catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2021-6-413-423catal-789Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYПолучение жидких продуктов топливного назначения путем каталитического гидроожижения сапропелей с применением никелевых и никельвольфрамовых катализаторовThe Production of Liquid Fuel Products by the Catalytic Hydroliquefaction of Sapropels Using Nickel and Nickel-Tungsten CatalystsТереховаЕ. Н.TerekhovaE. N.ctls@kalvis.ruБельскаяО. Б.BelskayaO. B.ctls@kalvis.ruЦентр новых химических технологий ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН, ОмскРоссияCenter of New Chemical Technologies BIC SB RAS, OmskRussian Federation202126112021216413423Copyright © LLC "KALVIS", 20212021LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/789

Получены Ni-содержащие катализаторы на основе углерод-минеральных носителей из сапропеля, которые исследованы в процессе каталитического гидроожижения сапропеля. Установлено, что катализаторы на носителях, полученных из сапропеля минерального типа, более активны, чем на носителях на основе сапропеля органического типа, при этом биметаллические NiW-катализаторы проявляют более высокую активность, чем монометаллические никелевые, не зависимо от природы носителя. Показано, что на конверсию органического вещества сапропеля и на состав жидких продуктов оказывает влияние как природа нанесенного металла, так и состав носителя. В жидких продуктах гидроожижения преимущественно присутствуют азот- и кислородсодержащие соединения. Максимальный выход углеводородов С5–С21 достигается для катализаторов на носителях, полученных из сапропеля минерального типа. Жидкие продукты гидроожижения сапропелей по составу аналогичны биотопливам из прочего возобновляемого сырья и могут быть включены в известные схемы дальнейшей переработки.

Ni catalysts with the carbon-mineral supports obtained from sapropel were synthesized and studied in the catalytic hydroliquefaction of sapropel. It was found that catalysts with the supports obtained from mineral sapropel are more active as compared to those based on organic sapropel; therewith, bimetallic NiW catalysts showed a higher activity than monometallic nickel, irrespective of the support nature. The conversion of the organic matter of sapropel and the composition of liquid products are affected by both the features of supported metal and the composition of support. The liquid products of hydroliquefaction contain mostly the nitrogen- and oxygen-containing compounds. The maximum yield of С5-С21 hydrocarbons is achieved for the catalysts with the supports obtained from mineral sapropel. The composition of the liquid products of sapropel hydroliquefaction is similar to that of biofuels obtained from other renewable sources; such products can be introduced in the known schemes of further processing.

сапропельнанесенный никелевый и никель-вольфрамовый катализаторыгидроожижениежидкие продукты гидроожижениясостав продуктовsapropelsupported nickel and nickel-tungsten catalystshydroliquefactionliquid products of hydroliquefactioncomposition of productsReferencesYan J., Bai Z., Hao P., Bai J., Li W. // Fuel. 2017. V. 199. Р. 598–605. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.03.029Yan J., Bai Z., Hao P., Bai J., Li W. // Fuel. 2017. V. 199. Р. 598–605. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.03.029Li Q., Liu D., Song L., Hou X., Wu Ch., Yan Z. // Industrial Crops & Products. 2018. V. 113. P. 157–166. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.01.033Li Q., Liu D., Song L., Hou X., Wu Ch., Yan Z. // Industrial Crops & Products. 2018. V. 113. P. 157–166. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.01.033Shui H., Xu H., Zhou Y., Shui T., Pan Ch., Wang Z., Lei Z., Ren S., Kang S., Xu Ch. // Fuel. 2017. V. 200. P. 576–582. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.03.048Shui H., Xu H., Zhou Y., Shui T., Pan Ch., Wang Z., Lei Z., Ren S., Kang S., Xu Ch. // Fuel. 2017. V. 200. P. 576–582. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.03.048Шарыпов В.И., Береговцова Н.Г., Барышников С.В., Таран О.П., Страховенко В.Д., Кузнецов Б.Н. // Химия растительного сырья. 2013. № 4. С. 213–218.Шарыпов В.И., Береговцова Н.Г., Барышников С.В., Таран О.П., Страховенко В.Д., Кузнецов Б.Н. // Химия растительного сырья. 2013. № 4. С. 213–218.Scarsella M., De Caprariis B., Damizia M., De Filippis P. // Biomass and Bioenergy. 2020. V. 140. 105662. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105662Scarsella M., De Caprariis B., Damizia M., De Filippis P. // Biomass and Bioenergy. 2020. V. 140. 105662. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105662Wang Z., Xue W., Zhu J., Chen E., Pan Ch., Kang Sh., Lei Z., Ren S., Shui H. // Fuel. 2016. V. 181. P. 711–717. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.05.042Wang Z., Xue W., Zhu J., Chen E., Pan Ch., Kang Sh., Lei Z., Ren S., Shui H. // Fuel. 2016. V. 181. P. 711–717. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.05.042Wang Z., Shui H., Zhang D., Gao J. // Fuel. 2007. V. 86. № 5–6. P. 835–842. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.09.018Wang Z., Shui H., Zhang D., Gao J. // Fuel. 2007. V. 86. № 5–6. P. 835–842. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.09.018Li Q., Hu X., Liu D., Song L., Yan Z., Li M., Liu Q. // Journal of the Energy Institute. 2020. V. 93. № 4. P. 1705–1712. https://doi.org/10.1016/j.joei.2020.03.001Li Q., Hu X., Liu D., Song L., Yan Z., Li M., Liu Q. // Journal of the Energy Institute. 2020. V. 93. № 4. P. 1705–1712. https://doi.org/10.1016/j.joei.2020.03.001Lia R., Li B., Kai X., Yang T. // Fuel Processing Technology. 2017. V. 167. P. 363-370. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.07.013Lia R., Li B., Kai X., Yang T. // Fuel Processing Technology. 2017. V. 167. P. 363-370. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.07.013Baloch H.A., Siddiqui M.T.H., Nizamuddin S., Riaz S., Haris M., Mubarak N.M., Griffin G.J., Srinivasan M.P. // Process Safety and Environmental Protection. 2021. V. 148. P. 1060–1069. https://doi.org/10.1016/j.psep.2021.02.015Baloch H.A., Siddiqui M.T.H., Nizamuddin S., Riaz S., Haris M., Mubarak N.M., Griffin G.J., Srinivasan M.P. // Process Safety and Environmental Protection. 2021. V. 148. P. 1060–1069. https://doi.org/10.1016/j.psep.2021.02.015Xu Ch., Etcheverry T. // Fuel. 2008. V. 87. № 3. P. 335–345. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2007.05.013Xu Ch., Etcheverry T. // Fuel. 2008. V. 87. № 3. P. 335–345. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2007.05.013Barr M.R., Volpe R., Kandiyoti R. // Chemical Engineering Science: X. 2021. V. 10. 100090. https://doi.org/10.1016/j.cesx.2021.100090Barr M.R., Volpe R., Kandiyoti R. // Chemical Engineering Science: X. 2021. V. 10. 100090. https://doi.org/10.1016/j.cesx.2021.100090https://geographyofrussia.com/ozernye-mestorozhdeniya-sapropelya/https://geographyofrussia.com/ozernye-mestorozhdeniya-sapropelya/Shtin S.M. Lake sapropels and their integrated harnessing. MSGU, Moscow, 2005. 373 p.Shtin S.M. Lake sapropels and their integrated harnessing. MSGU, Moscow, 2005. 373 p.Galkin M.V., Samec J.S.M. // ChemSusChem. 2016. V. 9. № 13. P. 1544-1558. https://doi.org/10.1002/cssc.201600237Galkin M.V., Samec J.S.M. // ChemSusChem. 2016. V. 9. № 13. P. 1544-1558. https://doi.org/10.1002/cssc.201600237Taran O.P., Gromov N.V., Parmon V.N. // Sustainable Catalysis for Biorefineries / eds. Frusteri, F., Aranda, D. Bonura, G. The Royal Society of Chemistry. 2018. P. 25–64. https://doi.org/10.1039/9781788013567-00025.Taran O.P., Gromov N.V., Parmon V.N. // Sustainable Catalysis for Biorefineries / eds. Frusteri, F., Aranda, D. Bonura, G. The Royal Society of Chemistry. 2018. P. 25–64. https://doi.org/10.1039/9781788013567-00025.Luo H., Klein I. M., Jiang Y., Zhu H., Liu B., Kenttämaa H. I.Abu-Omar M. M. // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2016. V. 4. №. 4. P. 2316–2322. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b01776Luo H., Klein I. M., Jiang Y., Zhu H., Liu B., Kenttämaa H. I.Abu-Omar M. M. // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2016. V. 4. №. 4. P. 2316–2322. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b01776Chikunov A.S., Shashkov M.V., Pestunov A.V., Kazachenko A.S., Mishenko T.I., Taran O.P. // Journal of Siberian Federal University-Chemistry. 2018. V. 11. №. 1. P. 131–150. https://doi.org/10.17516/1998-2836-0064Chikunov A.S., Shashkov M.V., Pestunov A.V., Kazachenko A.S., Mishenko T.I., Taran O.P. // Journal of Siberian Federal University-Chemistry. 2018. V. 11. №. 1. P. 131–150. https://doi.org/10.17516/1998-2836-0064Smirnov A.A., Khromova S.A., Ermakov D.Y., Bulavchenko O.A., Saraev A.A., Aleksandrov P.V., Kaichev V.V., Yakovlev V.A. // Applied Catalysis A: General. 2016. V. 514. P. 224–234. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.01.025Smirnov A.A., Khromova S.A., Ermakov D.Y., Bulavchenko O.A., Saraev A.A., Aleksandrov P.V., Kaichev V.V., Yakovlev V.A. // Applied Catalysis A: General. 2016. V. 514. P. 224–234. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.01.025Song Y., Seo G., Ihm S.-K. // Applied Catalysis A: General. 1992. V. 83. I. 1. P. 75–86. https://doi.org/10.1016/0926-860X(92)80027-ASong Y., Seo G., Ihm S.-K. // Applied Catalysis A: General. 1992. V. 83. I. 1. P. 75–86. https://doi.org/10.1016/0926-860X(92)80027-AТерехова Е.Н., Гуляева Т.И., Тренихин М.В., Муромцев И.В., Непомнящий А.А., Бельская О.Б. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 2. С. 260–268. https://doi.org/10.7868/s0453881118020156Терехова Е.Н., Гуляева Т.И., Тренихин М.В., Муромцев И.В., Непомнящий А.А., Бельская О.Б. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 2. С. 260–268. https://doi.org/10.7868/s0453881118020156Terekhova E.N., Belskaya O.B. // AIP Conference Proceedings. 2017. V.1876. 020010:1-5. https://doi.org/10.1063/1.4998830Terekhova E.N., Belskaya O.B. // AIP Conference Proceedings. 2017. V.1876. 020010:1-5. https://doi.org/10.1063/1.4998830Terekhova E.N., Belskaya O.B. // AIP Conference Proceedings. 2019. V.2141. 020014:1-6. https://doi.org/10.1063/1.5122033Terekhova E.N., Belskaya O.B. // AIP Conference Proceedings. 2019. V.2141. 020014:1-6. https://doi.org/10.1063/1.5122033Терехова Е.Н., Бельская О.Б. // Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. № 2. С. 240–247. https://doi.org/10.31857/S0044461821020122Терехова Е.Н., Бельская О.Б. // Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. № 2. С. 240–247. https://doi.org/10.31857/S0044461821020122Гордеев А.В., Водянкина О.В. // Нефтехимия. 2014. Т. 54. № 6. С. 463–470. https://doi.org/10.7868/S0028242114060045Гордеев А.В., Водянкина О.В. // Нефтехимия. 2014. Т. 54. № 6. С. 463–470. https://doi.org/10.7868/S0028242114060045Deliyannib E., Bandosza T.J. // Journal of Hazardous Materials. 2011. V. 186. P.667–674. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.11.055Deliyannib E., Bandosza T.J. // Journal of Hazardous Materials. 2011. V. 186. P.667–674. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.11.055Тамаркина Ю. В., Кучеренко В. А., Шендрик Т. Г. // Химия твердого топлива. 2014. № 4. С. 38–46. https://doi.org/10.7868/S0023117714040112Тамаркина Ю. В., Кучеренко В. А., Шендрик Т. Г. // Химия твердого топлива. 2014. № 4. С. 38–46. https://doi.org/10.7868/S0023117714040112Park J., Regalbuto J.R. // J. Colloid Interface Sci. 1995. V. 175. I. 1. P. 239–252. https://doi.org/10.1006/jcis.1995.1452Park J., Regalbuto J.R. // J. Colloid Interface Sci. 1995. V. 175. I. 1. P. 239–252. https://doi.org/10.1006/jcis.1995.1452Boehm H.P. // Carbon. 1994. V. 32. №. 5. P. 759-769. https://doi.org/10.1016/0008-6223(94)90031-0Boehm H.P. // Carbon. 1994. V. 32. №. 5. P. 759-769. https://doi.org/10.1016/0008-6223(94)90031-0Barton D.G., Soled S.L., Meitzner G.D., Fuentes G.A., Iglesia E. // J. Catal. 1999. Vol. 181. P. 57–72. https://doi.org/10.1006/jcat.1998.2269Barton D.G., Soled S.L., Meitzner G.D., Fuentes G.A., Iglesia E. // J. Catal. 1999. Vol. 181. P. 57–72. https://doi.org/10.1006/jcat.1998.2269Busto M., Benítez V.M., Vera C.R., Grau J.M., Yori J.C. // Appl. Catal. A Gen. 2008. Vol. 347. P. 117–125. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.06.003Busto M., Benítez V.M., Vera C.R., Grau J.M., Yori J.C. // Appl. Catal. A Gen. 2008. Vol. 347. P. 117–125. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2008.06.003Cortés J.C., Rodríguez C., Molina R., Moreno S. // Fuel. 2021. V. 295. Р. 120612. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120612Cortés J.C., Rodríguez C., Molina R., Moreno S. // Fuel. 2021. V. 295. Р. 120612. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120612Jina Sh., Xiao Z., Li Ch., Chen X., Wang L., Xing J., Li W., Liang Ch. // Catal. Today. 2014. V. 234. P. 125–132. https://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2014.02.014Jina Sh., Xiao Z., Li Ch., Chen X., Wang L., Xing J., Li W., Liang Ch. // Catal. Today. 2014. V. 234. P. 125–132. https://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2014.02.014Fang H., Zheng J., Luo X., Du J., Roldan A., Leoni S., Yuan Y. // Appl. Cat. A: 2017. V. 529. P. 20–31. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.10.011Fang H., Zheng J., Luo X., Du J., Roldan A., Leoni S., Yuan Y. // Appl. Cat. A: 2017. V. 529. P. 20–31. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.10.011Ramı́rez J., Gutiérrez-Alejandre A. // Catalysis Today. 1998. V. 43. I. 1–2. P. 123–133. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00141-2Ramı́rez J., Gutiérrez-Alejandre A. // Catalysis Today. 1998. V. 43. I. 1–2. P. 123–133. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00141-2Zuo D., Vrinat M., Nie H., Maugé F., Shi Y., Lacroix M., Li D. // Catalysis Today. 2004. V. 93–95. P. 751–760. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2004.06.078Zuo D., Vrinat M., Nie H., Maugé F., Shi Y., Lacroix M., Li D. // Catalysis Today. 2004. V. 93–95. P. 751–760. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2004.06.078Das D.D., Schnitzer M.I., Monreal C.M., Mayer P. // Bioresource Technology. 2009. V. 100. I. 24. P. 6524–6532. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.06.104Das D.D., Schnitzer M.I., Monreal C.M., Mayer P. // Bioresource Technology. 2009. V. 100. I. 24. P. 6524–6532. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.06.104Kim K.H., Eom I.Y., Lee S.M., Choi D., Yeo H., Choi I.-G., Choi J.W. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2011. V. 92. I. 1. P. 2–9. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2011.04.002Kim K.H., Eom I.Y., Lee S.M., Choi D., Yeo H., Choi I.-G., Choi J.W. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2011. V. 92. I. 1. P. 2–9. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2011.04.002

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