catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-176Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISПАЛЛАДИЕВЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ СВЕРХСШИТОГО ПОЛИСТИРОЛА В ПРОИЗВОДСТВЕ ГРИН-ДИЗЕЛЯThe palladium-containing catalysts on the base of hypercrosslinked polystyrene in the Green-diesel production processСтепачеваА. А.StepachevaA. A.

аспирант, ассистент кафедры биотехнологии и химии. Тел.: +7(4822) 44-93-48

a.a.stepacheva@mail.ruНикошвилиЛ. Ж.NikoshviliL. Zh.

канд. хим. наук, доцент той же кафедры. Тел. тот же

nlinda@science.tver.ruСульманЭ. М.SulmanE. M.

д-р хим. наук, проф., зав. той же кафедрой. Тел. тот же

Тверской государственный технический университетRussian Federation201429112014037379Copyright © LLC "KALVIS", 20142014LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/176

Изучены новые палладиевые катализаторы на основе сверхсшитого полистирола (СПС) в реакции гидродеоксигенирования (ГДО) стеариновой кислоты, выбранной в качестве модельного соединения. Проведено физико-химическое и кинетическое исследование синтезированных каталитических систем в сравнении с промышленными катализаторами на основе активированного угля. Методами низкотемпературной адсорбции азота, рентгено-фотоэлектронной спектроскопии, ИК-фурье-спектрометрии, термогравиметрического анализа была изучена структура палладиевых катализаторов на основе СПС. Кинетические исследования проводили при непрерывном перемешивании (с частотой 700 об/мин) в среде додекана, при парциальном давлении водорода 0,6 МПа. Было изучено влияние температуры (230–255 °С) и начальной концентрации стеариновой кислоты (0,05–0,20 моль/л) на процесс ГДО стеариновой кислоты. В результате кинетических экспериментов было найдено, что среди исследуемых катализаторов на основе СПС (1 и 5 мас.%) и активированного угля (содержание палладия 1 и5 мас.%) наиболее активной (Wприв 20 % = 0,013 мольСК/(мольPd·мин)) и селективной (Sn–С17 = 99 %) в процессе ГДО стеариновой кислоты является каталитическая система 1%Pd/СПС. Выявлено, что с ростом температуры закономерно повышается скорость процесса, а увеличение начальной концентрации стеариновой кислоты приводит к увеличению продолжительности ГДО. Использование палладиевых катализаторов на основе СПС позволяет повысить эффективность процесса ГДО, а проведенное исследование может служить основой для модификации технологии производства Грин-дизеля.

New palladium-containing catalysts on the base of hypercrosslinked polystyrene (HPS) were studied in the hydrodeoxygenation (HDO) reaction of stearic acid as model compound. The physics-chemical and kinetics investigation of synthesized catalytic systems in the comparison of industrial catalysts on the base of activated carbon was conducted. The structure of palladium-containing catalysts on the base of HPS was explored by the methods of low-temperature nitrogen physical adsorption, X-ray photoelectron spectroscopy, IR-Furies spectrometry and thermogravimetric analysis. Kinetic investigationswere carried out with continuous stirring (700 rpm), using dodecane as solvent, under the hydrogen pressure 0,6 МPа. The influence of temperature (230–255 °С) and initial stearic acid concentration (0,05–0,20 mol/l) on the HDO process was studied. It was found that that the system 1%-Pd/HPS is the most active (W20 % = 0,013 molSA/(molPd·min)) and selective (Sн–С17 = 99 %) inthe stearic acid hydrodeoxygenation process among the studied catalysts. The estimation of influence of temperature and initial substrate concentration revealed that the process rate increases with increasing of temperature, and the increase of the initial stearic cid concentration leads the increasing the GDO duration. The use of palladium catalysts based on HPS can improve the efficiency of GDO, and the present research forms the basis for modification of Greendiesel production technology.

Грин-дизельпалладийсодержащий катализаторгидродеоксигенированиеGreen-dieselpalladium-containing catalysthydrodeoxygenationReferencesKalnes T.N., Marker T., Shonnard D.R., Koers K.P. // Biofuels technology. 2008. Vol. 4. P. 7—11.Kalnes T.N., Marker T., Shonnard D.R., Koers K.P. // Biofuels technology. 2008. Vol. 4. P. 7—11.Rantanen L., Linnaila R., Aakko P., Harju T. // SAE technical Paper 2005-01-3771. 2005.Rantanen L., Linnaila R., Aakko P., Harju T. // SAE technical Paper 2005-01-3771. 2005.Kalnes Т., Marker T., Shonnard D.R. // International Journal of Chemical Reactor Engineering. 2007. Vol. 5. Article A48. Р. 9.Kalnes Т., Marker T., Shonnard D.R. // International Journal of Chemical Reactor Engineering. 2007. Vol. 5. Article A48. Р. 9.Snare M., Kubickova I., Maki-Arvela P., Chichdva D., Eranen K., Murzin D. Yu. // Fuel. 2008. Vol. 87. № 6. P. 933—945.Snare M., Kubickova I., Maki-Arvela P., Chichdva D., Eranen K., Murzin D. Yu. // Fuel. 2008. Vol. 87. № 6. P. 933—945.Snare M., Kubickova I., Maki-Arvela P., Eranen K., Murzin D.Yu. // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. Vol. 45. № 16.Snare M., Kubickova I., Maki-Arvela P., Eranen K., Murzin D.Yu. // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. Vol. 45. № 16.Immer J.G., Kelly M.J., Lamb H.H. // Appl. Catal. A. 2010. № 375. P. 134—139.Immer J.G., Kelly M.J., Lamb H.H. // Appl. Catal. A. 2010. № 375. P. 134—139.Morgan T., Grubb D., Santillan-Jimenez E., Crocker M. // Top Catal. 2010. Vol. 53. P. 820—829.Morgan T., Grubb D., Santillan-Jimenez E., Crocker M. // Top Catal. 2010. Vol. 53. P. 820—829.Do Ph.T., Chiappero M., Lobban L.L., Resasco D.E. // Catal Lett. 2009. Vol. 130. P. 9—18.Do Ph.T., Chiappero M., Lobban L.L., Resasco D.E. // Catal Lett. 2009. Vol. 130. P. 9—18.Krar M., Kovacs S., Kallo D., Hancsok J. // Bioresourse Technology. 2010. Vol. 101. P. 9287—9293.Krar M., Kovacs S., Kallo D., Hancsok J. // Bioresourse Technology. 2010. Vol. 101. P. 9287—9293.Danuthai T., Peralta M.A., Sooknoi T., Osuwan S., Lobban L.L., Mallinson R.G., Resasco D.E. // 8AIChE Annual Meeting. 2008.Danuthai T., Peralta M.A., Sooknoi T., Osuwan S., Lobban L.L., Mallinson R.G., Resasco D.E. // 8AIChE Annual Meeting. 2008.Danuthai T., Jongpatiwut S., Rirksomboon T., Osuwan S., Resasco D.E. // Applied Catalysis A: General. 2009. Vol. 361. P. 99—105.Danuthai T., Jongpatiwut S., Rirksomboon T., Osuwan S., Resasco D.E. // Applied Catalysis A: General. 2009. Vol. 361. P. 99—105.Dundich V.O., Khromova S.A., Ermakov D.Yu., Lebedev M.Yu., Novopashina V.M., Sister V.G., Yakimchuk A.I., Yakovlev V.A. // Kinetics and Catalysis. 2010. Vol. 51. № 5. P. 704—709.Dundich V.O., Khromova S.A., Ermakov D.Yu., Lebedev M.Yu., Novopashina V.M., Sister V.G., Yakimchuk A.I., Yakovlev V.A. // Kinetics and Catalysis. 2010. Vol. 51. № 5. P. 704—709.Быков А.В., Никошвили Л.Ж., Коняева М.Б., Семенова А.В., Степачева А.А., Сульман Э.М. // ИзвестияБыков А.В., Никошвили Л.Ж., Коняева М.Б., Семенова А.В., Степачева А.А., Сульман Э.М. // Известиявысших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2011. Т. 54. № 12. С. 110—111.высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2011. Т. 54. № 12. С. 110—111.Сульман М.Г., Матвеева В.Г., Сульман Э.М., Никошвили Л.Ж., Долуда В.Ю., Быков А.В., Демиденко Г.Н. // Физико-химия полимеров: синтез, свойства и применение. 2010. № 16. С. 335—340.Сульман М.Г., Матвеева В.Г., Сульман Э.М., Никошвили Л.Ж., Долуда В.Ю., Быков А.В., Демиденко Г.Н. // Физико-химия полимеров: синтез, свойства и применение. 2010. № 16. С. 335—340.Сульман Э.М., Долуда В.Ю., Матвеева В.Г., Сульман М.Г. // Катализ в промышленности. 2007. № 4.Сульман Э.М., Долуда В.Ю., Матвеева В.Г., Сульман М.Г. // Катализ в промышленности. 2007. № 4.С. 55—62.С. 55—62.Матвеева В.Г., Валецкий П.М., Сульман М.Г., Бронштейн Л.М., Сидоров А.И., Долуда В.Ю., Гавриленко А.В., Никошвили Л.Ж., Быков А.В., Григорьев М.В., Сульман Э.М. // Катализ в промышленности. 2011. № 3. С. 51—63.Матвеева В.Г., Валецкий П.М., Сульман М.Г., Бронштейн Л.М., Сидоров А.И., Долуда В.Ю., Гавриленко А.В., Никошвили Л.Ж., Быков А.В., Григорьев М.В., Сульман Э.М. // Катализ в промышленности. 2011. № 3. С. 51—63.Wagner C.D., Riggs W.M., Davis L.E., Moulder J.F., Muilenberg G.E. // Perkin-Elmer Corporation, Physical Electronics Division, Eden Prairie, Minn. 1979.Wagner C.D., Riggs W.M., Davis L.E., Moulder J.F., Muilenberg G.E. // Perkin-Elmer Corporation, Physical Electronics Division, Eden Prairie, Minn. 1979.

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