catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2023-5-35-44catal-967Research ArticleКАТАЛИЗ В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИСATALYSIS IN PETROLEUM REFINING INDUSTRYГидродеоксигенация растительного масла на катализаторе Pt/WOx-Al2O3Hydrodeoxygenation of vegetable oil over the Pt/WOx-Al2O3 catalystНепомнящийА. А.NepomnyashchiyA. A.ctls@kalvis.ruЮрпаловВ. Л.YurpalovV. L.ctls@kalvis.ruБулучевскийЕ. А.BuluchevskiyE. A.ctls@kalvis.ruДроздовВ. А.DrozdovV. A.ctls@kalvis.ruГуляеваТ. И.GulyaevaT. I.ctls@kalvis.ruМироненкоР. М.MironenkoR. M.ctls@kalvis.ruЛавреновА. В.LavrenovA. V.ctls@kalvis.ruЦентр новых химических технологий ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН, ОмскРоссияCenter of New Chemical Technologies BIC SB RAS, OmskRussian Federation2023021020232353544Copyright © LLC "KALVIS", 20232023LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/967

Изучено влияние содержания оксида вольфрама в носителе катализаторов 0,5 % Pt/WOx-Al2O3 на их кислотность, дисперсность нанесенной платины, а также каталитические свойства в процессе гидродеоксигенации подсолнечного масла. Показано, что при увеличении содержания модификатора возрастает количество бренстедовских кислотных центров на его поверхности и уменьшается дисперсность нанесенной платины в готовом катализаторе. Вне зависимости от состава носителя исследованные образцы обеспечивают полное превращение подсолнечного масла в атмосфере водорода при массовой скорости подачи жидкого сырья 1 ч–1, температуре 380 °C и общем давлении 4 МПа. При этом достигается близкий к стехиометрическому выход продуктов С5+ на уровне 82–86 мас.%. Кислотные свойства системы 0,5 % Pt/WOx-Al2O3 определяют возможность получения в результате гидродеоксигенации подсолнечного масла углеводородных компонентов дизельных топлив с высоким содержанием изоалканов. Использование катализатора с номинальным содержанием вольфрама 15 мас.% WO3 приводит к доле изопарафинов на уровне до 74 % при сохранении полного превращения исходного сырья на протяжении не менее 24 ч.

The paper is devoted to the effect of chemical composition of the support on acidity and dispersion of supported platinum for 0.5 % Pt/WOx-Al2O3 catalysts as well as their activity and selectivity in hydrodeoxygenation of sunflower oil. It was found that an increase in the content of tungsten in the support is accompanied by an increase in the number of Broensted acid sites on its surface and a decrease in the dispersion of supported platinum in the final catalyst. The activity of 0.5 % Pt/WOx-Al2O3 catalysts does not depend on the composition of support and ensures complete conversion of sunflower oil in a hydrogen atmosphere at a mass flow rate of liquid raw material 1 h–1, temperature 380 °C and total pressure 4 MPa. Therewith, nearly a stoichiometric yield of liquid products С5+ at a level of 82–86 wt.% is achieved. Acidic properties of the 0.5 % Pt/WOx-Al2O3 system determine the possibility of obtaining the hydrocarbon components of diesel fuels with a high content of isoalkanes as a result of hydrodeoxygenation of sunflower oil. The use of the catalyst with the nominal content of tungsten 15 wt.% WO3 leads to the fraction of monomethylsubstituted isomers in the sum of octadecanes at a level of up to 74 % with the complete conversion of the initial feedstock retained during 24 hours.

гидродеоксигенациярастительное маслокислотностьбифункциональные катализаторыдизельное топливоhydrodeoxygenationvegetable oilaciditybifunctional catalystsdiesel fuelReferencesЯковлев В.А., Хромова С.А., Бухтияров В.И. // Успехи химии. 2011. Т. 80. № 10. С. 955—970. DOI: 10.1070/RC2011v080n10ABEH004182.Яковлев В.А., Хромова С.А., Бухтияров В.И. // Успехи химии. 2011. Т. 80. № 10. С. 955—970. DOI: 10.1070/RC2011v080n10ABEH004182.Bergthorson J.M., Thomson M.J. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2015. V. 42. P. 1393—1417. DOI: 10.1016/j.rser.2014.10.034.Bergthorson J.M., Thomson M.J. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2015. V. 42. P. 1393—1417. DOI: 10.1016/j.rser.2014.10.034.Thomas A., Matthäus B., Fiebig H.-J. Fats and Fatty Oils. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH, 2015. DOI: 10.1002/14356007.a10_173.pub2.Thomas A., Matthäus B., Fiebig H.-J. Fats and Fatty Oils. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH, 2015. DOI: 10.1002/14356007.a10_173.pub2.Othman M.F., Adam A., Najafi G., Mamat R. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2017. V. 80. P. 694—709. DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.140.Othman M.F., Adam A., Najafi G., Mamat R. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2017. V. 80. P. 694—709. DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.140.Mittelbach M. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2015. V. 117. № 11. P. 1832—1846. DOI: 10.1002/ejlt.201500125.Mittelbach M. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2015. V. 117. № 11. P. 1832—1846. DOI: 10.1002/ejlt.201500125.Kalnes T.N., McCall M.M., Shonnard D.R. Renewable diesel and jet-fuel production from fats and oils. P. 468—495. In: Thermochemical Conversion of Biomass to Liquid Fuels and Chemicals / Ed. by M. Crocker. Cambridge: Royal Socity of Chemistry, 2010. 532 p. DOI: 10.1039/9781849732260-00468.Kalnes T.N., McCall M.M., Shonnard D.R. Renewable diesel and jet-fuel production from fats and oils. P. 468—495. In: Thermochemical Conversion of Biomass to Liquid Fuels and Chemicals / Ed. by M. Crocker. Cambridge: Royal Socity of Chemistry, 2010. 532 p. DOI: 10.1039/9781849732260-00468.Veriansyah B., Han J.Y., Kim S.K., Hong S.-A., Kim Y.J., Lim J.S., Shu Y.-W., Oh S.-G., Kim J. // Fuel. 2012. V. 94. P. 578—585. DOI: 10.1016/j.fuel.2011.10.057.Veriansyah B., Han J.Y., Kim S.K., Hong S.-A., Kim Y.J., Lim J.S., Shu Y.-W., Oh S.-G., Kim J. // Fuel. 2012. V. 94. P. 578—585. DOI: 10.1016/j.fuel.2011.10.057.Šimáček P., Kubička D., Šebor G., Pospíšil M. // Fuel. 2009. V. 88. № 3. P. 456—460. DOI: 10.1016/j.fuel.2008.10.022.Šimáček P., Kubička D., Šebor G., Pospíšil M. // Fuel. 2009. V. 88. № 3. P. 456—460. DOI: 10.1016/j.fuel.2008.10.022.Chen N., Gong S., Qian E.W. // Appl. Catal. B: Environ. 2015. V. 174—175. P. 253—263. DOI: 10.1016/j.apcatb.2015.03.011.Chen N., Gong S., Qian E.W. // Appl. Catal. B: Environ. 2015. V. 174—175. P. 253—263. DOI: 10.1016/j.apcatb.2015.03.011.Liu C., Yang H., Jing Z., Xi K., Qiao C. // J. Fuel Chem. Technol. 2016. V. 44. № 10. P. 1211—1216. DOI: 10.1016/S1872-5813(16)30052-4.Liu C., Yang H., Jing Z., Xi K., Qiao C. // J. Fuel Chem. Technol. 2016. V. 44. № 10. P. 1211—1216. DOI: 10.1016/S1872-5813(16)30052-4.Alvarez-Galvan M.C., Blanco-Brieva G., Capel-Sanchez M., Morales-delaRosa S., Campos-Martin J.M., Fierro J.L.G. // Catal. Today. 2018. V. 302. P. 242—249. DOI: 10.1016/j.cattod.2017.03.031.Alvarez-Galvan M.C., Blanco-Brieva G., Capel-Sanchez M., Morales-delaRosa S., Campos-Martin J.M., Fierro J.L.G. // Catal. Today. 2018. V. 302. P. 242—249. DOI: 10.1016/j.cattod.2017.03.031.Mäki-Arvela P., Kubickova I., Snåre M., Eränen K., Murzin D.Yu. // Energy Fuels. 2007. V. 21. № 1. P. 30—41. DOI:10.1021/ef060455v.Mäki-Arvela P., Kubickova I., Snåre M., Eränen K., Murzin D.Yu. // Energy Fuels. 2007. V. 21. № 1. P. 30—41. DOI:10.1021/ef060455v.Snåre M., Kubičková I., Mäki-Arvela P., Eränen K., Murzin D.Yu. // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. V. 45. № 16. P. 5708—5715. DOI: 10.1021/ie060334i.Snåre M., Kubičková I., Mäki-Arvela P., Eränen K., Murzin D.Yu. // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. V. 45. № 16. P. 5708—5715. DOI: 10.1021/ie060334i.Gusmão J., Brodzki D., Djéga-Mariadassou G., Frety R. // Catal. Today. 1989. V. 5. № 4. P. 533—544. DOI: 10.1016/0920-5861(89)80017-3.Gusmão J., Brodzki D., Djéga-Mariadassou G., Frety R. // Catal. Today. 1989. V. 5. № 4. P. 533—544. DOI: 10.1016/0920-5861(89)80017-3.Priecel P., Kubička D., Čapek L., Bastl Z., Ryšánek P. // Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 397. № 1—2. P. 127—137. DOI: 10.1016/j.apcata.2011.02.022.Priecel P., Kubička D., Čapek L., Bastl Z., Ryšánek P. // Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 397. № 1—2. P. 127—137. DOI: 10.1016/j.apcata.2011.02.022.Yakovlev V.A., Khromova S.A., Sherstyuk O.V., Dundich V.O., Ermakov D.Yu., Novopashina V.M., Lebedev M.Yu., Bulavchenko O., Parmon V.N. // Catal. Today. 2009. V. 144. № 3—4. P. 362—366. DOI: 10.1016/j.cattod.2009.03.002.Yakovlev V.A., Khromova S.A., Sherstyuk O.V., Dundich V.O., Ermakov D.Yu., Novopashina V.M., Lebedev M.Yu., Bulavchenko O., Parmon V.N. // Catal. Today. 2009. V. 144. № 3—4. P. 362—366. DOI: 10.1016/j.cattod.2009.03.002.Li D., Nishijima A., Morris D.E. // J. Catal. 1999. V. 182. № 2. P. 339—348. DOI: 10.1006/jcat.1998.2326.Li D., Nishijima A., Morris D.E. // J. Catal. 1999. V. 182. № 2. P. 339—348. DOI: 10.1006/jcat.1998.2326.Welters W.J.J., Vorbeck G., Zandbergen H.W., van de Ven L.J.M., van Oers E.M., de Haan J.W., de Beer V.H.J., van Santen R.A. // J. Catal. 1996. V. 161. № 2. P. 819—828. DOI: 10.1006/jcat.1996.0245.Welters W.J.J., Vorbeck G., Zandbergen H.W., van de Ven L.J.M., van Oers E.M., de Haan J.W., de Beer V.H.J., van Santen R.A. // J. Catal. 1996. V. 161. № 2. P. 819—828. DOI: 10.1006/jcat.1996.0245.Kubička D., Bejblová M., Vlk J. // Top. Catal. 2010. V. 53. № 3—4. P. 168—178. DOI: 10.1007/s11244-009-9421-z.Kubička D., Bejblová M., Vlk J. // Top. Catal. 2010. V. 53. № 3—4. P. 168—178. DOI: 10.1007/s11244-009-9421-z.Lee S.-P., Ramli A. // Chem. Central J. 2013. V. 7. № 1. 149. DOI: 10.1186/1752-153X-7-149.Lee S.-P., Ramli A. // Chem. Central J. 2013. V. 7. № 1. 149. DOI: 10.1186/1752-153X-7-149.Herskowitz M., Landau M.V., Reizner Y., Berger D. // Fuel. 2013. V. 111. P. 157—164. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.04.044.Herskowitz M., Landau M.V., Reizner Y., Berger D. // Fuel. 2013. V. 111. P. 157—164. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.04.044.Федорова Е.Д., Казаков М.О., Булучевский Е.А., Лавренов А.В. // Химия в интересах устойч. разв. 2016. Т. 24. № 1. С. 69—76. DOI: 10.15372/KhUR20160110.Федорова Е.Д., Казаков М.О., Булучевский Е.А., Лавренов А.В. // Химия в интересах устойч. разв. 2016. Т. 24. № 1. С. 69—76. DOI: 10.15372/KhUR20160110.Федорова Е.Д., Булучевский Е.А., Лавренов А.В., Леонтьева Н.Н., Гуляева Т.И., Шилова А.В. // Химия в интересах устойч. разв. 2014. Т. 22. № 6. С. 553—559.Федорова Е.Д., Булучевский Е.А., Лавренов А.В., Леонтьева Н.Н., Гуляева Т.И., Шилова А.В. // Химия в интересах устойч. разв. 2014. Т. 22. № 6. С. 553—559.Федорова Е.Д., Казаков М.О., Лавренов А.В., Буяльская К.С., Леонтьева Н.Н., Гуляева Т.И., Шилова А.В. // Химия в интересах устойч. разв. 2013. Т. 21. № 1. С. 115—122.Федорова Е.Д., Казаков М.О., Лавренов А.В., Буяльская К.С., Леонтьева Н.Н., Гуляева Т.И., Шилова А.В. // Химия в интересах устойч. разв. 2013. Т. 21. № 1. С. 115—122.Булучевский Е.А., Федорова Е.Д., Лавренов А.В., Журавлева М.В. // Катализ в пром-ти. 2017. № 6. С. 469—476. DOI:10.18412/1816-0387-2017-6-469-476.Булучевский Е.А., Федорова Е.Д., Лавренов А.В., Журавлева М.В. // Катализ в пром-ти. 2017. № 6. С. 469—476. DOI:10.18412/1816-0387-2017-6-469-476.Лавренов А.В., Булучевский Е.А., Карпова Т.Р., Моисеенко М.А., Михайлова М.С., Чумаченко Ю.А., Скорплюк А.А., Гуляева Т.И., Арбузов А.Б., Леонтьева Н.Н., Дроздов В.А. // Химия в интересах устойч. разв. 2011. Т. 19. № 1. С. 87—95.Лавренов А.В., Булучевский Е.А., Карпова Т.Р., Моисеенко М.А., Михайлова М.С., Чумаченко Ю.А., Скорплюк А.А., Гуляева Т.И., Арбузов А.Б., Леонтьева Н.Н., Дроздов В.А. // Химия в интересах устойч. разв. 2011. Т. 19. № 1. С. 87—95.Юрпалов В.Л., Федорова Е.Д., Дроздов В.А., Лавренов А.В. // Кинетика и катализ. 2016. Т. 57. № 4. С. 548—553. DOI:10.7868/S0453881116040183.Юрпалов В.Л., Федорова Е.Д., Дроздов В.А., Лавренов А.В. // Кинетика и катализ. 2016. Т. 57. № 4. С. 548—553. DOI:10.7868/S0453881116040183.Юрпалов В.Л., Дроздов В.А., Федорова Е.Д., Лавренов А.В. // Химия в интересах устойч. разв. 2015. Т. 23. № 6. С. 653—660. DOI: 10.15372/KhUR20150604.Юрпалов В.Л., Дроздов В.А., Федорова Е.Д., Лавренов А.В. // Химия в интересах устойч. разв. 2015. Т. 23. № 6. С. 653—660. DOI: 10.15372/KhUR20150604.Janampelli S., Darbha S. // Catal. Today. 2018. V. 309. P. 219—226. DOI: 10.1016/j.cattod.2017.06.030.Janampelli S., Darbha S. // Catal. Today. 2018. V. 309. P. 219—226. DOI: 10.1016/j.cattod.2017.06.030.Janampelli S., Darbha S. // Mol. Catal. 2018. V. 451. P. 125—134. DOI: 10.1016/j.mcat.2017.11.029.Janampelli S., Darbha S. // Mol. Catal. 2018. V. 451. P. 125—134. DOI: 10.1016/j.mcat.2017.11.029.Непомнящий А.А., Булучевский Е.А., Лавренов А.В., Юрпалов В.Л., Гуляева Т.И., Леонтьева Н.Н., Талзи В.П. // Журн. прикл. химии. 2017. Т. 90. № 12. С. 1613—1622.Непомнящий А.А., Булучевский Е.А., Лавренов А.В., Юрпалов В.Л., Гуляева Т.И., Леонтьева Н.Н., Талзи В.П. // Журн. прикл. химии. 2017. Т. 90. № 12. С. 1613—1622.Lambert J.-F., Marceau E., Shelimov B., Lehman J., Le Bel de Penguilly V., Carrier X., Boujday S., Pernot H., Che M. // 12th International Congress on Catalysis / Ed. by A. Corma, F.V. Melo, S. Mendioroz, J.L.G. Fierro. Amsterdam: Elsevier, 2000. P. 1043—1048 (Studies in Surface Science and Catalysis; Vol. 130B).Lambert J.-F., Marceau E., Shelimov B., Lehman J., Le Bel de Penguilly V., Carrier X., Boujday S., Pernot H., Che M. // 12th International Congress on Catalysis / Ed. by A. Corma, F.V. Melo, S. Mendioroz, J.L.G. Fierro. Amsterdam: Elsevier, 2000. P. 1043—1048 (Studies in Surface Science and Catalysis; Vol. 130B).

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