References

catal

Катализ в промышленности

Kataliz v promyshlennosti

1816-03872413-6476

LLC "KALVIS"

catal-51

Research Article

БИОКАТАЛИЗ

BIOCATALYSIS

ПРОБЛЕМЫ СТАБИЛЬНОСТИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРОДЕОКСИГЕНАЦИИ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА БИОМАССЫ

The problems of stability of nickel catalysts for hydrodeoxygenation of biomass pyrolysis products

Яковлев

В. А.

Yakovlev

V. A.

канд. хим. наук, зав. лабораторией каталитических процессов переработки возобновляемого сырья Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Тел.: (383) 330-62-54

yakovlev@catalysis.ru

Быкова

М. В.

Khromova

S. A.

аспирант, мл. науч. сотрудник того же института. Тел.: (383) 326-96-52

bykova@catalysis.ru

Хромова

С. А.

Bykova

M. V.

канд. хим. наук, науч. сотрудник того же института. Тел.: (383) 326-96-52

khromova@catalysis.ru

Институт катализа СО РАН, НовосибирскRussian FederationИнститут катализа СО РАН, Новосибирск Новосибирский государственный университетRussian Federation

2012

20112014

044866

2014

LLC "KALVIS"

https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice

https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/51

В результате совместных исследований, проведенных ИК СО АН СССР и отраслевым институтом НИОПиК, был разработан высокоэффективный катализатор ИКН-1 производства фталевого ангидрида окислением нафталина воздухом в трубчатом реакторе c неподвижным слоем катализатора. В мировой практике и в Советском Союзе эталонным катализатором в этом процессе считался ванадий-калий-сульфатиликагелевый катализатор (ВКСС), который при нагрузке по нафталину 40 г/(л кат.·ч) давал выход фталевого ангидрида 88 мол.%. В отличие от катализатора ВКСС, катализатор ИКН-1, имея бидисперсную пористую структуру с долей макропор не ниже 40 %, позволил увеличить выход фталевого ангидрида до 92 мол.% и повысить съем продукта до 60 г/(л кат.·ч). Катализатор ИКН-1 был внедрен на Челябинском лакокрасочном заводе и Рошальском химкомбинате в 1970-е гг., где успешно эксплуатировался c прогнозируемыми показателями более 25 лет. На примере ИКН-1 показано, каким тернистым бывает путь от разработки катализатора до его внедрения в промышленность.

The heterogeneous catalysts are considered for hydroforming (hydrodeoxygenation) products of biomass fast pyrolysis (bio-oil) to produce hydrocarbons for combustion purposes. There is conventional division of hydro deoxygenation catalysts into 3 groups: catalysts based on noble metal, sulfided catalysts for desulfurization and not sulfided catalysts based on supported transition metals, the emphasis in this review is on the not sulfided nature catalytic system on the nickel base as the most promising systems for hydroforming of feed with low sulfur concentration. Taking into account the nature of bio-oil (high acidity and viscosity, low thermal stability), the requirements are defines that must be applied in the development of catalysts and processes hydro deoxygenation, particularly the stability requirements this type of catalysts and their ability to repeated regeneration.

катализаторбидисперсная структурафталевый ангидридокисление нафталинапробоотборное устройствореактор

biomassbio-oilhydro deoxygenationsulfided catalystsnickel catalystsstabilitydeactivation

References1

Варфоломеев С.Д., Ефременко Е.Н., Крылова Л.П. //Успехи химии. 2010. Т. 79. № 6. С. 544.

Моисеев И.И. // Теоретическая и прикладная химия. 2010. Т. 46. № 6. С. 360.

Bridgwater A.V., Meier D., Radlein D. // Organic Geochemistry. 1999. V. 30. № 12. P. 1479.

Bridgwater A.V., Peacocke G.V.C. // Renewable and Sustainable Energy Rev. 2000. V. 4. № 1. P. 1.

Zhang Q., Chang J., Wang T., Xu Y. // Energ. Convers. Manag. 2007. V. 48. P. 87.

Гелетуха Г.Г., Железная Т.А. // Экотехнологии и энергосбережение. 2000. № 2. С. 3.

Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров. СПб.: СПбЛТА,1999.

Igathinathane C., Tumuluru J.S., Sokhansanj S., Bi X., Lim C.J., Melin S., Mohammad E. // Bioresource Technol. 2010. V. 101. P. 6528.

Mercader F.de Miguel, Groeneveld M.J., Kersten S.R.A., Venderbosch R.H., Hogendoorn J.A. // Fuel. 2010. V. 89. P. 2829.

Zhang S., Yan Y., Li T., Ren Z. // Bioresource Technol. 2005. V. 96, № 5. P. 545.

Elliott D.C. // Energy Fuels. 2007. V. 21. № 3. P. 1792.

Bejblova M., Zamostny P., Cerveny L., Cejka J. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. V. 296. № 2. P. 169.

Дундич В.О., Яковлев В.А. // Химия в интересах устойчивого развития. 2009. Т. 17. № 5. С. 527.

Prochazkova D., Zamostny P., Bejblova M., Cerveny L., Cejka J. // Appl. Catal. A: Gen. 2007. V. 332. № 1. P. 56.

Lunzer S., Kramer R. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2000. V. 130. P. 2303.

Wildschut J., Melián-Cabrera I., Heeres H.J. // Appl. Catal. B: Environ. 2010. V. 99. № 1—2. P. 298.

Centeno A., Maggi R., Delmon B. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1999. V. 127. P. 77.

Wang W.Y., Yang Y.Q., Bao J.G., Luo H.A. // Catal. Commun. 2009. V. 11. № 2. P. 100.

Furimsky E. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 240. № 1—2. P. 1.

Dhandapani B., Clair T. St., Oyama S.T. // Appl. Catal. A: Gen. 1998. V. 168. № 2. P. 219.

Ramanathan S., Oyama S.T. // J. Phys. Chem. 1995. V. 99. № 44. P. 16365.

Lucy T.E., Clai T.P.S., Oyama S.T. // J. Mater. Res. 1998. V. 13. P. 2321.

Zhao H.Y., Li D., Bui P., Oyama S.T. // Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 391. P. 305.

Хромова С.А. Исследование процессов каталитической деоксигенации модельных соединений бионефти: Дис…канд. хим. наук. Новосибирск: Институт катализа им. Г.К. Борескова, 2010.

Vogelzang M.W., Li C.-L., Schuit G.C.A., Gates B.C., Petrake L. // J. Catal. 1983. V. 84. P. 170.

Bredenberg J.B.-S., Huuska M., Räty J., Korpio M. // J. Catal. 1982. V. 77. № 1. P. 242.

Viljava T.-R., Komulainen R.S., Krause A.O.I. // Catal.Today. 2000. V. 60. P. 83.

Ferrari M., Bosmans S., Maggi R., Delmon B., Grange P. // Catal. Today. 2001. V. 65. № 2—4. P. 257.

Viljava T.-R., Komulainen S., Selvam T., Krause A.O.I. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1999. V. 127. P. 145.

Bunch A.Y., Wang X., Ozkan U.S. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2007. V. 270. № 1—2. P. 264.

Mahfud F.H., Ghijsen F., Heeres H.J. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2007. V. 264. № 1—2. P. 227.

Furimsky E. // Appl. Catal. A: Gen. 2000. V. 199. № 2. P. 147.

Навалихина М.Д. Крылов О.В. // Успехи химии. 1998. Т. 67. № 7. C. 656.

Huber G.W., Corma A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. V. 46. P. 7184.

Фегнел Д., Вегенер Г. Древесина: химия, ультраструктура, реакции. М.: Лесная промышленность, 1988. С. 56.

Maggi R., Delmon B. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1997. V. 106. P. 99.

Bridgwater A.V. // Appl. Catal. A: Gen. 1994. V. 116. P. 5.

Oasmaa A., Kuoppala E., Solantausta Y. // Energy Fuels. 2003. V. 17. № 2. P. 433.

Luo Z., Wang S., Liao Y., Zhou J., Gu Y., Cen K. // Biomass Bioenergy. 2004. V. 26. № 5. P. 455.

Grange P., Vanhaeren X. // Catal. Today. 1997. V. 36. P. 375.

Durand R., Geneste P., Moreau E.C., Pirat J.L. // J. Catal. 1984. V. 90. P. 147.

Laurent E., Delmon B. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1994. V. 88. P. 459.

Пат. 4795841 (US), 1989.

Elliott D.C., Baker E.G. // Energy from biomass & wastes X. Chicago: IGT, 1986. P. 765.

Lee C.-L., Ollis D.F. // J. Catal. 1984. V. 87. № 2. P. 325.

Senol O.I., Viljava T.R., Krause A.O.I. // Catal. Today. 2005. V. 100. № 3—4. P. 331.

Satterfield C.N., Yang S.H. // J. Catal. 1983. V. 81. № 2. P. 335.

Lee C.-L., Ollis D.F. // J. Catal. 1984. V. 87. № 2. P. 332.

Odebunmi E.O., Ollis D.F. // J. Catal. 1983. V. 80. № 1. P. 65.

Odebunmi E.O., Ollis D.F. // J. Catal. 1983. V. 80. № 1. P. 76.

Wandas R., Surygala J., Sliwka E. // Fuel. 1996. V. 75. № 6. P. 687.

Viljava T.-R., Krause A.O.I. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1997. V. 106. P. 343.

Zhang X., Watson E.J., Dullaghan C.A., Gorun S.M., Sweigart D.A. // Angew. Chem. Int. Ed. 1999. V. 38. № 15. P. 2206.

Furimsky E. // Appl. Catal. 1983. V. 6. P.159.

Senol O.I., Viljava T.-R., Krause A.O.I. // Catal. Today. 2005. V. 106. № 1—4. P.186.

Senol O.I., Ryymin E.-M., Viljava T.-R., Krause A.O.I. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2007. V. 268. № 1—2. P. 1.

Moreau C., Geneste P. // Theoretical Aspects of Heterogeneous Catalysis / J.B. Moffat (Editor). New York: Van Nostrand- Reihold, 1990. P. 256.

Gevert B.S., Otterstedt J.-E., Massoth F.E. // Appl. Catal. 1987. V. 31. P. 119.

Angelici R.J. // Polyhedron. 1997. V. 16. № 18. P. 3073.

Furimsky E. // Catal. Rev. Sci. Eng. 1983. V. 25 P. 421.

Huuska M., Rintala J. // J. Catal. 1985. V. 94. P. 230.

Senol O.I., Ryymin E.-M., Viljava T.-R., Krause A.O.I. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2007. V. 277. P. 107.

Gandarias I., Barrio V.L., Requies J., Arias P.L., Cambra J.F., Guemez M.B. // Inter. J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 3485.

Bui V.N., Laurenti D., Delichйre P., Geantet C. // Appl. Catal. B: Environ. 2011. V. 101. P. 246.

Elliott D.C., Baker E.G. // Biotechnol. Bioeng. Symp. 1984. V. 14. P. 159.

Elliott D.C., Baker E.G. Catalytic Hydrotreating of Biomass Liquefaction Products to Produce Hydrocarbon Fuels. Interim Report No. PNL-5844. Richland: Pacific Northwest National Laboratory, 1986.

Ermakova M.A., Ermakov D.Yu. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 245. P. 277.

Wang W.Y., Yang Y.Q., Luo H.A., Liu W.Y. // Catal. Commun. 2010. V. 11. № 9. P. 803.

Wang W.Y., Yang Y.Q., Luo H.A., Hu T., Liu W.Y. // Catal. Commun. 2011. V. 12, № 6. P. 436.

Li H.X., Li H., Zhang J., Dai W., Qiao M.H. // J. Catal. 2007. V. 246. № 2. P. 301.

Wu Z., Zhang M., Li W., Mu S., Tao K. // J. Mol. Catal. A. 2007. V. 273. № 1—2. P. 277.

Yakovlev V.A., Simagina V.I., Trukhan S.N., Likholobov V.A. // Kinetics and Catalysis. 2000. V. 41. № 1. P. 25.

Yakovlev V.A., Terskikh V.V., Simagina V.I., Likholobov V.A. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2000. V. 153. № 1—2. P. 231.

Yakovlev V.A., Simagina V.I., Likholobov V.A. // React. Kinet. Catal. Lett. 1998. V. 65. № 1. P. 177.

Ahmed K.W., Ali S.A., Ahmed S., Al-Saleh M.A. // Reac. Kinet. Mech. Cat. 2011. V. 103. P. 113.

Oyama S.T., Gott T., Zhao H., Lee Y.K. // Catal. Today. 2009. V. 143. P. 94.

Aronsson B., Lundstrom T., Rundqvist S. Borides, Silicides and Phosphides. London: Methuen, 1965.

Oyama S.T. // G. Ertl, H. Knozinger, J. Weitkamp (Editors) / Handbook of Catalysis. Weinheim: Springer-Verlag, 2008 Oyama S.T., Wang X., Lee Y.-K., Chun W.-J. // J. Catal. 2004. V. 221. № 2. P. 263.

Yakovlev V.A., Khromova S.A., Sherstyuk O.V, Dundich V.O., Ermakov D.Yu., Novopashina V.M., Lebedev M.Yu., Bulavchenko O., Parmon V.N. // Catal. Today. 2009. V. 144. P. 362.

Дундич В.О., Хромова С.А., Ермаков Д.Ю., Лебедев М.Ю., Новопашина В.М., Систер В.Г., Ямчук А.И., Яковлев В.А. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 5. С. 728.

Быкова М.В., Булавченко О.А., Ермаков Д.Ю., Лебедев М.Ю., Яковлев В.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2010. № 5. С.45.

Sheu Yu-H.E., Anthony R.G., Soltes E.J. // Fuel Process. Tech. 1988. V. 19. № 1. P. 31.

Adjaye J.D., Bakhshi N.N. // Biomass and Bioenergy. 1995. V. 8. № 4. P. 265.

Venderbosch R.H., Ardiyanti A.R., Wildschut J., Oasmaa A., Heeres H.J. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2010. V. 85. P. 674.

Patent application N2005292 (NL), priority 30.08.2010.

Wildschut J., Arentz J., Rasrendra C.B., Venderbosch R.H., Heeres H.J. // Environ. Prog. Sustain. Energy. 2009. V. 28. № 3. P. 450.

Venderbosch R.H., Heeres H.J. Pyrolysis Oil Stabilisation by Catalytic Hydrotreatment in Biofuel’s Engineering Process Technology, Edited by Marco Aurйlio dos Santos Bernardes, Open access, Intech, ISBN 978-953-307-480-1, 2011.

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