catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2024-3-60-70catal-1019Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYОпределение условий технологически оптимизированного восстановления высокопроизводительных катализаторов синтеза Фишера–ТропшаDetermination of the conditions of technologically optimized reduction of high-performance Fischer–Tropsch synthesis catalystsСоломоникИ. Г.SolomonikI. G.ctls@kalvis.ruМордковичВ. З.MordkovichV. Z.ctls@kalvis.ruФБГНУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» (ФБГНУ ТИСНУМ), МоскваРоссияTechnological Institute for Superhard and Novel Carbon Materials (TISNCM), MoscowRussian Federation2024270520242436070Copyright © LLC "KALVIS", 20242024LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1019

Изучена стадия активации высокопроизводительных кобальтовых катализаторов синтеза Фишера–Тропша с учетом трансформации возникающих структур и наличия перколяционой теплопроводящей сети из металлического алюминия. Исследовано влияние температуры, продолжительности процесса, состава газа-восстановителя, а также его объемной скорости на степень восстановления и площадь поверхности активного компонента катализатора. Данные характеристики определены методом низко- и высокотемпературного кислородного титрования на сорбционной установке хроматографического типа, а также с использованием термопрограммированного восстановления. Экспериментально показана возможность снижения температуры и концентрации водорода в газе для достижения необходимых параметров при восстановлении с получением высокопроизводительной каталитической системы. Ее показатели в синтезе Фишера–Тропша (конверсия CO, производительность по жидким углеводородам) сопоставимы или лучше реализующихся на восстановленном в стандартных условиях катализаторе.

The activation stage of high-performance cobalt catalysts for Fischer–Tropsch synthesis has been studied, taking into account the transformation of emerging structures and the presence of a percolation heat-conducting network of metallic aluminum. The influence of temperature, process duration, composition of the reducing gas, as well as its volumetric velocity on the degree of reduction and surface area of the active component of the catalyst was studied. These characteristics were determined by low- and high-temperature oxygen titration in a chromatographic-type sorption unit, as well as using temperature-programmed reduction. The possibility of reducing the temperature and concentration of hydrogen in the gas to achieve the required parameters during reduction to obtain a high-performance catalytic system has been experimentally demonstrated. Its performance in Fischer–Tropsch synthesis (CO conversion, liquid hydrocarbon productivity) is comparable or better than that achieved on a catalyst reduced under standard conditions.

синтез Фишера–Тропшакобальтовый катализаторрежимы активациистепень восстановленияFischer–Tropsch synthesisCo catalystactivation stagedegree of reductionReferencesSchulz H. // Applied Catalysis A: General. 1999. V. 186. № 1-2. Р. 3—12.Schulz H. // Applied Catalysis A: General. 1999. V. 186. № 1-2. Р. 3—12.Dry M.E. // Catalysis Science and Technology. 1981. V. 1. P. 159—255.Dry M.E. // Catalysis Science and Technology. 1981. V. 1. P. 159—255.Steynberg A.P. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2004. V. 152. P. 1—63.Steynberg A.P. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2004. V. 152. P. 1—63.Witchers Jr. H.P., Eliezer K.F., Mitchell J.W. // Ind. Eng. Chem. Res. 1990. Vol. 29. P. 1807—1814.Witchers Jr. H.P., Eliezer K.F., Mitchell J.W. // Ind. Eng. Chem. Res. 1990. Vol. 29. P. 1807—1814.Iglesia E.I. // Appl. Catal. A. 1997. Vol. 161. P. 59—78. DOI: 10. 1016/S0926-860X(97)00186-5.Iglesia E.I. // Appl. Catal. A. 1997. Vol. 161. P. 59—78. DOI: 10. 1016/S0926-860X(97)00186-5.Brady R.C., Pettit R.J. // J. Am. Chem. Soc. 1981. Vol. 103. P. 1287—1289.Brady R.C., Pettit R.J. // J. Am. Chem. Soc. 1981. Vol. 103. P. 1287—1289.Mordkovich V.Z., Ermolaev V.S., Mitberg E.B., Sineva L.V., Solomonik I.G., Ermolaev I.S., Asalieva E.Yu. // Research in Chemical Intermediates, 2015. Vol. 41. № 12. Р. 9539—9550. DOI: 10. 1007/s11164-015-1978-5.Mordkovich V.Z., Ermolaev V.S., Mitberg E.B., Sineva L.V., Solomonik I.G., Ermolaev I.S., Asalieva E.Yu. // Research in Chemical Intermediates, 2015. Vol. 41. № 12. Р. 9539—9550. DOI: 10. 1007/s11164-015-1978-5.Asalieva E., Sineva L., Sinichkina S., Solomonik I., Gryaznov K., Pushina E., Kulchakovskaya E., Kulnitskiy B., Ovsyannikov D., Mordkovich V. // Applied Catalysis A: General, 2020. V. 601. Art. 117639. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117639Asalieva E., Sineva L., Sinichkina S., Solomonik I., Gryaznov K., Pushina E., Kulchakovskaya E., Kulnitskiy B., Ovsyannikov D., Mordkovich V. // Applied Catalysis A: General, 2020. V. 601. Art. 117639. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117639Пат. РФ № 2414300 опубл. 2011.Пат. РФ № 2414300 опубл. 2011.https://ru. infratechnology. ruhttps://ru. infratechnology. ruLapidus A.L., Krylova A.Yu., Kazanskii V.B., Borovkov, A.Yu., Zaitsev A.V., Rathouslj J., Zukal A., Jan Edlkovi M. // Appl. Catal. 1991. V. 73. P. 65.Lapidus A.L., Krylova A.Yu., Kazanskii V.B., Borovkov, A.Yu., Zaitsev A.V., Rathouslj J., Zukal A., Jan Edlkovi M. // Appl. Catal. 1991. V. 73. P. 65.Solomonik I.G., Gryaznov K.O., Mitberg E.B., Mordkovich V.Z. // Applied Research. 2023. V. 2. Art. e202200029. https://doi.org/10.1002/appl.202200029Solomonik I.G., Gryaznov K.O., Mitberg E.B., Mordkovich V.Z. // Applied Research. 2023. V. 2. Art. e202200029. https://doi.org/10.1002/appl.202200029Sexton B.A., Hughes A.E., Turney T.W. // J. Catal. 1986. V. 97. P. 390—406.Sexton B.A., Hughes A.E., Turney T.W. // J. Catal. 1986. V. 97. P. 390—406.Choi J.G. // Cat. Lett. 1995. V. 35. P. 291—296.Choi J.G. // Cat. Lett. 1995. V. 35. P. 291—296.Jongsomjit B., Panpranot J., Goodwin Jr. J.G. // J. Catal. 2001. V. 204. P. 98.Jongsomjit B., Panpranot J., Goodwin Jr. J.G. // J. Catal. 2001. V. 204. P. 98.Fischer–Tropsch Synthesis, Catalysts And Catalysis / Edited by B.H. Davis, M.L. Occelli. Atlanta: Elsevier, 2006. Vol. 163. P. 273.Fischer–Tropsch Synthesis, Catalysts And Catalysis / Edited by B.H. Davis, M.L. Occelli. Atlanta: Elsevier, 2006. Vol. 163. P. 273.Chernavskii P.A., Pankina G.A., Lunin V.V. // Catal. Lett. 2000. V. 66. P. 121—124.Chernavskii P.A., Pankina G.A., Lunin V.V. // Catal. Lett. 2000. V. 66. P. 121—124.Зайцев А.В., Козлова Г.В., Боровков В.Ю. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1990. T. 11. C. 2640.Зайцев А.В., Козлова Г.В., Боровков В.Ю. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1990. T. 11. C. 2640.Лапидус А.Л., Крылова А.Ю., Херхеулидзе М.Н. // Химия твердого топлива, 1997. Т. 1. С. 50—58.Лапидус А.Л., Крылова А.Ю., Херхеулидзе М.Н. // Химия твердого топлива, 1997. Т. 1. С. 50—58.Ngamcharussrivichai C., Liu X., Li X., Vitidsant T., Fujimoto K. // Fuel. 2007. V. 86 P. 50—59.Ngamcharussrivichai C., Liu X., Li X., Vitidsant T., Fujimoto K. // Fuel. 2007. V. 86 P. 50—59.Bechara R., Balloy D., Vanhore D. //Appl. Cat. A:General. 2001V. 207. P. 343—353.Bechara R., Balloy D., Vanhore D. //Appl. Cat. A:General. 2001V. 207. P. 343—353.Xiong H., Zhang Y., Liew K., Li J. // J. Mol. Catal.: Chemical. 2005. V. 231. P. 145—151.Xiong H., Zhang Y., Liew K., Li J. // J. Mol. Catal.: Chemical. 2005. V. 231. P. 145—151.Панкина Г.В., Чернавский П.А., Лермонтов А.С., Лунин В.В. // Нефтехимия. 2001. T. 41. № 5. C. 348—353.Панкина Г.В., Чернавский П.А., Лермонтов А.С., Лунин В.В. // Нефтехимия. 2001. T. 41. № 5. C. 348—353.Das T.K., Jacobs G., Patterson P.M., Conner W.A., Li J., Davis B.H. // Fuel. 2003. V. 82. P. 805—815.Das T.K., Jacobs G., Patterson P.M., Conner W.A., Li J., Davis B.H. // Fuel. 2003. V. 82. P. 805—815.Int. Pat. 083817 (GB). 2002.Int. Pat. 083817 (GB). 2002.Moen A., Nicholson D.G., Ronning M., Emerich H. // J. of Mat. Chem. 1998. V. 8. № 11. P. 2533—2539.Moen A., Nicholson D.G., Ronning M., Emerich H. // J. of Mat. Chem. 1998. V. 8. № 11. P. 2533—2539.Пат. РФ № 2 445 161. опубл. 2012.Пат. РФ № 2 445 161. опубл. 2012.WO-А-2006/021754.WO-А-2006/021754.Phathutshedzo R. Khangale, Reinout Meijboom, Kalala Jalama // Proceedings of the World Congress on Engineering 2014. V. II, WCE 2014, July 2—4, 2014, London, U.K.Phathutshedzo R. Khangale, Reinout Meijboom, Kalala Jalama // Proceedings of the World Congress on Engineering 2014. V. II, WCE 2014, July 2—4, 2014, London, U.K.Phathutshedzo R. Khangale, Reinout Meijboom, Kalala Jalama // Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, 2019. V. 14. № 1. P. 35—41.Phathutshedzo R. Khangale, Reinout Meijboom, Kalala Jalama // Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, 2019. V. 14. № 1. P. 35—41.Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. Ред. С.С. Кутателадзе. М.: Энерго-атомиздат, 1990.Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. Ред. С.С. Кутателадзе. М.: Энерго-атомиздат, 1990.

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