Исследование влияния кратности циркуляции газа на образование алкенов С5–С18 в синтезе Фишера–Тропша

Изучен процесс получения алкенов С₅–С₁₈ на цеолитсодержащем катализаторе Сo-Al₂O₃ /SiO₂ /ZSM-5/Al₂O₃ в проточном и проточно-циркуляционном режимах работы при температуре 250 °С, давлении 2,0 МПа, объемной скорости газа (ОСГ) 1000 ч^–1, соотношении Н₂ /СО = 1,70 в исходном газе и кратности циркуляции 4, 8 и 16. Определено, что показатели процесса (селективность и производительность по углеводородам С₅₊) проходят через максимум при кратности циркуляции 8. Применение циркуляции газа в сравнении с проточным режимом синтеза позволяет регулировать состав продуктов. Увеличение кратности циркуляции в интервале 4–16 ведет к росту доли образующихся алкенов С₅–С₂₀ от 53,9 до 65,7 мас.%. Применение цеолитсодержащего катализатора интенсифицирует образование алкенов С₈–С₁₂ по сравнению с катализатором Сo-Al₂O₃ /SiO₂ в 3,3 раза – их содержание возрастает с 13,5 до 44,2 мас.% при аналогичных значениях кратности циркуляции, давлении и соотношении Н₂ /СО = 1,70 в исходном газе. Обнаружено, что по мере увеличения кратности циркуляции скорость дезактивации цеолитсодержащего катализатора уменьшается, что может быть вызвано уменьшением парциального давления воды в реакционном объеме.

1. Голубь Ф.С., Болотов В.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2020. Т. 20. № 6. С. 433-455. DOI: 10.18412/1816-0387-2020-6-433-455

2. Голубь Ф.С., Болотов В.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2020. Т. 20. № 6. С. 456-472. DOI: 10.18412/1816-0387-2020-6-456-472

3. Blay V., Louis B., Miravalles R., Yokoi T., Peccatiello K.A., Clough M., Yilmaz B. // ACS Catalysis. 2017. V. 7. № 10. Р. 6542-6566. DOI: 10.1021/acscatal.7b02011

4. Alsudani F.T., Saeed A.N., Ali N.S., Majdi H.S., Salih H.G., Albayati T.M., Cata Saady N.M., Shakor Z.M. // Methane. 2023. V. 2. № 1. Р. 24-43. DOI: 10.3390/methane2010002

5. Kim K.J., Kim K.Y., Rhim G.B., Youn M.H., Lee Y.L., Chun D.H., Roh H. // Chemical Engineering Journal. 2023. V. 468. Р. 143632. DOI: 10.1016/j.cej.2023.143632

6. Sineva L., Mordkovich V., Asalieva E., Smirnova V. // Reactions. 2023. V. 4. № 3. Р. 359-380. DOI: 10.3390/reactions4030022

7. Gholami Z., Gholami F., Tišler Z., Hubáček J., Tomas M., Bačiak M., Vakili M. // Catalysts. 2022. V. 12. № 2. Р. 174. DOI: 10.3390/catal12020174

8. An Y., Lin T., Yu F., Yang Y., Zhong L., Wu M., Sun Y. // Science China Chemistry. 2017. V. 60. Р. 887-903. DOI: 10.1007/s11426-016-0464-1

9. Ma Z., Ma H., Zhang H., Wu X., Qian W., Sun Q., Ying W. // ACS omega. 2021. V. 6. № 7. Р. 4968-4976. DOI: 10.1021/acsomega.0c06008

10. Jeske K., Kizilkaya A. C., López-Luque I., Pfänder N., Bartsch M., Concepción P., Prieto G. // ACS catalysis. 2021. V. 11. № 8. Р. 4784-4798. DOI: 10.1021/acscatal.0c05027

11. Gogate M. R. // Petroleum Science and Technology. 2019. V. 37. № 5. Р. 559-565. DOI: 10.1080/10916466.2018.1555589

12. Ye M., Tian P., Liu Z. // Engineering. 2021. V. 7. № 1. Р. 17-21. DOI: 10.1016/j.eng.2020.12.001

13. Shiba N. C., Liu X., Yao Y. // Fuel Processing Technology. 2022. V. 238. Р. 107489. DOI: 10.1016/j.fuproc.2022.107489

14. Gao Y., Shao L., Yang S., Hu J., Zhao S., Dang J., Wang W., Yan X., Yang P. // Catalysis Communications. 2023. V. 181. Р. 106720. DOI: 10.1016/j.catcom.2023.106720

15. Pan X., Jiao F., Miao D., Bao X. // Chemical Reviews. 2021. V. 121. № 11. Р. 6588-6609. DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c01012

16. Wang S., Wang P., Shi D., He S., Zhang L., Yan W., Qin Z., Li J., Dong M., Wang J., Olsbye U., Fan W. // ACS Catalysis. 2020. V. 10. № 3. Р. 2046-2059. DOI: 10.1021/acscatal.9b04629

17. Jiao F., Bai B., Li G., Pan X., Ye Y., Qu S., Xu C., Xiao J., Jia Z., Liu W., Peng T., Ding Y., Liu C., Li J., Bao X. // Science. 2023. V. 380. № 6646. Р. 727-730. DOI: 10.1126/science.adg2491

18. Yakovenko R.E., Savost'yanov A.P., Narochniy G.B., Soromotin V.N., Zubkov I.N., Papeta O.P., Svetogorov R.D., Mitchenko S.A. // Catalysis Science & Technology. 2020. V. 10. № 22. Р. 7613-7629. DOI: 10.1039/D0CY00975J

19. Яковенко Р.Е., Бакун В.Г., Зубков И.Н., Папета О.П., Салиев А.Н., Савостьянов А.П. Катализ в промышленности. 2023. Т. 23. № 2. С. 15-25. DOI: 10.18412/1816-0387-2023-2-15-25

20. Yakovenko R.E., Zubkov, I.N., Bakun V.G., Papeta O.P., Savostyanov A.P. // Petroleum Chemistry. 2022. V. 62. № 1. Р. 101-111. DOI: 10.1134/S0965544122010157

21. Zubkov I.N., Savost’yanov A.P., Soromotin V.N., Denisov O.D., Demchenko S.S., Yakovenko R.E. // Russian Journal of Applied Chemistry. 2022. – V. 95. № 12. Р. 1776-1789. DOI: 10.1134/S1070427222120047

22. Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Савостьянов А.П., Бакун В.Г. // Катализ в промышленности. 2016. № 1. С. 37-42. DOI: 10.18412/1816-0387-2016-1-37-42

23. Шавалеев Д.А., Травкина О.С., Алехина И.Е., Эрштейн А.С., Басимова Р.А., Павлов М.Л. // Вестник Башкирского университета. 2015. Т. 20. № 1. С. 58-65. DOI: -

24. Teimouri Z., Abatzoglou N., Dalai A.K. // Catalysts. 2021. V. 11. № 3. Р. 330. DOI: 10.3390/catal11030330

25. Rahmati M., Safdari M.S., Fletcher T.H., Argyle M.D., Bartholomew C.H. // Chemical reviews. 2020. V. 120. № 10. Р. 4455-4533. DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00417

26. Saib A.M., Moodley D.J., Ciobîcă I.M., Hauman M.M., Sigwebela B.H., Weststrate C.J., Niemantsverdriet J.W., Van de Loosdrecht J. // Catalysis Today. 2010. V. 154. № 3-4. Р. 271-282. DOI: 10.1016/j.cattod.2010.02.008

27. Яковенко Р.Е., Зубков И.Н., Нарочный Г.Б., Савостьянов А.П. // Катализ в промышленности. 2019. Т. 19. № 6. С. 430-435. DOI: 10.18412/1816-0387-2019-6-430-435

28. Petersen A.P., Claeys M., Kooyman P.J., van Steen E. // Catalysts. 2019. V. 9. № 10. Р. 794. DOI: 10.3390/catal9100794

29. Zhang Y., Yao Y., Chang J., Lu X., Liu X., Hildebrandt D. // AIChE Journal. 2020. V. 66. № 11. Р. e17029. DOI: doi.org/10.1002/aic.17029

30. Wolf M., Gibson E.K., Olivier E.J., Neethling J.H., Catlow C.R.A., Fischer N., Claeys M. // ACS Catalysis. 2019. V. 9. № 6. Р. 4902-4918. DOI: 10.1021/acscatal.9b00160

31. Dalai A.K., Davis B.H. // Applied Catalysis A: General. 2008. V. 348. № 1. Р. 1-15. DOI: 10.1016/j.apcata.2008.06.021

32. Tucker C., van Steen E. // Catalysis Letters. 2021. V. 151. Р. 2631-2637. DOI: 10.1007/s10562-020-03475-7

33. van Steen E., Claeys M., Dry M.E., van de Loosdrecht J., Viljoen E.L., Visagie J. L. // The Journal of Physical Chemistry B. 2005. V. 109. № 8. Р. 3575-3577. DOI: 10.1021/jp045136o

34. Елисеев О. Л. Технологии "газ в жидкость" // Российский химический журнал. 2008. Т. 52. № 6. С. 53-62.