The problems of stability of nickel catalysts for hydrodeoxygenation of biomass pyrolysis products
Abstract
The heterogeneous catalysts are considered for hydroforming (hydro
deoxygenation) products of biomass fast pyrolysis (bio-oil) to produce hydrocarbons for combustion purposes. There is conventional division of hydro deoxygenation catalysts into 3 groups: catalysts based on noble metal, sulfided catalysts for desulfurization and not sulfided catalysts based on supported transition metals, the emphasis in this review is on the not sulfided nature catalytic system on the nickel base as the most promising systems for hydroforming of feed with low sulfur concentration. Taking into account the nature of bio-oil (high acidity and viscosity, low thermal stability), the requirements are defines that must be applied in the development of catalysts and processes hydro deoxygenation, particularly the stability requirements this type of catalysts and their ability to repeated regeneration.
About the Authors
V. A. Yakovlev
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Russian Federation
Russian Federation
S. A. Khromova
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Новосибирский государственный университет
Russian Federation
Russian Federation
M. V. Bykova
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Новосибирский государственный университет
Russian Federation
Russian Federation
References
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.
Review
For citations:
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.)
Views:
610
Email this article 