catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2026-3-32-40catal-1267Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYНизкотемпературная активация промышленных кобальт-цеолитных катализаторов синтеза Фишера–ТропшаLow temperature activation of industrial cobalt–zeolite catalysts for Fischer–Tropsch synthesisГрязновК. О.GryaznovK. O.ctls@kalvis.ruСиневаЛ. В.SinevaL. V.ctls@kalvis.ruАсалиеваЕ. Ю.AsalievaE. Yu.ctls@kalvis.ruМитбергЭ. Б.MitbergE. B.ctls@kalvis.ruМордковичВ. З.MordkovichV. Z.ctls@kalvis.ruНИЦ «Курчатовский институт», Троицк, МоскваРоссияNational Research Center "Kurchatov Institute" - TISNUM, Moscow, g.o. TroitskRussian Federation2026080620262633240Copyright © LLC "KALVIS", 20262026LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1267

Исследовано влияние температуры (325, 350, 380, 400, 410, 425, 450, 475 °С) и времени активации (восстановления) (1, 2, 4, 6 ч) промышленного гранулированного кобальтового катализатора синтеза Фишера–Тропша на содержание и степень восстановления металлического кобальта в катализаторе. Показано, что снижение температуры восстановления возможно компенсировать увеличением времени термообработки в токе водорода, при этом будут достигнуты близкие значения содержания металлического кобальта в катализаторе. Так, для катализаторов, восстановленных при 325 °С, 6 ч и 400 °С, 1 ч степень восстановления кобальта составила 14 и 21 % соответственно. Представлены основные каталитические показатели (конверсия CO, производительность по углеводородам C5+, селективность образования CH4 и углеводородов C5+) испытаний этих катализаторов в условиях стационарного слоя. Длительные испытания (до 650 ч) показали, что более низкая температура восстановления катализатора приводит к более стабильной работе катализаторного слоя.

The effect of temperature (325, 350, 380, 400, 410, 425, 450, 475°C) and activation (reduction) time (1, 2, 4, 6 hours) on the content and degree of reduction of metallic cobalt in an industrial granulated Fischer–Tropsch synthesis catalyst was studied. It was shown that a decrease in the reduction temperature can be compensated for by increasing the heat treatment time in a hydrogen flow, thereby achieving similar values of metallic cobalt in the catalyst. For example, for catalysts reduced at 325°C for 6 hours and 400°C for 1 hour, the degree of cobalt reduction was 14% and 21%, respectively. Key catalytic performance indicators (CO conversion, C5+ hydrocarbon productivity, and selectivity for CH4 and C5+ hydrocarbons) from fixed-bed tests of these catalysts are presented. Long-term testing (up to 650 hours) demonstrated that a lower catalyst reduction temperature leads to more stable catalyst bed operation.

синтез Фишера–Тропшакобальтовый катализаторстепень восстановлениягранулированный катализаторстационар-ный слойFischer–Tropsch synthesiscobalt catalystdegree of reductiongranular catalystfixed-bedАвторы благодарят И.Г. Соломоника за проведение экспериментов по ТПВ катализатора, В.В. Аксененкова за проведение измерений в области рентгеновской дифракции, Н.И. Батову за исследование внутренней структуры методом сканирующей электронной микроскопии и элементного картирования гранул катализатора. Работа выполнена в рамках Госзадания НИЦ «Курчатовский институт» с использованием оборудования ЦКП ТИСНУМ «Исследования наноструктурных, углеродных и сверхтвердых материалов».The authors thank I.G. Solomonik for conducting the TPR experiments on the catalyst, V.V. Aksenenkov for performing X-ray diffraction measurements, and N.I. Batova for studying the internal structure using scanning electron microscopy and elemental mapping of the catalyst granules. This work was carried out as part of a state assignment to the Kurchatov Institute National Research Center using equipment from the TISNUM Center for Collective Use "Research of Nanostructured, Carbon, and Superhard Materials."ReferencesAmin M., Usman M., Kella T., Khan W.U., Khan I.A., Lee K.H. // Frontiers in Chemistry. 2024. V. 12. Article 1462503. https://doi.org/10.3389/fchem.2024.1462503Amin M., Usman M., Kella T., Khan W.U., Khan I.A., Lee K.H. // Frontiers in Chemistry. 2024. V. 12. Article 1462503. https://doi.org/10.3389/fchem.2024.1462503Maitlis P.M., de Klerk A. Greener Fischer‐Tropsch processes for fuels and feedstocks. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2013. 372 p. https://doi.org/10.1002/9783527656837Maitlis P.M., de Klerk A. Greener Fischer‐Tropsch processes for fuels and feedstocks. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2013. 372 p. https://doi.org/10.1002/9783527656837Rebmann E., Fongarland P., Lecocq V., Diehl F., Schuurman Y. // ChemCatChem. 2017. V. 9. P. 2344–2351. https://doi.org/10.1002/cctc.201700078Rebmann E., Fongarland P., Lecocq V., Diehl F., Schuurman Y. // ChemCatChem. 2017. V. 9. P. 2344–2351. https://doi.org/10.1002/cctc.201700078Bartholomew C.H., Rahmati M, Reynolds M.A. // Applied Catalysis A: General. 2020. V. 602. Article 117609. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117609Bartholomew C.H., Rahmati M, Reynolds M.A. // Applied Catalysis A: General. 2020. V. 602. Article 117609. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117609Ducreux O., Rebours B., Lynch J., Roy-Auberger M., Bazin D. // Oil & Gas Science and Technology – Revue d'IFPEN. 2009. V. 64. P. 49–62. https://doi.org/10.2516/ogst:2008039Ducreux O., Rebours B., Lynch J., Roy-Auberger M., Bazin D. // Oil & Gas Science and Technology – Revue d'IFPEN. 2009. V. 64. P. 49–62. https://doi.org/10.2516/ogst:2008039ten Have I.C., Weckhuysen B.M. // Chem Catalysis. 2021. V. 1. P. 339–363. https://doi.org/10.1016/j.checat.2021.05.011ten Have I.C., Weckhuysen B.M. // Chem Catalysis. 2021. V. 1. P. 339–363. https://doi.org/10.1016/j.checat.2021.05.011Патент EP 4201521 A1, опубл. 28.06.2023Патент EP 4201521 A1, опубл. 28.06.2023Dai X., Yu C. // Journal of Natural Gas Chemistry. 2008. V. 17. P. 288–292. https://doi.org/10.1016/S1003-9953(08)60066-3Dai X., Yu C. // Journal of Natural Gas Chemistry. 2008. V. 17. P. 288–292. https://doi.org/10.1016/S1003-9953(08)60066-3Крылова А.Ю., Свидерский С.А., Куликова М.В., Лапидус А.Л. // Химия твердого топлива. 2023. Т.98. C. 19–31. https://doi.org/10.31857/S0023117723060038;Крылова А.Ю., Свидерский С.А., Куликова М.В., Лапидус А.Л. // Химия твердого топлива. 2023. Т.98. C. 19–31. https://doi.org/10.31857/S0023117723060038;Braconnier L., Landrivo E., Clémencon I., Legens C., Diehl F., Schuurman Y. // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 18–23. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.02.021Braconnier L., Landrivo E., Clémencon I., Legens C., Diehl F., Schuurman Y. // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 18–23. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.02.021Jalama K., Ma W., Jacobs G., Sparks D., Qian D., Davis B.H. // Applied Catalysis A: General. 2020. V. 602. Article 117645. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117645Jalama K., Ma W., Jacobs G., Sparks D., Qian D., Davis B.H. // Applied Catalysis A: General. 2020. V. 602. Article 117645. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117645Mordkovich V., Gryaznov K., Sineva L., Asalieva E., Gorshkov A., Mitberg E. // Catalysts. 2023. V. 13. Article 1188. https://doi.org/10.3390/catal13081188Mordkovich V., Gryaznov K., Sineva L., Asalieva E., Gorshkov A., Mitberg E. // Catalysts. 2023. V. 13. Article 1188. https://doi.org/10.3390/catal13081188Tomi´c-Tucakovi´c B., Majstorovi´c D., Jeli´c D., Mentus S. // Thermochimica Acta. 2012. V. 541. P. 15–24. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.04.018Tomi´c-Tucakovi´c B., Majstorovi´c D., Jeli´c D., Mentus S. // Thermochimica Acta. 2012. V. 541. P. 15–24. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.04.018Jongsomjit B., Panpranot J., Goodwin J.G. Jr. // Journal of Catalysis. 2001. V. 204. P. 98–109. https://doi.org/10.1006/jcat.2001.3387Jongsomjit B., Panpranot J., Goodwin J.G. Jr. // Journal of Catalysis. 2001. V. 204. P. 98–109. https://doi.org/10.1006/jcat.2001.3387Shiba N.C., Liu X., Yao Y. // Reactions. 2023. V. 4. P. 420–431. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.04.01810.3390/reactions4030025Shiba N.C., Liu X., Yao Y. // Reactions. 2023. V. 4. P. 420–431. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.04.01810.3390/reactions4030025Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. // Российский химический журнал. 2000. Т. XLIV. С. 43–56Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. // Российский химический журнал. 2000. Т. XLIV. С. 43–56Jacobs G., Das T.K., Zhang Y., Li J., Racoillet G., Davis B.H. // Applied Catalysis A: General. 2002. V. 233. P. 263–281. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(02)00195-3Jacobs G., Das T.K., Zhang Y., Li J., Racoillet G., Davis B.H. // Applied Catalysis A: General. 2002. V. 233. P. 263–281. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(02)00195-3Rytter E., Borg Ø., Tsakoumis N.E., Holmen A. // Journal of Catalysis. 2018. V. 365. P. 334–343. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2018.07.003Rytter E., Borg Ø., Tsakoumis N.E., Holmen A. // Journal of Catalysis. 2018. V. 365. P. 334–343. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2018.07.003Bartholomew C.H., Rahmati M, Reynolds M.A. // Applied Catalysis A: General. 2020. V.602. Article 117609. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117609Bartholomew C.H., Rahmati M, Reynolds M.A. // Applied Catalysis A: General. 2020. V.602. Article 117609. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117609Guo Sh., Niu C., Ma Zh., Wang J., Hou B., Jia L., Li D. // Fuel. 2021. V. 289. P. 119780. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119780Guo Sh., Niu C., Ma Zh., Wang J., Hou B., Jia L., Li D. // Fuel. 2021. V. 289. P. 119780. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119780Asalieva E., Sineva L., Sinichkina S., Solomonik I., Gryaznov K.,Pushina E., Kulchakovskaya E., Gorshkov A., Kulnitskiy B.,Ovsyannikov D., Zholudev S., Mordkovich V. // Applied Catalysis A: General. 2020. V. 601. Article 117639. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117639Asalieva E., Sineva L., Sinichkina S., Solomonik I., Gryaznov K.,Pushina E., Kulchakovskaya E., Gorshkov A., Kulnitskiy B.,Ovsyannikov D., Zholudev S., Mordkovich V. // Applied Catalysis A: General. 2020. V. 601. Article 117639. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117639Патент RU 2685437, опубл. 18.04.2019Патент RU 2685437, опубл. 18.04.2019Грязнов К.О., Синева Л.В., Асалиева Е.Ю., Мордкович В.З. // Катализ в промышленности. 2022. Т. 22. С. 6–21. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2022-4-6-21Грязнов К.О., Синева Л.В., Асалиева Е.Ю., Мордкович В.З. // Катализ в промышленности. 2022. Т. 22. С. 6–21. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2022-4-6-21Ehrhardt C., Gjikaj M., Brockner W. // Thermochimica Acta. 2005. V. 432. P. 36-40. https://doi.org/10.1016/j.tca.2005.04.010Ehrhardt C., Gjikaj M., Brockner W. // Thermochimica Acta. 2005. V. 432. P. 36-40. https://doi.org/10.1016/j.tca.2005.04.010Ramdohr P. The ore minerals and their integrowths. English translation of the 3rd ed. by prof. Dr. Chr. Amstutz. London: Pergamon, 1969. – 1178 p.Ramdohr P. The ore minerals and their integrowths. English translation of the 3rd ed. by prof. Dr. Chr. Amstutz. London: Pergamon, 1969. – 1178 p.Wang W.-J., Chen Y.-W. // Applied Catalysis. 1991. V. 77. P. 223-233. https://doi.org/10.1016/0166-9834(91)80067-7Wang W.-J., Chen Y.-W. // Applied Catalysis. 1991. V. 77. P. 223-233. https://doi.org/10.1016/0166-9834(91)80067-7Liu Y., Jia L., Hou B., Sun D., Li D. // Applied Catalysis A: General. 2017. V. 530. P. 30–36. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.11.014Liu Y., Jia L., Hou B., Sun D., Li D. // Applied Catalysis A: General. 2017. V. 530. P. 30–36. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.11.014Jacobs G., Ji Y., Davis B.H., Cronauer D., Kropf A.J., Marshall L. Chr. // Applied Catalysis A: General. 2007. V. 333. P. 177–191. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.07.027Jacobs G., Ji Y., Davis B.H., Cronauer D., Kropf A.J., Marshall L. Chr. // Applied Catalysis A: General. 2007. V. 333. P. 177–191. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.07.027

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