catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2019-3-178-186catal-616Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYВлияние типа кобальтсодержащего компонента композитного катализатора на процесс одностадийного синтеза жидких углеводородов из СО и Н2The Influence of the Cobalt-Containing Component of the Composite Catalyst on the One-Stage Process for Synthesis of Liquid Hydrocarbons from CO and H2ЯковенкоР. Е.YakovenkoR. E.ctls@kalvis.ruЗубковИ. Н.ZubkovI. N.ctls@kalvis.ruНарочныйГ. Б.NarochnyiG. B.ctls@kalvis.ruНекроенкоС. В.NekroenkoS. V.ctls@kalvis.ruСавостьяновА. П.Savost’yanovA. P.ctls@kalvis.ruЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, НовочеркасскРоссияPlatov South-Russian State Polytechnic University, NovocherkasskRussian Federation201922052019193178186Copyright © LLC "KALVIS", 20192019LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/616

Исследовано влияние типа кобальтсодержащего компонента (Со-Al2O3/SiO2, Co-Re/Al2O3 и Co-Re/TiO2) композитного катализатора в совмещенном процессе синтеза и гидропреобразования углеводородов по методу Фишера – Тропша. Каталитические свойства образцов катализаторов изучены в проточном реакторе с неподвижным слоем катализатора при 2 МПа, ОСГ 1000 ч–1 в диапазоне температур 240–280 °С в течение 40–90 ч непрерывной работы. Наибольшие значения производительности и селективности по углеводородам С5+ достигнуты для композитного катализатора Со-Al2O3/SiO2(35%)/ZSM-5(30%)/Al2O3(30%) при температуре 240 °С и равны 106 кг/(м3 кат·ч) и 67,1 % соответственно. Показано, что применение Co-Re/Al2O3 взамен катализатора Со-Al2O3/SiO2 позволяет получить сопоставимые значения каталитической активности, однако в продуктах синтеза обнаружено значительно меньше ненасыщенных углеводородов. Использование катализатора Co-Re/TiO2 в сочетании с увеличением температуры (до 280 °С) позволяет смещать молекулярно-массовое распределение продуктов синтеза в сторону образования бензиновой фракции. Установлено, что скорость дезактивации катализаторов увеличивается в ряду: Со-Al2O3/SiO2 > Co-Re/Al2O3 > Co-Re/TiO2.

The influence of the cobalt-containing component (Co-Al2O3/SiO2, Co-Re/Al2O3 and Co-Re/TiO2) of a composite catalyst was studied in the Fischer – Tropsch combined process for synthesis and hydrotransformation of hydrocarbons. A flow fixed-bed reactor was used for characterization of the catalytic properties at 2 MPa, flow rate 1000 h–1, 240–280 °C for 40–90 hours of continuous operation. The highest productivity and selectivity to C5+ hydrocarbons equal to 106 kg/(m3 cat·ч) and 67.1 %, respectively, was characteristic of the composite catalyst Co-Al2O3/SiO2(35%)/ZSM-5(30%)/Al2O3(30%) at 240 °C. The comparable activities were observed with the catalysts Co-Re/Al2O3 and Co-Al2O3/SiO2 but the former provided the formation of unsaturated hydrocarbons in a lower proportion in the products. The use of the Co-Re/TiO2 catalyst at elevated temperature (up to 280 °C) allowed the molecular mass distribution of the products to be shifted towards the formation of the gasoline fraction. The rate of the catalyst deactivation was established to increase in the series Co-Al2O3/SiO2 > Co-Re/Al2O3 > Co-Re/TiO2.

синтез Фишера – Тропшакомпозитный катализаторкобальтсодержащий компонентсинтетические углеводородымоторные топливапроизводительность катализаторовFischer-Tropsch synthesiscomposite catalystcobalt-containing componentsynthetic hydrocarbonsmotor fuelcatalyst performanceReferencesAil S.S., Dasappa S. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. V. 58. P. 267-286.Ail S.S., Dasappa S. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. V. 58. P. 267-286.Yakovenko R.E, Narochnyi G.B., Savost’yanov A.P., Kirsanov V.A. // Chemical and petroleum engineering. 2015. Vol. 3. P. 159-163.Yakovenko R.E, Narochnyi G.B., Savost’yanov A.P., Kirsanov V.A. // Chemical and petroleum engineering. 2015. Vol. 3. P. 159-163.Wood D.A., Chikezie N., Towler B.F. // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2012. V. 9. P. 196-208.Wood D.A., Chikezie N., Towler B.F. // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2012. V. 9. P. 196-208.Wang Y., Zhao W., Li Z., Wang H., Wu J., Li M.. Hu Z., Wang Y., Huang J., Zhao Y. // Journal of Porous. 2015. V. 22. p. 339.Wang Y., Zhao W., Li Z., Wang H., Wu J., Li M.. Hu Z., Wang Y., Huang J., Zhao Y. // Journal of Porous. 2015. V. 22. p. 339.Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Лапидус А.Л. // Химия твердого топлива. 2015. № 6. С. 19—22.Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Лапидус А.Л. // Химия твердого топлива. 2015. № 6. С. 19—22.Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Салиев А.Н., Сулима С.И., Зубков И.Н., Некроенко С.В., Митченко С.А. // Нефтехимия. 2018. Т. 57. С. 809—812.Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Салиев А.Н., Сулима С.И., Зубков И.Н., Некроенко С.В., Митченко С.А. // Нефтехимия. 2018. Т. 57. С. 809—812.Eggenhuisen T.M., Breejen J.P., Verdoes D., Jongh P.E., Jong K.P. // JACS. 2010. V. 132 (51). P. 18318-18325.Eggenhuisen T.M., Breejen J.P., Verdoes D., Jongh P.E., Jong K.P. // JACS. 2010. V. 132 (51). P. 18318-18325.Eschemann T.O., Oenema J., Jong K.P. // Catalysis Today. 2016. V. 261. P. 60-66.Eschemann T.O., Oenema J., Jong K.P. // Catalysis Today. 2016. V. 261. P. 60-66.Лапидус А.Л., Павлова В.А., Чинь Н.К., Елисеев О.Л., Гу-щин В.В., Давыдов П.Е. // Нефтехимия. 2012. Т. 49. № 4. С. 319—323.Лапидус А.Л., Павлова В.А., Чинь Н.К., Елисеев О.Л., Гу-щин В.В., Давыдов П.Е. // Нефтехимия. 2012. Т. 49. № 4. С. 319—323.Todic B., Nowicki L., Nikacevic N., Bukur D.B. // Catalysis Today. 2015. V. 261. P. 28-39.Todic B., Nowicki L., Nikacevic N., Bukur D.B. // Catalysis Today. 2015. V. 261. P. 28-39.Zhang Q., Deng W., Wang Y. // Journal of Energy Chemistry. 2013. V. 22. P. 27-38.Zhang Q., Deng W., Wang Y. // Journal of Energy Chemistry. 2013. V. 22. P. 27-38.European standard norme européenne europäische norm EN 228 — Automotive fuels — Unleaded petrol — Requirements and test methods.European standard norme européenne europäische norm EN 228 — Automotive fuels — Unleaded petrol — Requirements and test methods.ГОСТ 305—2013. Топливо дизельное. Технические условия [Текст]. — Введ. 2015.01.01. М.: СтандартИнформ: Изд-во стандартов, 2014. 12 с.ГОСТ 305—2013. Топливо дизельное. Технические условия [Текст]. — Введ. 2015.01.01. М.: СтандартИнформ: Изд-во стандартов, 2014. 12 с.Kibby C., Jothimurugesan K., Das T., Lacheen H.S., Rea T., Saxton R.J. // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 131-141.Kibby C., Jothimurugesan K., Das T., Lacheen H.S., Rea T., Saxton R.J. // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 131-141.Wei L., Zhao Y., Zhang Y., Liu C., Hong J., Xiao Q., Xiong H., Li J. // ChemCatChem. 2017. V. 9. P. 3895-3903.Wei L., Zhao Y., Zhang Y., Liu C., Hong J., Xiao Q., Xiong H., Li J. // ChemCatChem. 2017. V. 9. P. 3895-3903.Deldari H. // Applied Catalysis A: General. 2005. V. 293. P. 1-10.Deldari H. // Applied Catalysis A: General. 2005. V. 293. P. 1-10.Yao M., Yao N., Liu B., LiS., Xu L. // Catalysis science & Technology. 2015. V. 5. P. 2821-2828.Yao M., Yao N., Liu B., LiS., Xu L. // Catalysis science & Technology. 2015. V. 5. P. 2821-2828.Kang J., Wang X. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2016. V. 55. P. 13008-13019.Kang J., Wang X. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2016. V. 55. P. 13008-13019.Wang Y., Jiang Y., Huang J., Wu J. // RSC Advances. 2016. V. 6. P. 107498-107506.Wang Y., Jiang Y., Huang J., Wu J. // RSC Advances. 2016. V. 6. P. 107498-107506.Sineva L.V., Asalieva E.Yu, Mordkovich V.Z. // Russian Chemical Reviews. 2015. No. 84. P. 1176-1189.Sineva L.V., Asalieva E.Yu, Mordkovich V.Z. // Russian Chemical Reviews. 2015. No. 84. P. 1176-1189.Kibby C., Jothimurugesan K., Das T., Lacheen H.S., Rea T., Saxton R.J. // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 131-141.Kibby C., Jothimurugesan K., Das T., Lacheen H.S., Rea T., Saxton R.J. // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 131-141.Kibby C. / C. Kibby, K. Jothimurugesan, T. Das, H.S. Lacheen, T. Rea, R.J. Saxton // Catalysis Today. 2013. Vol. 215. P. 131.Kibby C. / C. Kibby, K. Jothimurugesan, T. Das, H.S. Lacheen, T. Rea, R.J. Saxton // Catalysis Today. 2013. Vol. 215. P. 131.Sartipi S., Alberts M., Meijerink M. J., Keller T. C., Prez-Ramrez J., Gascon J., Kapteijn F. // ChemSusChem. 2013. V. 6. P. 1646-1650.Sartipi S., Alberts M., Meijerink M. J., Keller T. C., Prez-Ramrez J., Gascon J., Kapteijn F. // ChemSusChem. 2013. V. 6. P. 1646-1650.Pereira A., J.′lez-Carballo, Perez-Alonso F., Rojas S., Fierro J. // Topics in Catalysis. 2011. V. 54. P. 179-189.Pereira A., J.′lez-Carballo, Perez-Alonso F., Rojas S., Fierro J. // Topics in Catalysis. 2011. V. 54. P. 179-189.Kang Suk-Hwan, Bae Jong Wook, Sai Prasad P. S., Jun Ki- Won // Catalysis Letters. 2008. V. 125. P. 246-270.Kang Suk-Hwan, Bae Jong Wook, Sai Prasad P. S., Jun Ki- Won // Catalysis Letters. 2008. V. 125. P. 246-270.Freitez A., Pabst K., Kraushaar-Czarnetzki B., Schaub G. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2011. V. 50. P. 13732-13741.Freitez A., Pabst K., Kraushaar-Czarnetzki B., Schaub G. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2011. V. 50. P. 13732-13741.Yanga G., Xinga C., Hirohama W., Jina Y., Zenga C., Suehiro Y., Wang T., Yoneyama Y., Tsubaki N. // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 29-35.Yanga G., Xinga C., Hirohama W., Jina Y., Zenga C., Suehiro Y., Wang T., Yoneyama Y., Tsubaki N. // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 29-35.Yang, G. / G. Yang, C. Xing, W. Hirohama, Y. Jin, C. Zenga, Y. Suehiro, T. Wang, Y. Yoneyama, N. Tsubaki // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 29-35.Yang, G. / G. Yang, C. Xing, W. Hirohama, Y. Jin, C. Zenga, Y. Suehiro, T. Wang, Y. Yoneyama, N. Tsubaki // Catalysis Today. 2013. V. 215. P. 29-35.Алхимов С.А., Григорьев Д.А., Михайлов М.Н. // Известия Академии наук. Серия химическая. 2013. № 5. С. 1176—1182.Алхимов С.А., Григорьев Д.А., Михайлов М.Н. // Известия Академии наук. Серия химическая. 2013. № 5. С. 1176—1182.Алхимов С.А., Григорьев Д.А., Михайлов М.Н. // Катализ в промышленности. 2013. № 4. С. 31—41.Алхимов С.А., Григорьев Д.А., Михайлов М.Н. // Катализ в промышленности. 2013. № 4. С. 31—41.Sineva L.V., Mordkovich V.Z., Khatkova E.Yu. // Mendeleev Communications. V. 23. No. 1. 2013. P. 44-45.Sineva L.V., Mordkovich V.Z., Khatkova E.Yu. // Mendeleev Communications. V. 23. No. 1. 2013. P. 44-45.Синева JI.В., Асалиева Е.Ю., Мордкович В.З. // Успехи химии. 2015. Т. 84. № 11. С. 1176—1189.Синева JI.В., Асалиева Е.Ю., Мордкович В.З. // Успехи химии. 2015. Т. 84. № 11. С. 1176—1189.Нарочный Г.Б., Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Бакун В.Г. // Катализ в промышленности. 2016. № 1. С. 37—42.Нарочный Г.Б., Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Бакун В.Г. // Катализ в промышленности. 2016. № 1. С. 37—42.Savost’yanov A.P., Yakovenko R.E., Sulima S.I., V.G. Bakun, Narochnyi G.B., Chernyshev V.M., Mitchenko S.A. // Catalysis Today. 2017. V. 279. P. 107-114.Savost’yanov A.P., Yakovenko R.E., Sulima S.I., V.G. Bakun, Narochnyi G.B., Chernyshev V.M., Mitchenko S.A. // Catalysis Today. 2017. V. 279. P. 107-114.PDF-2. The powder diffraction file TM. International Center for Diffraction Data (ICDD). PDF-2 Release 2012. web site: www. icdd.com (2014).PDF-2. The powder diffraction file TM. International Center for Diffraction Data (ICDD). PDF-2 Release 2012. web site: www. icdd.com (2014).Young R.A. The Rietveld Method. Oxford University Press. 1995. 298 p.Young R.A. The Rietveld Method. Oxford University Press. 1995. 298 p.Schanke D., Vada S., Blekkan E.A., Hilmen A.M., Hoff A., Holmen A. // Journal of Catalysis. 1995. V. 156. P. 85-95.Schanke D., Vada S., Blekkan E.A., Hilmen A.M., Hoff A., Holmen A. // Journal of Catalysis. 1995. V. 156. P. 85-95.Xu D., Li W., Duan H., Ge Q., Xu H. // Catalysis Letters. 2005. V. 102. P. 229-235.Xu D., Li W., Duan H., Ge Q., Xu H. // Catalysis Letters. 2005. V. 102. P. 229-235.Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии. М.: Мир. 1979. 677 с.Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии. М.: Мир. 1979. 677 с.Булавченко О.А., Черепанова С.В., Малахов В.В., Довлитова Л.C. // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50. № 2. С. 205—211.Булавченко О.А., Черепанова С.В., Малахов В.В., Довлитова Л.C. // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50. № 2. С. 205—211.Conte M., Xu B., Davies T.E. // Microporous Mesoporous Materials. 2012. V. 164. P. 207-213.Conte M., Xu B., Davies T.E. // Microporous Mesoporous Materials. 2012. V. 164. P. 207-213.Wilson S.J. // Journal of Solid State Chemistry. 1979. V. 30. P. 241-255.Wilson S.J. // Journal of Solid State Chemistry. 1979. V. 30. P. 241-255.Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Бакун В.Г., Сулима С.И., Якуба Э.С., Митченко С.А. // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. № 1. С. 86—97.Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Бакун В.Г., Сулима С.И., Якуба Э.С., Митченко С.А. // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. № 1. С. 86—97.Pardo-Tarifa F., Cabrera S., Sanchez-Dominguez M., Boutonnet M. // International journal of hydrogen energy. 2017. P. 1-12.Pardo-Tarifa F., Cabrera S., Sanchez-Dominguez M., Boutonnet M. // International journal of hydrogen energy. 2017. P. 1-12.

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