy Reviews. 2023. V. 178. P. 113246. DOI: 10.1016/j.rser.2023.113246.Shu D.Y., Deutz S., Winter B.A., Baumgärtner N., Leenders L., Bardow A. // Renewable Sustainable Energy Reviews. 2023. V. 178. P. 113246. DOI: 10.1016/j.rser.2023.113246.Jarvis S.M., Samsatli S. // Renewable Sustainable Energy Reviews. 2018. V. 85. P. 46—68. DOI: 10.1016/j.rser.2018.01.007.Jarvis S.M., Samsatli S. // Renewable Sustainable Energy Reviews. 2018. V. 85. P. 46—68. DOI: 10.1016/j.rser.2018.01.007.Jangam A., Das S., Dewangan N., Hongmanorom P., Hui W.M., Kawi S. // Catalysis Today. 2020. V. 358. P. 3—29. DOI: 10.1016/j.cattod.2019.08.049.Jangam A., Das S., Dewangan N., Hongmanorom P., Hui W.M., Kawi S. // Catalysis Today. 2020. V. 358. P. 3—29. DOI: 10.1016/j.cattod.2019.08.049.Kattel S., Liu P., Chen J.G. // Journal of the American Chemical Society. 2017. V. 139. № 29. P. 9739—9754. DOI: 10.1021/jacs.7b05362.Kattel S., Liu P., Chen J.G. // Journal of the American Chemical Society. 2017. V. 139. № 29. P. 9739—9754. DOI: 10.1021/jacs.7b05362.Мордкович В.З., Синева Л.В., Кульчаковская Е.В., Асалиева Е.Ю. // Катализ в промышленности. 2015. № 5. C. 23—45. DOI: 10.18412/1816-0387-2015-5-23-45.Мордкович В.З., Синева Л.В., Кульчаковская Е.В., Асалиева Е.Ю. // Катализ в промышленности. 2015. № 5. C. 23—45. DOI: 10.18412/1816-0387-2015-5-23-45.Zhang Y., Ding C., Wang J., Jia Y., Xue Y., Gao Z., Yu B., Gao B., Zhang K., Liu P. // Catalysis Science Technology. 2019. V. 9. № 7. P. 1581—1594. DOI: 10.1039/C8CY02593B.Zhang Y., Ding C., Wang J., Jia Y., Xue Y., Gao Z., Yu B., Gao B., Zhang K., Liu P. // Catalysis Science Technology. 2019. V. 9. № 7. P. 1581—1594. DOI: 10.1039/C8CY02593B.Шелдон Р.А. Химические продукты на основе синтез-газа. Под ред. Локтева С.М. М.: Химия, 1987. 247 с.Шелдон Р.А. Химические продукты на основе синтез-газа. Под ред. Локтева С.М. М.: Химия, 1987. 247 с.Galadima A., Muraza O. // Journal of Natural Gas Science Engineering. 2015. V. 25. P. 303—316. DOI: 10.1016/j.jngse.2015.05.012.Galadima A., Muraza O. // Journal of Natural Gas Science Engineering. 2015. V. 25. P. 303—316. DOI: 10.1016/j.jngse.2015.05.012.Simakov D.S.A. Renewable synthetic fuels and chemicals from carbon dioxide: fundamentals, catalysis, design considerations and technological challenges. Springer, 2017. 75 p. DOI: 10.1007/978-3-319-61112-9.Simakov D.S.A. Renewable synthetic fuels and chemicals from carbon dioxide: fundamentals, catalysis, design considerations and technological challenges. Springer, 2017. 75 p. DOI: 10.1007/978-3-319-61112-9.Yang L., Pastor-Pérez L., Villora-Picó J.J., Gu S., Sepúlveda- Escribano A., Reina T.R. // Applied Catalysis A: General. 2020. V. 593. Art. 117442. DOI: 10.1016/j.apcata.2020.117442.Yang L., Pastor-Pérez L., Villora-Picó J.J., Gu S., Sepúlveda- Escribano A., Reina T.R. // Applied Catalysis A: General. 2020. V. 593. Art. 117442. DOI: 10.1016/j.apcata.2020.117442.Bobadilla L.F., Santos J.L., Ivanova S., Odriozola J.A., Urakawa A. // ACS Catalysis. 2018. V. 8. № 8. P. 7455—7467. DOI: 10.1021/acscatal.8b02121.Bobadilla L.F., Santos J.L., Ivanova S., Odriozola J.A., Urakawa A. // ACS Catalysis. 2018. V. 8. № 8. P. 7455—7467. DOI: 10.1021/acscatal.8b02121.Ishito N., Hara K., Nakajima K., Fukuoka A. // Journal of Energy Chemistry. 2016. V. 25. № 2. P. 306—310. DOI: 10.1016/j.jechem.2015.12.005.Ishito N., Hara K., Nakajima K., Fukuoka A. // Journal of Energy Chemistry. 2016. V. 25. № 2. P. 306—310. DOI: 10.1016/j.jechem.2015.12.005.Tang R., Zhu Z., Li C., Xiao M., Wu Z., Zhang D., Zhang C., Xiao Y., Chu M., Genest A. // ACS Materials Letters. 2021. V. 3. № 12. P. 1652—1659. DOI: 10.1021/acsmaterialslett.1c00523.Tang R., Zhu Z., Li C., Xiao M., Wu Z., Zhang D., Zhang C., Xiao Y., Chu M., Genest A. // ACS Materials Letters. 2021. V. 3. № 12. P. 1652—1659. DOI: 10.1021/acsmaterialslett.1c00523.Yan Y., Wang Q., Jiang C., Yao Y., Lu D., Zheng J., Dai Y., Wang H., Yang Y. // Journal of Catalysis. 2018. V. 367. P. 194—205. DOI: 10.1016/j.jcat.2018.08.026.Yan Y., Wang Q., Jiang C., Yao Y., Lu D., Zheng J., Dai Y., Wang H., Yang Y. // Journal of Catalysis. 2018. V. 367. P. 194—205. DOI: 10.1016/j.jcat.2018.08.026.Chen X., Su X., Liang B., Yang X., Ren X., Duan H., Huang Y., Zhang T. // Journal of Energy Chemistry. 2016. V. 25. № 6. P. 1051—1057. DOI: 10.1016/j.jechem.2016.11.011.Chen X., Su X., Liang B., Yang X., Ren X., Duan H., Huang Y., Zhang T. // Journal of Energy Chemistry. 2016. V. 25. № 6. P. 1051—1057. DOI: 10.1016/j.jechem.2016.11.011.Kim S.S., Lee H.H., Hong S.C. // Applied Catalysis B: Environmental. 2012. V. 119. P. 100—108. DOI: 10.1016/j.apcatb.2012.02.023.Kim S.S., Lee H.H., Hong S.C. // Applied Catalysis B: Environmental. 2012. V. 119. P. 100—108. DOI: 10.1016/j.apcatb.2012.02.023.Wang L., Liu H., Chen Y., Yang S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. V. 42. № 6. P. 3682—3689. DOI:10.1016/j.ijhydene.2016.07.048.Wang L., Liu H., Chen Y., Yang S. // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. V. 42. № 6. P. 3682—3689. DOI:10.1016/j.ijhydene.2016.07.048.Wang L., Liu H. // Catalysis Today. 2018. V. 316. P. 155—161. DOI: 10.1016/j.cattod.2018.04.015.Wang L., Liu H. // Catalysis Today. 2018. V. 316. P. 155—161. DOI: 10.1016/j.cattod.2018.04.015.Yang L., Pastor-Pérez L., Gu S., Sepúlveda-Escribano A., Reina T. // Applied Catalysis B: Environmental. 2018. V. 232. P. 464—471. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.03.091.Yang L., Pastor-Pérez L., Gu S., Sepúlveda-Escribano A., Reina T. // Applied Catalysis B: Environmental. 2018. V. 232. P. 464—471. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.03.091.Lu B., Kawamoto K. // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2013. V. 1. № 3. P. 300—309. DOI: 10.1016/j.jece.2013.05.008.Lu B., Kawamoto K. // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2013. V. 1. № 3. P. 300—309. DOI: 10.1016/j.jece.2013.05.008.Kim D.H., Han S.W., Yoon H.S., Kim Y.D. // Journal of Industrial Engineering Chemistry. 2015. V. 23. P. 67—71. DOI:10.1016/j.jiec.2014.07.043.Kim D.H., Han S.W., Yoon H.S., Kim Y.D. // Journal of Industrial Engineering Chemistry. 2015. V. 23. P. 67—71. DOI:10.1016/j.jiec.2014.07.043.Chen C.-S., Cheng W.-H., Lin S.-S. // Applied Catalysis A: General. 2004. V. 257. № 1. P. 97—106. DOI: 10.1016/S0926-860X(03)00637-9.Chen C.-S., Cheng W.-H., Lin S.-S. // Applied Catalysis A: General. 2004. V. 257. № 1. P. 97—106. DOI: 10.1016/S0926-860X(03)00637-9.Galván C.Á., Schumann J., Behrens M., Fierro J.L.G., Schlögl R., Frei E. // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. V. 195. P. 104—111. DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.05.007.Galván C.Á., Schumann J., Behrens M., Fierro J.L.G., Schlögl R., Frei E. // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. V. 195. P. 104—111. DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.05.007.Ebrahimi P., Kumar A., Khraisheh M. // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 97. P. 41259—41267. DOI:10.1016/j.ijhydene.2021.12.142.Ebrahimi P., Kumar A., Khraisheh M. // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 97. P. 41259—41267. DOI:10.1016/j.ijhydene.2021.12.142.Xu J., Gong X., Hu R., Liu Z.-W., Liu Z.-T. // Molecular Catalysis. 2021. V. 516. Art. 111954. DOI: 10.1016/j.mcat.2021.111954.Xu J., Gong X., Hu R., Liu Z.-W., Liu Z.-T. // Molecular Catalysis. 2021. V. 516. Art. 111954. DOI: 10.1016/j.mcat.2021.111954.Savost’yanov A.P., Yakovenko R.Y., Narochnyi G.B., Bakun V.G., Sulima S.I., Yakuba E.S., Mitchenko S.A. // Kinetics and Catalysis. 2017. V. 58. P. 81—91. DOI: 10.1134/S0023158417010062.Savost’yanov A.P., Yakovenko R.Y., Narochnyi G.B., Bakun V.G., Sulima S.I., Yakuba E.S., Mitchenko S.A. // Kinetics and Catalysis. 2017. V. 58. P. 81—91. DOI: 10.1134/S0023158417010062.Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Бакун В.Г., Меркин А.А. // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2018. T. 61. № 9-10. C. 53—58. DOI: 10.6060/ivkkt.20186109-10.5864a.Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Бакун В.Г., Меркин А.А. // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2018. T. 61. № 9-10. C. 53—58. DOI: 10.6060/ivkkt.20186109-10.5864a.Дульнев А.В., Обысов А.В. Опыт промышленной эксплуатации и пути совершенствования нанесенных Ni-катализаторов риформинга природного газа // Катализ в промышленности. 2011. № 4. C. 71—77.Дульнев А.В., Обысов А.В. Опыт промышленной эксплуатации и пути совершенствования нанесенных Ni-катализаторов риформинга природного газа // Катализ в промышленности. 2011. № 4. C. 71—77.Голосман Е.З., Дульнев А.В., Ефремов В.Н., Круглова М.А., Лунин В.В., Обысов М.А., Поливанов Б.И., Ткаченко И.С., Ткаченко С.Н. // Катализ в промышленности. 2017. № 6. C. 487—509. DOI: 10.18412/1816-0387-2017-6-487-509.Голосман Е.З., Дульнев А.В., Ефремов В.Н., Круглова М.А., Лунин В.В., Обысов М.А., Поливанов Б.И., Ткаченко И.С., Ткаченко С.Н. // Катализ в промышленности. 2017. № 6. C. 487—509. DOI: 10.18412/1816-0387-2017-6-487-509.Комова З.В., Зрелова И.П., Вейнбендер А.Я., Шкитина В.И., Крендель А.И., Шаркина В.И., Боевская Е.А. // Катализ в промышленности. 2007. № 5. C. 43—50.Комова З.В., Зрелова И.П., Вейнбендер А.Я., Шкитина В.И., Крендель А.И., Шаркина В.И., Боевская Е.А. // Катализ в промышленности. 2007. № 5. C. 43—50.Liu H.-Z., Li X.-N., Hu Z.-N. // Applied Catalysis A: General. 1996. T. 142, № 2. C. 209—222. DOI: 10.1016/0926-860X(96)00047-6.Liu H.-Z., Li X.-N., Hu Z.-N. // Applied Catalysis A: General. 1996. T. 142, № 2. C. 209—222. DOI: 10.1016/0926-860X(96)00047-6.Ay S., Ozdemir M., Melikoglu M. // Chemical Engineering Research. 2021. V. 175. P. 146—160. DOI: 10.1016/j.cherd.2021.08.039.Ay S., Ozdemir M., Melikoglu M. // Chemical Engineering Research. 2021. V. 175. P. 146—160. DOI: 10.1016/j.cherd.2021.08.039.Jozwiak W., Kaczmarek E., Maniecki T., Ignaczak W., Maniukiewicz W. // Applied Catalysis A: General. 2007. V. 326. № 1. P. 17—27. DOI: 10.1016/j.apcata.2007.03.021.Jozwiak W., Kaczmarek E., Maniecki T., Ignaczak W., Maniukiewicz W. // Applied Catalysis A: General. 2007. V. 326. № 1. P. 17—27. DOI: 10.1016/j.apcata.2007.03.021.Xiujin Y., Bingyu L., Jianxin L., Rong W., Kemei W. // Journal of Rare Earths. 2008. V. 26. № 5. P. 711—716. DOI: 10.1016/S1002-0721(08)60168-4.Xiujin Y., Bingyu L., Jianxin L., Rong W., Kemei W. // Journal of Rare Earths. 2008. V. 26. № 5. P. 711—716. DOI: 10.1016/S1002-0721(08)60168-4.Lin H.-Y., Chen Y.-W. // Materials Chemistry Physics. 2004. V. 85. № 1. P. 171—175. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2003.12.028.Lin H.-Y., Chen Y.-W. // Materials Chemistry Physics. 2004. V. 85. № 1. P. 171—175. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2003.12.028.Wong L., Tang L., Scarlett N.V., Chiang K., Patel J., Burke N., Sage V. // Applied Catalysis A: General. 2017. V. 537. P. 1—11. DOI: 10.1016/j.apcata.2017.02.022.Wong L., Tang L., Scarlett N.V., Chiang K., Patel J., Burke N., Sage V. // Applied Catalysis A: General. 2017. V. 537. P. 1—11. DOI: 10.1016/j.apcata.2017.02.022.Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Зубков И.Н., Непомнящих Е.В., Савостьянов А.П. // Кинетика и катализ. 2019. T. 60. № 2. C. 235—244. DOI: 10.1134/S0453881119020163.Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Зубков И.Н., Непомнящих Е.В., Савостьянов А.П. // Кинетика и катализ. 2019. T. 60. № 2. C. 235—244. DOI: 10.1134/S0453881119020163.Караваев М.М., Леонов В.Е., Попов И.Г., Шепелев Е.Т. Технология синтетического метанола. Под ред. Караваева М.М. М.: Химия, 1984. 240 с.Караваев М.М., Леонов В.Е., Попов И.Г., Шепелев Е.Т. Технология синтетического метанола. Под ред. Караваева М.М. М.: Химия, 1984. 240 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.