catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-888Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYГазофазная конверсия глицерина на смешанных металл-оксидных катализаторахGas-phase conversion of glycerol over mixed metal oxide catalystsВ.СупрунSuprunW.ctls@kalvis.ruПаппХ.PappH.ctls@kalvis.ruИнститут технической химии, Лейпцигский университетГерманияInstitut für Technische Chemie, Universität LeipzigGermany20113003202301713Copyright © LLC "KALVIS", 20232023LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/888

В работе синтезирован и охарактеризован ряд алюмофосфатных катализаторов на основе оксидов металлов (Ce, Cu, Fe, Mn, Mo, V и W) нанесенных на χ-Al2O3 при постоянном соотношении M : Al = 1 : 10 и PO4: Al = 1:12. Катализаторы исследованы методом низкотемпературной адсорбции азота, XRD и NH3–TPD-анализом. Каталитическая активность контактов исследована в процессе газофазной дегидратации водного раствора глицерина в проточном реакторе при 280 °С. Установлено, что активность катализаторов в конверсии глицерина и селективность образования продуктов зависит от их общей кислотности и типа оксида металла переменной валентности. Наилучшей селективностью к образованию акролеина обладают W- и Mo–APO-контакты (52–28 %). Cr-, Mn- и W- оксидсодержащие катализаторы способствуют образованию фенола, а также вызывают деструктивный распад глицерина до ацетальдегида и COx. Контакты, содержащие оксиды V и Fe, способствуют конверсии глицерина в аллиловый спирт. Все исследованные катализаторы показали хорошую стабильность в течение более 100 ч работы. Полученные результаты могут быть использованы при целевом выборе селективного катализатора для парофазной дегидратации или окислительной конверсии глицерина в акрилатные мономеры.

A series of aluminophosphates (APO) catalysts with Ce, Cu, Cr, Fe, Mn, Mo, V and W oxide loading at a constant ratio M : Al = 1 : 10 and PO4 : Al = 1 : 12 were prepared and characterized by N2 physisorption, XRD and NH3-TPD. Gas-phase dehydration of glycerol to produce acrolein and acetol was investigated at 280 °C in presence of water. Conversion and product distribution depended on the intrinsic acidity and the type of transition metal oxide. Best selectivity to acrolein (52–58 %) was obtained for W- und Mo-APO catalysts. Cr-, Mn- and W-oxide containing catalysts enhanced the formation of phenol, acetaldehyde and COx. The catalysts containing V- and Fe-oxide promoted the formation of allyl alcohol. All catalysts showed long term stability, which can be attributed to the redox ability of the metal oxides that enhances the removal of coke deposits. The investigated catalyst a specially W-APO and Mo-APO can be recommended for further controlled trials on a pilot plant for selective conversion of water solution of glycerol acrolein and/or acetol.

оксиды переходных металловглицериндегидридратацияAl2O3-PO4transition metal oxideglyceroldehydration Al2O3-PO4ReferencesZheng Y., Chen X., and Shen, Y. // Chem. Rev. 2008. Vol. 108. P. 5253.Zheng Y., Chen X., and Shen, Y. // Chem. Rev. 2008. Vol. 108. P. 5253.Tsukuda E., Sato S. et al. // Catal. Commun. 2007. Vol. 8. P. 1349.Tsukuda E., Sato S. et al. // Catal. Commun. 2007. Vol. 8. P. 1349.Chai S.H., Wang H. P. et al. // Green Chem. 2007. Vol. 9. P. 1130.Chai S.H., Wang H. P. et al. // Green Chem. 2007. Vol. 9. P. 1130.Atia H., Armbruster U., and Martin A. // J. Catal. 2008. Vol. 258. P. 71.Atia H., Armbruster U., and Martin A. // J. Catal. 2008. Vol. 258. P. 71.Jia C. J., Liu Y., Schmidt. W. and Schueth F. // J. Catal. 2010. V. 269. P. 71.Jia C. J., Liu Y., Schmidt. W. and Schueth F. // J. Catal. 2010. V. 269. P. 71.Ulgen A. and Hoelderich W. // Catal. Lett. 2009. Vol. 31. P. 122.Ulgen A. and Hoelderich W. // Catal. Lett. 2009. Vol. 31. P. 122.Suprun W., Lutecki M., Haber T. and Papp H. // J. Molec. Catal., A. 2009. Vol. 309. P. 71.Suprun W., Lutecki M., Haber T. and Papp H. // J. Molec. Catal., A. 2009. Vol. 309. P. 71.Bautista F. M., Campelo J. M. et al. // Appl. Catal., A/ 2003. Vol. 24. P. 93.Bautista F. M., Campelo J. M. et al. // Appl. Catal., A/ 2003. Vol. 24. P. 93.Tanabe K., Misono M., Ono Y. and Hattor, H. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1989. Vol. 51. P. 5.Tanabe K., Misono M., Ono Y. and Hattor, H. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1989. Vol. 51. P. 5.Wang F., Dubois J.L., and UedaW. // J. Catal. 2009. Vol. 268. P. 260.Wang F., Dubois J.L., and UedaW. // J. Catal. 2009. Vol. 268. P. 260.Sato S., Takahashi R., Kobune M. and Gotoh H. // Appl. Catal., A. 2009. Vol. 356. P. 57.Sato S., Takahashi R., Kobune M. and Gotoh H. // Appl. Catal., A. 2009. Vol. 356. P. 57.Miller I.J. and Saunders E.R. // Fuel. 1987. Vol. 66. P. 130.Miller I.J. and Saunders E.R. // Fuel. 1987. Vol. 66. P. 130.Diez V.K., Apestequila C.R. and Di Cosiomo J.I. // J. Catal. 2003. Vol. 215. P. 220.Diez V.K., Apestequila C.R. and Di Cosiomo J.I. // J. Catal. 2003. Vol. 215. P. 220.Chai S.H., Wang H.P., Liang Y. and Xu B-Q. // J. Catal. 2007. Vol. 250. P. 342.Chai S.H., Wang H.P., Liang Y. and Xu B-Q. // J. Catal. 2007. Vol. 250. P. 342.Suprun W., Gläser R. and Papp H. // DGMK-Conference, “Conversion of Biomass” (Gelsenkirchen, Germany, 10-12 Mai, 2010). P. 307.Suprun W., Gläser R. and Papp H. // DGMK-Conference, “Conversion of Biomass” (Gelsenkirchen, Germany, 10-12 Mai, 2010). P. 307.Jani M.J., Macht J., Iglesia E. and Neurock M. // J. Phys. Chem. C. 2009. Vol. 113. P. 1872.Jani M.J., Macht J., Iglesia E. and Neurock M. // J. Phys. Chem. C. 2009. Vol. 113. P. 1872.Kinage A.K., Upare P.P. et al. // Catal. Comun. 2010. Vol. 11. P. 620.Kinage A.K., Upare P.P. et al. // Catal. Comun. 2010. Vol. 11. P. 620.Liu S.Y., Zhou et al. // ChemSusChem. 2008. Vol. 1. P. 578.Liu S.Y., Zhou et al. // ChemSusChem. 2008. Vol. 1. P. 578.Sato S., Akiyama M. et al. // Appl. Cat. A. 2008. Vol. 347. P. 186.Sato S., Akiyama M. et al. // Appl. Cat. A. 2008. Vol. 347. P. 186.

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