Превращения этилена и пропилена на оксидномолибденовых катализаторах, нанесенных на γ-оксид алюминия и силикагель

Рассмотрены физико-химические свойства, состояние активного компонента, активность и селективность нанесенных молибденсодержащих катализаторов в процессах превращения этилена в пропилен и метатезиса пропилена. Показано, что активность молибденсодержащих катализаторов в превращениях этилена и пропилена повышается с ростом числа средних по силе и сильных кислотных центров на их поверхности. Катализатор на основе оксида алюминия активен при температурах 100–250 °С. В то же время катализатор на основе силикагеля требует использования температур вплоть до 500 °С. Более высокая активность катализатора MoO₃/γ-Al₂O₃ в реакциях метатезиса связывается с формированием высокодисперсных соединений молибдена и бренстедовских кислотных центров.

1. Sadrameli S.M. // Fuel. 2016. V. 173. P. 285 – 297. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.01.047.

2. Speight J.G. // Refin. Futur. 2011. № 1. P. 315 – 340. https://doi.org/10.1016/B978-0-8155-2041-2.10010-4.

3. Speight J.G. // Heavy Extra-heavy Oil Upgrad. Technol. 2013. P. 39 – 67. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-404570-5.00003-X.

4. Третьяков В.Ф., Илолов А.М., Будняк А.Д., Французова Н.А., Рагуткин А.В., Латышков А.А., Никоноров С.И. // НефтеГазоХимия. 2017. № 3. С. 35 – 40.

5. Bao J., Yang G., Yoneyama Y., Tsubaki N. // ACS Catal. 2019. V. 9. P. 3026 – 3053. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b03924.

6. Голинский Д.В., Виниченко Н.В., Затолокина Е.В., Пашков В.В., Паукштис Е.А., Гуляева Т.И., Павлюченко П.Е., Кроль О.В., Белый А.С. // Рос. Хим. Ж. 2019. Т. 62. № 1-2. С. 55 – 72. https://doi.org/10.6060/rcj.2018621-2.5

7. Speight J.G. // Handbook of Industrial Hydrocarbon Processes. 2020. P. 55 – 93. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809923-0.00002-3.

8. Vogt E.T.C., Whiting G.T., Chowdhury A.D., Weckhuysen B.M. // Adv. Catal. 2015. V. 58. P. 143 – 314. https://doi.org/10.1016/bs.acat.2015.10.001

9. Matar S., Hatch L.F. Chemistry of petrochemical processes. Houston: Gulf Publishing Company, 1995. 392 p. https://doi.org/10.5860/CHOICE.32-2746.

10. Mol J.C. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2004. V. 213. P. 39 − 45. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2003.10.049.

11. Mol J.C., van Leeuwen P.W.N.M. Handbook of Heterogeneous Catalysis. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. P. 3240 – 3256. https://doi.org/10.1002/9783527610044.hetcat0164.

12. Патент US 4575575, опубл. 11.03.1986.

13. van Schalkwyk C., Spamer A., Moodley D.J., Dube T., Reynhardt J., Botha J.M. // Appl. Catal. A Gen. 2003. V. 255. P. 121 – 131. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(03)00534-9.

14. Fierro J.L.G., Mol J.C. Metal Oxides: Chemistry and Applications. Boca Raton: Taylor & Francis, 2006. P. 517 – 520. https://doi.org/10.1201/9781420028126.

15. Chakrabarti A., Wachs, I.E. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 12367 − 12375. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b02426.

16. Otroshchenko T., Zhang Q., Kondratenko E.V. // Catal. Let. 2022. V. 152. P. 2366 – 2374. https://doi.org/10.1007/s10562-021-03822-2.

17. Hahn T., Bentrup U., Armbruster M., Kondratenko E.V., Linke D. // ChemCatChem. 2014. V. 6. P. 1664 – 1672. https://doi.org/10.1002/cctc.201400040.

18. Topka P., Balcar H., Rathousky J., Zilkova N., Verpoort F., Cejka J. // Microporous Mesoporous Mater. 2006. V. 96. P. 44 – 54. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2006.06.016.

19. Debecker D.P., Schimmoeller B., Stoyanova M., Poleunis C., Bertrand P., Rodemerck U., Gaigneaux E.M. // J. Catal. 2011. V. 277. P. 154 – 163. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2010.11.003.

20. Debecker D.P., Stoyanova M., Rodemerck U., Gaigneaux E.M. // J. Mol. Catal. A. 2011. V. 340. P. 65 – 76. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2011.03.011.

21. Debecker D.P., Stoyanova M., Rodemerck U., Lonard A., Su B.-L., Gaigneaux E.M. // Catal. Today. 2011. V. 169. P. 60 – 68. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2010.07.026.

22. Nikiforov A.I., Chesnokov E.A., Popov A.G., Ivanova I.I. // J. Catal. 2024. V. 436. P. 115578. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2024.115578.

23. Amakawa K., Wrabetz S., Kröhnert J., Tzolova-Müller G., Schlögl R., Trunschke A. // J. Am. Chem. Soc. 2012. V. 134. P. 11462 – 11473. https://doi.org/10.1021/ja3011989.

24. Исмагилов З.Р., Шкрабина Р.А., Корябкина Н.А. // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. 1998. Т. 50. С. 1 – 80.

25. Неймарк И.Е., Шейнфайн Р.Ю. Силикагель, его получение, свойства и применение. Киев: Наукова думка, 1973. 202 с.

26. Karpova T., Buluchevskiy E., Lavrenov A., Moiseenko M., Trenikhin M., Arbuzov A., Gulyaeva T., Savelyeva G., Muromtsev I. // Molecular Catalysis. 2021. V. 499. P. 111316:1-9. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2020.111316.

27. Scofield J.H. // J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 1976. V. 8, P. 129 – 137. https://doi.org/10.1016/0368-2048(76)80015-1.

28. Tian H., Roberts C.A., Wachs I.E. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 14110 – 14120. https://doi.org/10.1021/jp103269w.

29. Cui Y., Liu N., Xia Y., Lv J., Zheng S., Xue N., Peng L., Guo X., Ding W. // J. Mol. Catal. A Chem. 2014. V. 394. P. 1 – 9. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2014.06.027.

30. Li X., Zhang W., Liu S., Xie S., Zhu X., Bao X., Xu L. // J. Mol. Catal. A Chem. 2009. V. 313. P. 38 – 43. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2009.07.020.

31. Morales-Ortuno J.C., Klimova T.E. // Fuel. 2017. V. 198. P. 99 – 109. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.01.007.

32. Wang B., Ding G., Shang Y., Lv J., H. Wang, Wang E., Li Z., Ma X., Qin S., Sun Q. // Appl. Catal. A Gen. 2012. V. 431 – 432. P. 144 – 150. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2012.04.029.

33. Ramanathan A., Wu J.-F., Maheswari R., Hu Y., Subramaniam B. // Microporous Mesoporous Mater. 2017. V. 245. P. 118 – 125. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2017.03.001.

34. Zhang D., Li X., Liu S., Zhu X., Chen F., Xu L. // Appl. Catal. A Gen. 2014. V. 472. P. 92 – 100. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2013.12.019.

35. Handzlik J., Ogonowski J., Stoch J., Mikolajczyk M., Michorczyk P. // Appl. Catal. A Gen. 2006. V. 312. № 1 – 2. P. 213 – 219. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2006.07.002.

36. Harlin M.E., Backman L.B., Krause A.O.I., Jylha O.J.T. // J. Catal. 1999. V. 183, № 2. P. 300 – 313. https://doi.org/10.1006/jcat.1999.2413.

37. Kerkhof F.P.J.M., Moulijn J.A. // J. Phys. Chem. 1979. V. 83. № 12. P. 1612 – 1619. https://doi.org/10.1021/J100475A011.

38. Grunert W., Stakheev A.Yu., Morke W., Feldhaus R., Anders K., Shpiro E.S., Minachev K.M. // J. Catal. 1992. V. 135. № 1. P. 269 – 286. https://doi.org/10.1016/0021-9517(92)90285-P.

39. Knözinger H., Ratnasamy P. // Catal. Rev. 1978. V. 17. № 1. P. 31 – 70. https://doi.org/10.1080/03602457808080878.

40. Morterra C., Magnacca G. // Catal. Today. 1996. V. 27. № 3 – 4. P. 497 – 532. https://doi.org/10.1016/0920-5861(95)00163-8.

41. Flego C., Carluccio L., Rizzo C., Perego C. // Catal. Commun. 2001. V. 2. № 2. P. 43 – 48. https://doi.org/10.1016/S1566-7367(01)00006-1.

42. Morrow B.A. // Langmuir. 1991. V. 7. № 8. P. 1695 – 1701. https://doi.org/10.1021/la00056a022.

43. Паукштис Е.А. ИК-спектроскопия в гетерогенном кислотно-основном катализе. Новосибирск: Наука, 1992. 253 с.

44. Zecchina A., Platero E.E., Arean C.O. // J. Catal. 1987. V. 107. P. 244 – 247. https://doi.org/10.1016/0021-9517(87)90290-9.

45. Nasser H., Redey A., Yuzhakova T., Toth Z.N., Ollar T. // React. Kinet. Catal. Lett. 2007. V. 92. № 2. P. 329 – 335. https://doi.org/10.1007/s11144-007-5026-3.

46. Bonelli B., Cozzolino M., Tesser R., Di Serio M., Piumetti M., Garrone E., Santacesaria E. // J. Catal. 2007. V. 246. № 2. P. 293 – 300. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2006.12.015.

47. Williams C.C., Ekerdt J.G. // J. Phys. Chem. 1993. V. 97. № 26. P. 6843 – 6852. https://doi.org/10.1021/j100128a017.

48. Zaki M.I., Vielhaber B., Knözinger H. // J. Phys. Chem. 1986. V. 90. № 14. P. 3176 – 3183. https://doi.org/10.1021/j100405a026.

49. Лавренов А.В., Островский Н.М., Деманов Ю.К. // Нефтехимия. 2001. Т 41. № 2. С. 144 – 148.

50. Karpova T., Buluchevskiy E., Lavrenov A., Moiseenko M., Trenikhin M., Arbuzov A., Gulyaeva T., Savelyeva G., Muromtsev I. // Mol. Catal. 2021. V. 499. P. 111316:1-9. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2020.111316.

51. Карпова Т.Р., Булучевский Е.А., Лавренов А.В., Моисеенко М.А., Арбузов А.Б., Гуляева Т.И., Юрпалов В.Л. // Катализ в промышленности. 2021. Т. 21. № 3. С. 154 – 162. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2021-3-154-162.

52. Карпова Т.Р., Лавренов А.В., Моисеенко М.А., Потапенко О.В., Ковеза В.А., Булучевский Е.А., Арбузов А.Б., Василевич А.В. // Катализ в промышленности. 2024. Т. 24. № 6. С. 60 – 69. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-6-60-69.

53. Karpova T.R., Stepanova L.N., Moiseenko M.A., Lavrenov A.V., Arbuzov A.B., Buluchevskiy E.A., Bukhtiyarov A.V., Glazneva T.S., Gerasimov E.Y. // Appl. Catal. A Gen. 2023. V. 650. P. 119012:1-8. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2022.119012.