catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2021-1-2-15catal-742Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYOn efficiency of vanadium-oxide promoter in cobalt Fischer – Tropsch catalystsOn efficiency of vanadium-oxide promoter in cobalt Fischer – Tropsch catalystsYaghoobpourElhamYaghoobpourElhamctls@kalvis.ruZamaniYahyaZamaniYahyactls@kalvis.ruZarrinpashneSaeedZarrinpashneSaeedctls@kalvis.ruZamaniyanAkbarZamaniyanAkbarctls@kalvis.ruGas Research Division, Research Institute of Petroleum Industry, TehranИранGas Research Division, Research Institute of Petroleum Industry, TehranIslamic Republic of Iran20212303202111-21515Copyright © LLC "KALVIS", 20212021LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/742

Для кобальтовых катализаторов синтеза Фишера – Тропша чрезвычайно важно, какие промоторы и в каком количестве добавляют к ним. В связи с этим было исследовано действие оксида ванадия (V2O5) в качестве предлагаемого промотора для кобальтового катализатора, нанесенного на оксид титана (TiO2). Три катализатора с разным количеством добавленного промотора V2O5 (0, 1 и 3 мас.%) были получены пропиткой по влагоемкости и охарактеризованы с помощью определения удельной поверхности методом БЭТ, рентгенофазового анализа температурно-программируемого восстановления и просвечивающей электронной микроскопии. Для испытания катализаторов использовали реактор с неподвижным слоем. Установлено, что катализатор, содержащий 1 мас.% V2O5, обладает наилучшими характеристиками среди исследованных образцов, поскольку он демонстрирует исключительную селективность (92 % С5+ и 5,7 % СН4) и вместе с тем сохраняет величину конверсии СО, сравнимую с аналогичным показателем для непромотированного катализатора. Кроме того, сообщается, что избыточное добавление промотора V2O5 (>1 мас.%) во введенный катализатор приводит к негативному воздействию на степень превращения СО и селективность С5+, главным образом за счет уменьшения числа активных центров при добавлении V2O5.

Promoters and their loading amount have crucial roles in cobalt Fischer – Tropsch catalysts. In this regard, the effects of vanadium oxide (V2O5) as a proposed promoter for Co catalyst supported on TiO2 have been investigated. Three catalysts with 0, 1, and 3 wt.% of V2O5 promoter loading are prepared by the incipient wetness impregnation method, and characterized by the BET surface area analyzer, XRD, H2-TPR, and TEM techniques. The fixed-bed reactor was employed for their evaluations. It was found that the catalyst containing 1 wt.% V2O5 has the best performance among the evaluated catalysts, demonstrating remarkable selectivity: 92 % C5+ and 5.7 % CH4, together with preserving the amount of CO conversion compared to the unpromoted catalyst. Furthermore, it is reported that the excess addition of V2O5 promoter (> 1 wt.%) in the introduced catalyst leads to the detrimental effect on the CO conversion and C5+ selectivity, mainly owing to diminished active sites by V2O5 loading.

синтез Фишера – Тропшакобальтовый катализаторванадиевый промотороксид титанаFischer – Tropsch synthesiscobalt catalystsvanadium promoterTiO2ReferencesBartholomew C.H., Reuel R.C. // Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 1985. Vol. 24. P. 56–61.Bartholomew C.H., Reuel R.C. // Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 1985. Vol. 24. P. 56–61.Marin R.P., Kondrat S.A., Gallagher J.R., Enache D.I., Smith P., Boldrin P., Davies T.E., Bartley J.K., Combes G.B., Williams P.B., Taylor S.H., Claridge J.B., Rosseinsky M.J., Hutchings G.J. // ACS Catal. 2013. Vol. 3. P. 764–772.Marin R.P., Kondrat S.A., Gallagher J.R., Enache D.I., Smith P., Boldrin P., Davies T.E., Bartley J.K., Combes G.B., Williams P.B., Taylor S.H., Claridge J.B., Rosseinsky M.J., Hutchings G.J. // ACS Catal. 2013. Vol. 3. P. 764–772.Murzin D.Y., Simakova I.L. // Catal. Ind. 2011. Vol. 3. P. 218–249.Murzin D.Y., Simakova I.L. // Catal. Ind. 2011. Vol. 3. P. 218–249.Tucker C.L., van Steen E. // Catal. Today. 2020. Vol. 342. P. 115–123.Tucker C.L., van Steen E. // Catal. Today. 2020. Vol. 342. P. 115–123.Moradian A., Bahadoran F., Shirazi L., Zamani Y. // Int. J. Chem. Reac. Eng. 2017. Vol. 16. P. 1–22.Moradian A., Bahadoran F., Shirazi L., Zamani Y. // Int. J. Chem. Reac. Eng. 2017. Vol. 16. P. 1–22.Vannice M.A. // J. Catal. 1977. Vol. 50. P. 228–236.Vannice M.A. // J. Catal. 1977. Vol. 50. P. 228–236.Jahangiri H., Bennett J., Mahjoubi P., Wilson K., Gu S. // Catal. Sci. Technol. 2014. Vol. 4. P. 2210–2229.Jahangiri H., Bennett J., Mahjoubi P., Wilson K., Gu S. // Catal. Sci. Technol. 2014. Vol. 4. P. 2210–2229.Zhang Y., Lin X., Li X., Wang C., Long Q., Ma L. // New J. Chem. 2018. Vol. 42. P. 15968–15973.Zhang Y., Lin X., Li X., Wang C., Long Q., Ma L. // New J. Chem. 2018. Vol. 42. P. 15968–15973.Maitlis P.M., Zanotti V. // Chem. Comm. 2009. № 13. P. 1619–1634.Maitlis P.M., Zanotti V. // Chem. Comm. 2009. № 13. P. 1619–1634.Diehl F., Khodakov A. // Oil Gas Sci. Technol. 2008. Vol. 64. P. 11–24.Diehl F., Khodakov A. // Oil Gas Sci. Technol. 2008. Vol. 64. P. 11–24.Savost’yanov A., Jakovenko R., Sulima S., G. Bakun V., Narochnyi G., Chernyshev V., Mitchenko S. // Catal. Today. 2017. Vol. 279. P. 107–114.Savost’yanov A., Jakovenko R., Sulima S., G. Bakun V., Narochnyi G., Chernyshev V., Mitchenko S. // Catal. Today. 2017. Vol. 279. P. 107–114.Shimura K., Miyazawa T., Hanaoka T., Hirata, S. // Appl. Catal. A. 2015. Vol. 494. P. 1–11.Shimura K., Miyazawa T., Hanaoka T., Hirata, S. // Appl. Catal. A. 2015. Vol. 494. P. 1–11.Fu T., Li Z. // Chem. Eng. Sci. 2015. Vol. 135. P. 3–20Fu T., Li Z. // Chem. Eng. Sci. 2015. Vol. 135. P. 3–20Yaghoobpour E., Zamani Y., Zarrinpashne S., Zamaniyan A. // J. Chin. Chem. Soc.-Taip. 2020. Vol. 67. P. 751–765.Yaghoobpour E., Zamani Y., Zarrinpashne S., Zamaniyan A. // J. Chin. Chem. Soc.-Taip. 2020. Vol. 67. P. 751–765.Yaghoobpour E., Zamani Y., Zarrinpashne S., Zamaniyan A.J.C.P. // Chem. Pap. 2019. Vol. 73. P. 205–214.Yaghoobpour E., Zamani Y., Zarrinpashne S., Zamaniyan A.J.C.P. // Chem. Pap. 2019. Vol. 73. P. 205–214.Shimura K., Miyazawa T., Hanaoka T., Hirata S. // Appl. Catal. A: Gen. 2013. Vol. 460-461. P. 8–14.Shimura K., Miyazawa T., Hanaoka T., Hirata S. // Appl. Catal. A: Gen. 2013. Vol. 460-461. P. 8–14.Sing K.S.W., Williams R.T. // Adsorpt. Sci. Technol. 2004. Vol. 22, № 10. P. 773–782.Sing K.S.W., Williams R.T. // Adsorpt. Sci. Technol. 2004. Vol. 22, № 10. P. 773–782.Khodakov A.Y., Bechara R., Griboval-Constant A. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. Vol. 254. P. 273–288.Khodakov A.Y., Bechara R., Griboval-Constant A. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. Vol. 254. P. 273–288.Xu D., Zhang H., Ma H., Qian W., Ying W. // Catal. Commun. 2017. Vol. 98. P. 90–93.Xu D., Zhang H., Ma H., Qian W., Ying W. // Catal. Commun. 2017. Vol. 98. P. 90–93.Jacobs G., Das T.K., Zhang Y., Li J., Racoillet G., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2002. Vol. 233, № 1-2. P. 263–281.Jacobs G., Das T.K., Zhang Y., Li J., Racoillet G., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2002. Vol. 233, № 1-2. P. 263–281.Iglesia E., Soled S.L., Fiato R.A., Via G.H. // J. Catal. 1993. Vol. 143. P. 345–368.Iglesia E., Soled S.L., Fiato R.A., Via G.H. // J. Catal. 1993. Vol. 143. P. 345–368.Li J., Jacobs G., Zhang Y., Das T., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2002. Vol. 223, № 1-2. P. 195–203.Li J., Jacobs G., Zhang Y., Das T., Davis B.H. // Appl. Catal. A: Gen. 2002. Vol. 223, № 1-2. P. 195–203.Viljoen E., The influence of molybdenum and vanadium on the activity and selectivity of a cobalt Fischer-Tropsch catalyst. University of Cape Town, 2006.Viljoen E., The influence of molybdenum and vanadium on the activity and selectivity of a cobalt Fischer-Tropsch catalyst. University of Cape Town, 2006.Jacobs G., Ma W., Davis B.H. // Catalysts. 2014. Vol. 4. P. 49–76.Jacobs G., Ma W., Davis B.H. // Catalysts. 2014. Vol. 4. P. 49–76.Zafari R., Abdouss M., Zamani Y., Tavasoli A. // Catal. Lett. 2017. Vol. 147. P. 2475–2486.Zafari R., Abdouss M., Zamani Y., Tavasoli A. // Catal. Lett. 2017. Vol. 147. P. 2475–2486.Enache D.I., Roy-Auberger M., Revel R. // Appl. Catal. A: Gen. 2004. Vol. 268, № 1-2. P. 51–60.Enache D.I., Roy-Auberger M., Revel R. // Appl. Catal. A: Gen. 2004. Vol. 268, № 1-2. P. 51–60.Enger B.C., Fossan Å.-L., Borg Ø., Rytter E., Holmen A. // J. Catal. 2011. Vol. 284, № 1. P. 9–22.Enger B.C., Fossan Å.-L., Borg Ø., Rytter E., Holmen A. // J. Catal. 2011. Vol. 284, № 1. P. 9–22.Iglesia E., Soled S.L., Fiato R.A. // J. Catal. 1992. Vol. 137, № 1. P. 212–224.Iglesia E., Soled S.L., Fiato R.A. // J. Catal. 1992. Vol. 137, № 1. P. 212–224.Mori T., Miyamoto A., Takahashi N., Fukagaya M., Hattori T., Murakami Y. // J. Phys. Chem. 1986. Vol. 90. P. 5197–5201.Mori T., Miyamoto A., Takahashi N., Fukagaya M., Hattori T., Murakami Y. // J. Phys. Chem. 1986. Vol. 90. P. 5197–5201.Karaselçuk R., İnci İşli A., Erhan Aksoylu A., İlsen Önsan Z. // Appl. Catal. A: Gen. 2000. Vol. 192, № 2. P. 263–271.Karaselçuk R., İnci İşli A., Erhan Aksoylu A., İlsen Önsan Z. // Appl. Catal. A: Gen. 2000. Vol. 192, № 2. P. 263–271.Mo X., Gao J., Umnajkaseam N., Goodwin J.G. // J. Catal. 2009. Vol. 267, № 2. P. 167–176.Mo X., Gao J., Umnajkaseam N., Goodwin J.G. // J. Catal. 2009. Vol. 267, № 2. P. 167–176.Prieto G., De Mello M.I.S., Concepción P., Murciano R., Pergher S.B.C., Martı́nez A. // ACS Catal. 2015. Vol. 5, № 6. P. 3323–3335.Prieto G., De Mello M.I.S., Concepción P., Murciano R., Pergher S.B.C., Martı́nez A. // ACS Catal. 2015. Vol. 5, № 6. P. 3323–3335.Jan D.R. 2007 (WO2007068731A1).Jan D.R. 2007 (WO2007068731A1).Rytter E., Holmen A. // Catalysts. 2015. Vol. 5, № 2. P. 478–499.Rytter E., Holmen A. // Catalysts. 2015. Vol. 5, № 2. P. 478–499.

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