catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-90Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISМАГНИЙСОДЕРЖАЩИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ БИОНЕФТИMagnesium-containing catalysts for the decarboxylation of bio-oilХромоваС. А.KhromovaS. A.

канд. хим. наук, науч.сотрудник института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Тел.: (383) 326-96-52

СмирновА. А.SmirnovA. A.

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

asmirnov@catalysis.ruСелищеваС. А.SelishchevaS. A.

аспирант, мл. науч. сотрудник того же института. Тел.: (383) 326-96-55

svetlana@catalysis.ruКукушкинР. Г.KukushkinR. G.

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

roman@catalysis.ruДундичВ. О.DundichV. O.

аспирант, мл. науч. сотрудник того же института. Тел.: (383) 326-96-55

dundich@catalysis.ruТрусовЛ. И.TrusovL. I.

д-р. техн. наук, проф., ген. директор ООО «Ассоциация “АСПЕКТ”». Тел.: (495) 434-80-91

trusov@bk.ruЯковлевВ. А.YakovlevV. A.

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

yakovlev@catalysis.ruИнститут катализа СО РАН, г. Новосибирск Новосибирский государственный университетRussian FederationИнститут катализа СО РАН, г. НовосибирскRussian FederationООО «Ассоциация “АСПЕКТ”», г. МоскваRussian Federation201324112014025261Copyright © LLC "KALVIS", 20142014LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/90

В настоящее время одним из перспективных методов переработки возобновляемого сырья является пиролиз, позволяющий получать жидкие органические продукты (бионефть) из биомассы. Для получения из бионефти продуктов топливного назначения необходимо ее предварительное облагораживание. Целесообразно проводить этот процесс в две стадии, первая из которых, декарбоксилирование, позволяет снизить агрессивность (кислотность) сырья и потребление водорода на второй стадии. Для декарбоксилирования обычно используют катализаторы на основе благородных металлов. Есть также примеры применения более дешевых катализа торов на основе оксидов щелочноземельных металлов, однако их недостаточная стабильность является существенной проблемой. В настоящей работе исследованы активность катализаторов на основе MgO в реакции декарбоксилирования модельного соединения бионефти – пентановой кислоты, а также влияние модифицирующих добавок на стабильность магнийсодержащих катализаторов. Процесс проводили в инертной атмосфере при температуре 350 °С и давлении 0,50 МПа. Показано, что при увеличении температуры прокалки MgO до 1200 °С, а также при введении стабилизирующих добавок (Al2O3, SiO2 и ZrO2) дезактивация происходит главным образом за счет образования карбонатов, а не растворимых солей магния, в связи с чем такие катализаторы более перспективны с точки зрения возможности регенерации.

Today one of the most promising methods for processing of renewable raw feed is pyrolysis, which allow to obtain a liquid organic products (bio-oil) from biomass. To produce а biodiesel fuel the preliminary elevation of biomass is necessary. It is advisable to carry out the process in two stages, the first of which, decarboxylation reduces aggressiveness (acidity) of the feed and the consumption of hydrogen in the second stage. A catalysts based on a noble metals usually are used for decarboxylation. There are also examples of the use of cheaper catalysts based on alkaline earth metals oxides but their lack of stability is a significant problem. We have investigated the activity of catalysts based on MgO in the decarboxylation reaction of biodiesel model compound (pentanoic acid) and the effect of modifying additives on the stability of magnesium-containing catalysts. The process was carried out under an inert atmosphere at a temperature of 350 °С and a pressure of 0,50 MPa. It is shown if to increase the MgO calcination temperature up to 1200 °C and to introduce the stabilizing additives (Al2O3, SiO2 and ZrO2) than deactivation is mainly due to the formation of carbonates and insoluble salts of magnesium, due to which these catalysts are more promising in terms of the possibility of regeneration.

декарбоксилированиебионефтьпентановая кислотамагнийсодержащие катализаторыосновные оксидыстабильностьдезактивацияdecarboxylationbio-oilpentanoic acidmagnesium- containing catalystsbasic oxidesstability and decontaminationReferencesDe Miguel Mercader, F. Groeneveld, M.J., Kersten S.R.A., Venderbosch R.H., Hogendoorn J.A. // Fuel. 2010. Vol. 89. Р. 2829.De Miguel Mercader, F. Groeneveld, M.J., Kersten S.R.A., Venderbosch R.H., Hogendoorn J.A. // Fuel. 2010. Vol. 89. Р. 2829.Gayubo A.G., Valle B., Aguayo A.T., Olazar M., Bilbao J. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2010. Vol. 85 Р. 132.Gayubo A.G., Valle B., Aguayo A.T., Olazar M., Bilbao J. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2010. Vol. 85 Р. 132.Zhang Q., Chang J., Wang T., Xu Y. // Energy Conversion and Management. 2007. Vol. 48. Р. 87.Zhang Q., Chang J., Wang T., Xu Y. // Energy Conversion and Management. 2007. Vol. 48. Р. 87.Ardiyanti A.R., Khromova S.A., Venderbosch R.H., Yakovlev V.A., Heeres H.J. // Applied Catalysis B: Environmental, 2012. Vol. 117—118. Р. 105.Ardiyanti A.R., Khromova S.A., Venderbosch R.H., Yakovlev V.A., Heeres H.J. // Applied Catalysis B: Environmental, 2012. Vol. 117—118. Р. 105.Pat. 244343A USA (Brevoord et al., 2007).Pat. 244343A USA (Brevoord et al., 2007).Mekhemer G.A.H., Halawy S.A., Mohamed M.A., Zaki M.I. //Journal of Catalysis. 2005. Vol. 230. Р. 109.Mekhemer G.A.H., Halawy S.A., Mohamed M.A., Zaki M.I. //Journal of Catalysis. 2005. Vol. 230. Р. 109.Pat. 3391191A1 US (Velde, 1968).Pat. 3391191A1 US (Velde, 1968).Pat. 834273A GB (Chesrown et al., 1956).Pat. 834273A GB (Chesrown et al., 1956).Pat. 836205A GB (Christensen et al., 1956).Pat. 836205A GB (Christensen et al., 1956).Pat. 06075689 EP (Brevoord et al., 2006).Pat. 06075689 EP (Brevoord et al., 2006).Pat. 3660491A1 US (Thigpen et al., 1972).Pat. 3660491A1 US (Thigpen et al., 1972).Zhang A., Ma, Q., Wang K., Liu X., Shuler P., Tang Y. // Appl. Catal. A. 2006. Vol. 303. Р. 103.Zhang A., Ma, Q., Wang K., Liu X., Shuler P., Tang Y. // Appl. Catal. A. 2006. Vol. 303. Р. 103.Randery S.D., Warren J.S., Dooley K.M. // Appl. Catal. A. 2002. Vol. 226. P. 265.Randery S.D., Warren J.S., Dooley K.M. // Appl. Catal. A. 2002. Vol. 226. P. 265.Dooley K.M., Bhat A.K., Plaisance C.P., Roy A.D. // Appl. Catal. A. 2007. Vol. 320. Р. 122.Dooley K.M., Bhat A.K., Plaisance C.P., Roy A.D. // Appl. Catal. A. 2007. Vol. 320. Р. 122.Nagashima O., Sato S., Takahashi R., Sodesawa T. // Journal of Molecular Catalysis A. 2005. Vol. 227. Р. 231.Nagashima O., Sato S., Takahashi R., Sodesawa T. // Journal of Molecular Catalysis A. 2005. Vol. 227. Р. 231.Glinski M., Koziol A., Lomot D., Kaszkur Z. // Appl. Catal. A. 2007. Vol. 323. Р. 77.Glinski M., Koziol A., Lomot D., Kaszkur Z. // Appl. Catal. A. 2007. Vol. 323. Р. 77.Mäki-Arvela P., Snåre M., Eränen K., Myllyoja J., Murzin D.Y. // Fuel. 2008. Vol. 87. Р. 3543.Mäki-Arvela P., Snåre M., Eränen K., Myllyoja J., Murzin D.Y. // Fuel. 2008. Vol. 87. Р. 3543.Ping E.W., Pierson J., Wallace R., Miller J.T., Fuller T.F., Jones C.W. // Applied Catalysis A: General. 2011. Vol. 396. Р. 85.Ping E.W., Pierson J., Wallace R., Miller J.T., Fuller T.F., Jones C.W. // Applied Catalysis A: General. 2011. Vol. 396. Р. 85.Simakova I., Simakova O., Mäki-Arvela P., Murzin D.Y. // Catalysis Today. 2010. Vol. 150. Р. 28.Simakova I., Simakova O., Mäki-Arvela P., Murzin D.Y. // Catalysis Today. 2010. Vol. 150. Р. 28.Snåre M., Kubičková I., Mäki-Arvela P., Eränen K., Wärnå J., Murzin D.Y. // Chemical Engineering Journal. 2007. Vol. 134. Р. 29.Snåre M., Kubičková I., Mäki-Arvela P., Eränen K., Wärnå J., Murzin D.Y. // Chemical Engineering Journal. 2007. Vol. 134. Р. 29.Kubičková I., Snåre M., Eränen K., Mäki-Arvela P., Murzin D.Yu. // Catal. Today. 2005. Vol. 106. Р. 197.Kubičková I., Snåre M., Eränen K., Mäki-Arvela P., Murzin D.Yu. // Catal. Today. 2005. Vol. 106. Р. 197.Kubičková I., Snåre M., Eränen K., Mäki-Arvela P., Murzin D.Yu. // Chemical Engineering Journal. 2007. Vol. 134. Р. 29.Kubičková I., Snåre M., Eränen K., Mäki-Arvela P., Murzin D.Yu. // Chemical Engineering Journal. 2007. Vol. 134. Р. 29.Scofield J.H. // J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1976. Vol. 8. Р. 129.Scofield J.H. // J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1976. Vol. 8. Р. 129.Parida K., Das J. // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2000. Vol. 151. Р. 185.Parida K., Das J. // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2000. Vol. 151. Р. 185.Химическая энциклопедия: В 5 т.: Т. 1 / Редкол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. М.: Большая Российская энцикл., 1999. C. 56.Химическая энциклопедия: В 5 т.: Т. 1 / Редкол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. М.: Большая Российская энцикл., 1999. C. 56.Химическая энциклопедия: В 5 т.: Т. 5 / Редкол.: Зефиров Н.С. (гл. ред.) и др. М.: Сов. энцикл., 1988.Химическая энциклопедия: В 5 т.: Т. 5 / Редкол.: Зефиров Н.С. (гл. ред.) и др. М.: Сов. энцикл., 1988.C. 667.C. 667.Khassin A.A., Yurieva T.M., Kaichev V.V., Bukhtiyarov V.I., Budneva A.A., Paukshtis E.A., Parmon V.N. // J. Mol. Catal. A. 2001. Vol. 175. Р. 189.Khassin A.A., Yurieva T.M., Kaichev V.V., Bukhtiyarov V.I., Budneva A.A., Paukshtis E.A., Parmon V.N. // J. Mol. Catal. A. 2001. Vol. 175. Р. 189.Khairallah F., Glisenti A. // J. Mol. Catal. A. 2007. Vol. 274. Р. 137.Khairallah F., Glisenti A. // J. Mol. Catal. A. 2007. Vol. 274. Р. 137.Позин М.Е. Технология минеральных солей. 4-е изд. Ч. 1. Л., 1974. С. 263.Позин М.Е. Технология минеральных солей. 4-е изд. Ч. 1. Л., 1974. С. 263.Smith D.K., Cline C.F. // J. Amer. Ceram. Soc. 1962. Vol. 45. Р. 249.Smith D.K., Cline C.F. // J. Amer. Ceram. Soc. 1962. Vol. 45. Р. 249.Сухаревский Б.Я., Алапин Б.Г., Гавриш А.М. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1965. Т. 1,Сухаревский Б.Я., Алапин Б.Г., Гавриш А.М. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1965. Т. 1,№ 9. С. 1537.№ 9. С. 1537.Иванова А.С. // Кинетика и катализ. 2001. Т. 42, № 3. С. 394.Иванова А.С. // Кинетика и катализ. 2001. Т. 42, № 3. С. 394.

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