Hydrocracking of Vegetable Oil on Borate-Containing Catalysts. Effect of the Nature and Content of a Hydrogenating Component

Catalysts based on metals (Pt, Pd) and metal oxides (NiO, Co3O4, MoO3, WO3) supported on the surface of borate-containing alumina (B2O3-Al2O3) were compared in hydrocracking of sunflower oil at temperature 400 °C, pressure 4,0 MPa, and mass hourly space velocity 5,0 h–1. Methods TPR H2, IR spectroscopy of adsorbed CO, and ESDR showed that the hydrogenating components of the catalysts are metals Pt and Pd, ions Ni2+, Co2+, metals Ni, Co, and higher and partially reduced oxides of Mo and W. Catalysts containing Pt, Pd, NiO, and Co3O4 were found to provide complete hydrodeoxygenation of the oil. The main reactions of oxygen removal in Pt- and Pd-systems are decarboxylation and hydrodecarbonylation. For catalysts with NiO and Co3O4, characteristic reactions are ≪reduction≫ and methanation. The highest yields of the diesel fraction were obtained on catalysts Pt/B2O3-Al2O3 with a metal content of 0,3–1,0 wt %. Along with n-alkanes, diesel fractions obtained with these catalysts include cycloalkanes and isoalkanes (up to about 40 wt %), while aromatic hydrocarbons are present in trace amounts. Hydrocracking with the Pt-system for 20 h at a mass hourly space velocity of 1,0 h–1 provides a yield of the diesel fraction of at least 82,0 wt % with the content of isoalkanes at least 76,1 wt %.

one-step hydrocracking, vegetable oil, supported catalysts, borated alumina, renewable diesel fuel

1. Лавренов А.В., Богданец Е.Н., Чумаченко Ю.А., Лихолобов В.А. // Катализ в промышленности. 2011. № 3. С. 41–51.

2. Huber G.W., O’Connor P., Corma A. // Appl. Catal. A. 2007. Vol. 329. P. 120.

3. Сноре М., Мяки-Арвела П., Симакова И.Л., Мюллюойа Ю., Мурзин Д.Ю. // Сверхкритические флюиды: Теория и практика. 2009. Т. 4. С. 3.

4. Kubička D., Kaluža L. // Appl. Catal. A. 2010. Vol. 372. P. 199.

5. Šimáček P., Kubička D., Kubičková I., Homola F., Pospíšil M., Chudoba J. // Fuel. 2011. Vol. 90. P. 2473.

6. Kim S. K., Brand S., Lee H-S., Kim Y., Kim J. // Chemical Engineering Journal. 2013. Vol. 228. P. 114.

7. Liu Y., Sotelo-Boyás R., Murata K., Minowa T., Sakanishi K. // Chemistry Letters. 2009. Vol. 38, No. 6. P. 552.

8. Liu Y., Sotelo-Boyás R., Murata K., Minowa T., Sakanishi K. // Energy Fuels. 2011. Vol. 25. P. 4675.

9. Sharma R.K., Anand M., Rana B.S., Kumar R., Farooqui S.A., Sibi M.G., Sinha A.K. // Catal. Today. 2012. Vol. 198. P. 314.

10. Sinha A.K., Anand M., Rana B. S., Kumar R., Farooqui S. A., Sibi M. G., Kumar R., Joshi R. K. // Catal. Surv. Asia. 2013. Vol. 17. P. 1.

11. Gong S., Shinozaki A., Qian E. W. // Ind. Eng. Chem. Res. 2012. Vol. 51. P. 13953.

12. Gong S., Chen N., Nakayama S., Qian E. W. // J. Mol. Catal. A. 2013. Vol. 370. P. 14.

13. Hancsók J., Krár M., Magyar Sz., Boda L., Hollo A., Kalló D. // Microporous and Mesoporous Materials. 2007. Vol. 101. P. 148.

14. Hancsók J., Krár M., Magyar Sz., Boda L., Holló A. and Kalló D. // Studies in Surface Science and Catalysis. 2007. Vol. 170. P. 1605.

15. Qin Y., Chen P., Duan J., Han J., Lou H., Zheng X., Hong H. // RSC Advances. 2013. Vol. 3. P. 17485.

16. Han J., Duan J., Chen P., Lou H., Zheng X., Hong H. // Green Chem. 2011. Vol. 13. P. 2561.

17. Monnier J., Sulimma H., Dalai A., Caravaggio G. // Appl. Catal. A. 2010. Vol. 382. P. 176.

18. Wang H., Yan S., Salley S.O., Ng K.Y. S. // Fuel. 2013. Vol. 111. P. 81.

19. Herskowitz M., Landau M. V., Reizner Y., Berger D. // Fuel. 2013. Vol. 111. P. 157.

20. Wang C., Liu Q., Liu X., Yan L., Luo C., Wang L., Wang B., Tian Z. // Chinese Journal of Catalysis. 2013. Vol. 34. P. 1128–1138.

21. Chen N., Gong S., Shirai H., Watanabe T., Qian E.W. // Appl. Catal. A. 2013. Vol. 466. P. 105.

22. Liu Q., Zuo H., Zhang Q., Wang T., Ma L. // Chinese Journal of Catalysis. 2014. Vol. 35. P. 748.

23. Duan J., Han J., Sun H., Chen P., Lou H., Zheng X. // Catalysis Communications. 2012. Vol. 17. P. 76.

24. 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 устойчивого развития. 2011. № 1. С. 87.

25. Лавренов А.В., Дуплякин В.К. // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50. № 2. С. 249.

26. Платина // Химическая энциклопедия: в 5-ти томах. Т. 3. М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. С. 568–569.

27. Палладий // Химическая энциклопедия: в 5-ти томах. Т. 3. М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. С. 440–441.

28. Mansour Seham A.A. // Thermochimica Acta. 1993. Vol. 228. P. 173.

29. Mansour Seham A.A. // Materials Chemistry and Physics. 1994. Vol. 36. P. 317.

30. Hanafi Z.M., Khilla M.A., Askar M.H. // Thermochimica Acta. 1981. Vol. 45. P. 221.

31. Плясова Л.М., Молина И.Ю., Кустова Г.Н., Литвак Г.С., Низовский А.И., Гаврилов А.Н. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2009. № 11. С. 27.

32. French G.J., Sale F.R. // Journal of Materials Science. 1981. Vol. 16. P. 3427.

33. Воробьев В.Н., Агзамходжаева Д.Р., Микита В.П., Абидова М.Ф. // Кинетика и катализ. 1984. Т. 25. № 1. C. 190.

34. Ниваров В.А., Агзамходжаева Д.Р., Воробьев В.Н., Абидова М.Ф., Разиков К.Х. // Кинетика и катализ. 1985. Т. 26. № 6. C. 1446.

35. Никеля оксиды // Химическая энциклопедия: в 5-ти томах. Т. 3. М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. С. 245.

36. Кобальта оксиды // Химическая энциклопедия: в 5-ти томах. Т. 2. М.: Советская энциклопедия, 1990. С. 417–418.

37. Молибдена оксиды // Химическая энциклопедия: в 5-ти томах. Т. 3. М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. С. 128.

38. Вольфрама оксиды // Химическая энциклопедия: в 5-ти томах. Т. 1. М.: Советская энциклопедия, 1988. С. 421–422.

39. Воробьев В.Н., Ризаева Н.Г., Абидова М.Ф. // Кинетика и катализ. 1990. Т. 31. № 1. C. 163.

40. Arnoldy P., Moulijn J.A. // Journal of Catalysis. 1985. Vol. 93. I.1. P. 38.

41. Коронцевич А.Ю., Молодоженюк Т.Б., Воробьев В.Н., Абидова М.Ф. // Узбекский химический журнал. 1991. № 4. С. 17.

42. Curtin T., McMonagle J.B., Hodnett B.K. // Applied Catalysis A: General. 1992. Vol. 93. P. 91.

43. Соломенников А.А., Давыдов А.А. // Кинетика и катализ. 1984. Т. 25. № 2. С. 403.

44. Тарасов А.Л., Швец В.А., Казанский В.Б. // Кинетика и катализ. 1989. Т. 30. № 2. С. 396.

45. Давыдов А.А. ИК-спектроскопия в химии поверхности окислов. Новосибирск: Наука, 1984. 246 с.

46. Орлова Л.Б., Лохов Ю.А., Ионе К.Г., Давыдов А.А. // Известия АН СССР, серия химическая. 1979. № 9. С. 1937.

47. Чыонг Т.Т., Давыдов А.А. // Журнал физической химии. 1989. № 1. С. 271.

48. Hadjiivanov K.I., Vayssilov G.N. // Advances in Catalysis. 2002. Vol. 47. P. 307.

49. Lieske H., Lietz G., Spindler H., Volter Y. // Journal of Catalysis. 1983. Vol. 81. № 1. P. 16.

50. Воробьев В.Н., Агзамходжаева Д.Р., Микита В.П., Абидова М.Ф. // Журнал прикладной химии. 1984. № 11. С. 2477.

51. Torres-Mancera P., Ramírez J., Cuevas R., Gutiérrez-Alejandre A., Murrieta F., Luna R. // Catalysis Today. 2005. Vol. 107–108. P. 551.

52. Ниваров В.А., Агзамходжаева Д.Р., Воробьев В.Н., Абидова М.Ф., Разиков К.Х. // Журнал неорганической химии. 1985. Т. 30. № 10. C. 2483.

53. Воробьев Л.Н., Калиневич А.Ю., Талипов Г.Ш. // Кинетика и катализ. 1978. Т. 19. № 3. С. 737.

54. Субботина И.Р., Шелимов Б.Н., Казанский В.Б. // Кинетика и катализ. 1998. Т. 39. № 1. С. 192.

55. Ермаков Ю.И. Закрепленные комплексы на окисных носителях в катализе / Ермаков Ю.И., Захаров В.А., Кузнецов Б.Н. Новосибирск: Наука, 1980. 248 c.

56. Мелкумян Ф.Ш., Молодоженюк Т.Б., Воробьев В.Н., Разиков К.Х. // Журнал прикладной химии. 1988. № 10. С. 2185.

57. Навалихина М.Д., Крылов О.В. // Успехи химии. 1998. Т. 67. № 7. С. 656.

58. Da Rocha Filho G. N., Brodzki D. and Djéga-Mariadassou G. // Fuel.