ПРОБЛЕМЫ СТАБИЛЬНОСТИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРОДЕОКСИГЕНАЦИИ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА БИОМАССЫ
Аннотация
В результате совместных исследований, проведенных ИК СО АН СССР и отраслевым институтом НИОПиК, был разработан высокоэффективный катализатор ИКН-1 производства фталевого ангидрида окислением нафталина воздухом в трубчатом реакторе c неподвижным слоем катализатора. В мировой практике и в Советском Союзе эталонным катализатором в этом процессе считался ванадий-калий-сульфатиликагелевый катализатор (ВКСС), который при нагрузке по нафталину 40 г/(л кат.·ч) давал выход фталевого ангидрида 88 мол.%. В отличие от катализатора ВКСС, катализатор ИКН-1, имея бидисперсную пористую структуру с долей макропор не ниже 40 %, позволил увеличить выход фталевого ангидрида до 92 мол.% и повысить съем продукта до 60 г/(л кат.·ч). Катализатор ИКН-1 был внедрен на Челябинском лакокрасочном заводе и Рошальском химкомбинате в 1970-е гг., где успешно эксплуатировался c прогнозируемыми показателями более 25 лет. На примере ИКН-1 показано, каким тернистым бывает путь от разработки катализатора до его внедрения в промышленность.
Ключевые слова
катализатор,
бидисперсная структура,
фталевый ангидрид,
окисление нафталина,
пробоотборное устройство,
реактор
Об авторах
В. А. Яковлев
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Россия
Россия
канд. хим. наук, зав. лабораторией каталитических процессов переработки возобновляемого сырья Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Тел.: (383) 330-62-54
М. В. Быкова
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
аспирант, мл. науч. сотрудник того же института. Тел.: (383) 326-96-52
С. А. Хромова
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
канд. хим. наук, науч. сотрудник того же института. Тел.: (383) 326-96-52
Список литературы
1. Варфоломеев С.Д., Ефременко Е.Н., Крылова Л.П. //Успехи химии. 2010. Т. 79. № 6. С. 544.
2. Моисеев И.И. // Теоретическая и прикладная химия. 2010. Т. 46. № 6. С. 360.
3. Bridgwater A.V., Meier D., Radlein D. // Organic Geochemistry. 1999. V. 30. № 12. P. 1479.
4. Bridgwater A.V., Peacocke G.V.C. // Renewable and Sustainable Energy Rev. 2000. V. 4. № 1. P. 1.
5. Zhang Q., Chang J., Wang T., Xu Y. // Energ. Convers. Manag. 2007. V. 48. P. 87.
6. Гелетуха Г.Г., Железная Т.А. // Экотехнологии и энергосбережение. 2000. № 2. С. 3.
7. Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров. СПб.: СПбЛТА,1999.
8. Igathinathane C., Tumuluru J.S., Sokhansanj S., Bi X., Lim C.J., Melin S., Mohammad E. // Bioresource Technol. 2010. V. 101. P. 6528.
9. Mercader F.de Miguel, Groeneveld M.J., Kersten S.R.A., Venderbosch R.H., Hogendoorn J.A. // Fuel. 2010. V. 89. P. 2829.
10. Zhang S., Yan Y., Li T., Ren Z. // Bioresource Technol. 2005. V. 96, № 5. P. 545.
11. Elliott D.C. // Energy Fuels. 2007. V. 21. № 3. P. 1792.
12. Bejblova M., Zamostny P., Cerveny L., Cejka J. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. V. 296. № 2. P. 169.
13. Дундич В.О., Яковлев В.А. // Химия в интересах устойчивого развития. 2009. Т. 17. № 5. С. 527.
14. Prochazkova D., Zamostny P., Bejblova M., Cerveny L., Cejka J. // Appl. Catal. A: Gen. 2007. V. 332. № 1. P. 56.
15. Lunzer S., Kramer R. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2000. V. 130. P. 2303.
16. Wildschut J., Melián-Cabrera I., Heeres H.J. // Appl. Catal. B: Environ. 2010. V. 99. № 1—2. P. 298.
17. Centeno A., Maggi R., Delmon B. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1999. V. 127. P. 77.
18. Wang W.Y., Yang Y.Q., Bao J.G., Luo H.A. // Catal. Commun. 2009. V. 11. № 2. P. 100.
19. Furimsky E. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 240. № 1—2. P. 1.
20. Dhandapani B., Clair T. St., Oyama S.T. // Appl. Catal. A: Gen. 1998. V. 168. № 2. P. 219.
21. Ramanathan S., Oyama S.T. // J. Phys. Chem. 1995. V. 99. № 44. P. 16365.
22. Lucy T.E., Clai T.P.S., Oyama S.T. // J. Mater. Res. 1998. V. 13. P. 2321.
23. Zhao H.Y., Li D., Bui P., Oyama S.T. // Appl. Catal. A: Gen. 2011. V. 391. P. 305.
24. Хромова С.А. Исследование процессов каталитической деоксигенации модельных соединений бионефти: Дис…канд. хим. наук. Новосибирск: Институт катализа им. Г.К. Борескова, 2010.
25. Vogelzang M.W., Li C.-L., Schuit G.C.A., Gates B.C., Petrake L. // J. Catal. 1983. V. 84. P. 170.
26. Bredenberg J.B.-S., Huuska M., Räty J., Korpio M. // J. Catal. 1982. V. 77. № 1. P. 242.
27. Viljava T.-R., Komulainen R.S., Krause A.O.I. // Catal.Today. 2000. V. 60. P. 83.
28. Ferrari M., Bosmans S., Maggi R., Delmon B., Grange P. // Catal. Today. 2001. V. 65. № 2—4. P. 257.
29. Viljava T.-R., Komulainen S., Selvam T., Krause A.O.I. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1999. V. 127. P. 145.
30. Bunch A.Y., Wang X., Ozkan U.S. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2007. V. 270. № 1—2. P. 264.
31. Mahfud F.H., Ghijsen F., Heeres H.J. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2007. V. 264. № 1—2. P. 227.
32. Furimsky E. // Appl. Catal. A: Gen. 2000. V. 199. № 2. P. 147.
33. Навалихина М.Д. Крылов О.В. // Успехи химии. 1998. Т. 67. № 7. C. 656.
34. Huber G.W., Corma A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. V. 46. P. 7184.
35. Фегнел Д., Вегенер Г. Древесина: химия, ультраструктура, реакции. М.: Лесная промышленность, 1988. С. 56.
36. Maggi R., Delmon B. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1997. V. 106. P. 99.
37. Bridgwater A.V. // Appl. Catal. A: Gen. 1994. V. 116. P. 5.
38. Oasmaa A., Kuoppala E., Solantausta Y. // Energy Fuels. 2003. V. 17. № 2. P. 433.
39. Luo Z., Wang S., Liao Y., Zhou J., Gu Y., Cen K. // Biomass Bioenergy. 2004. V. 26. № 5. P. 455.
40. Grange P., Vanhaeren X. // Catal. Today. 1997. V. 36. P. 375.
41. Durand R., Geneste P., Moreau E.C., Pirat J.L. // J. Catal. 1984. V. 90. P. 147.
42. Laurent E., Delmon B. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1994. V. 88. P. 459.
43. Пат. 4795841 (US), 1989.
44. Elliott D.C., Baker E.G. // Energy from biomass & wastes X. Chicago: IGT, 1986. P. 765.
45. Lee C.-L., Ollis D.F. // J. Catal. 1984. V. 87. № 2. P. 325.
46. Senol O.I., Viljava T.R., Krause A.O.I. // Catal. Today. 2005. V. 100. № 3—4. P. 331.
47. Satterfield C.N., Yang S.H. // J. Catal. 1983. V. 81. № 2. P. 335.
48. Lee C.-L., Ollis D.F. // J. Catal. 1984. V. 87. № 2. P. 332.
49. Odebunmi E.O., Ollis D.F. // J. Catal. 1983. V. 80. № 1. P. 65.
50. Odebunmi E.O., Ollis D.F. // J. Catal. 1983. V. 80. № 1. P. 76.
51. Wandas R., Surygala J., Sliwka E. // Fuel. 1996. V. 75. № 6. P. 687.
52. Viljava T.-R., Krause A.O.I. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1997. V. 106. P. 343.
53. Zhang X., Watson E.J., Dullaghan C.A., Gorun S.M., Sweigart D.A. // Angew. Chem. Int. Ed. 1999. V. 38. № 15. P. 2206.
54. Furimsky E. // Appl. Catal. 1983. V. 6. P.159.
55. Senol O.I., Viljava T.-R., Krause A.O.I. // Catal. Today. 2005. V. 106. № 1—4. P.186.
56. Senol O.I., Ryymin E.-M., Viljava T.-R., Krause A.O.I. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2007. V. 268. № 1—2. P. 1.
57. Moreau C., Geneste P. // Theoretical Aspects of Heterogeneous Catalysis / J.B. Moffat (Editor). New York: Van Nostrand- Reihold, 1990. P. 256.
58. Gevert B.S., Otterstedt J.-E., Massoth F.E. // Appl. Catal. 1987. V. 31. P. 119.
59. Angelici R.J. // Polyhedron. 1997. V. 16. № 18. P. 3073.
60. Furimsky E. // Catal. Rev. Sci. Eng. 1983. V. 25 P. 421.
61. Huuska M., Rintala J. // J. Catal. 1985. V. 94. P. 230.
62. Senol O.I., Ryymin E.-M., Viljava T.-R., Krause A.O.I. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2007. V. 277. P. 107.
63. Gandarias I., Barrio V.L., Requies J., Arias P.L., Cambra J.F., Guemez M.B. // Inter. J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 3485.
64. Bui V.N., Laurenti D., Delichйre P., Geantet C. // Appl. Catal. B: Environ. 2011. V. 101. P. 246.
65. Elliott D.C., Baker E.G. // Biotechnol. Bioeng. Symp. 1984. V. 14. P. 159.
66. Elliott D.C., Baker E.G. Catalytic Hydrotreating of Biomass Liquefaction Products to Produce Hydrocarbon Fuels. Interim Report No. PNL-5844. Richland: Pacific Northwest National Laboratory, 1986.
67. Ermakova M.A., Ermakov D.Yu. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. V. 245. P. 277.
68. Wang W.Y., Yang Y.Q., Luo H.A., Liu W.Y. // Catal. Commun. 2010. V. 11. № 9. P. 803.
69. Wang W.Y., Yang Y.Q., Luo H.A., Hu T., Liu W.Y. // Catal. Commun. 2011. V. 12, № 6. P. 436.
70. Li H.X., Li H., Zhang J., Dai W., Qiao M.H. // J. Catal. 2007. V. 246. № 2. P. 301.
71. Wu Z., Zhang M., Li W., Mu S., Tao K. // J. Mol. Catal. A. 2007. V. 273. № 1—2. P. 277.
72. Yakovlev V.A., Simagina V.I., Trukhan S.N., Likholobov V.A. // Kinetics and Catalysis. 2000. V. 41. № 1. P. 25.
73. Yakovlev V.A., Terskikh V.V., Simagina V.I., Likholobov V.A. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2000. V. 153. № 1—2. P. 231.
74. Yakovlev V.A., Simagina V.I., Likholobov V.A. // React. Kinet. Catal. Lett. 1998. V. 65. № 1. P. 177.
75. Ahmed K.W., Ali S.A., Ahmed S., Al-Saleh M.A. // Reac. Kinet. Mech. Cat. 2011. V. 103. P. 113.
76. Oyama S.T., Gott T., Zhao H., Lee Y.K. // Catal. Today. 2009. V. 143. P. 94.
77. Aronsson B., Lundstrom T., Rundqvist S. Borides, Silicides and Phosphides. London: Methuen, 1965.
78. Oyama S.T. // G. Ertl, H. Knozinger, J. Weitkamp (Editors) / Handbook of Catalysis. Weinheim: Springer-Verlag, 2008 Oyama S.T., Wang X., Lee Y.-K., Chun W.-J. // J. Catal. 2004. V. 221. № 2. P. 263.
79. 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. P. 362.
80. Дундич В.О., Хромова С.А., Ермаков Д.Ю., Лебедев М.Ю., Новопашина В.М., Систер В.Г., Ямчук А.И., Яковлев В.А. // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 5. С. 728.
81. Быкова М.В., Булавченко О.А., Ермаков Д.Ю., Лебедев М.Ю., Яковлев В.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2010. № 5. С.45.
82. Sheu Yu-H.E., Anthony R.G., Soltes E.J. // Fuel Process. Tech. 1988. V. 19. № 1. P. 31.
83. Adjaye J.D., Bakhshi N.N. // Biomass and Bioenergy. 1995. V. 8. № 4. P. 265.
84. Venderbosch R.H., Ardiyanti A.R., Wildschut J., Oasmaa A., Heeres H.J. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2010. V. 85. P. 674.
85. Patent application N2005292 (NL), priority 30.08.2010.
86. Wildschut J., Arentz J., Rasrendra C.B., Venderbosch R.H., Heeres H.J. // Environ. Prog. Sustain. Energy. 2009. V. 28. № 3. P. 450.
87. Venderbosch R.H., Heeres H.J. Pyrolysis Oil Stabilisation by Catalytic Hydrotreatment in Biofuel’s Engineering Process Technology, Edited by Marco Aurйlio dos Santos Bernardes, Open access, Intech, ISBN 978-953-307-480-1, 2011.
Рецензия
Для цитирования:
Яковлев В.А., Быкова М.В., Хромова С.А. ПРОБЛЕМЫ СТАБИЛЬНОСТИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРОДЕОКСИГЕНАЦИИ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА БИОМАССЫ. Катализ в промышленности. 2012;(4):48-66.
For citation:
Yakovlev V.A., Khromova S.A., Bykova M.V. The problems of stability of nickel catalysts for hydrodeoxygenation of biomass pyrolysis products. Kataliz v promyshlennosti. 2012;(4):48-66. (In Russ.)
Просмотров:
608
Послать статью по эл. почте 