Особенности дезактивации катализаторов Mg/HZSM-5 синтеза низших олефинов из диметилового эфира в сларри-реакторе

В условиях сларри-реактора образование продуктов уплотнения на Mg/HZSM-5 независимо от мольного соотношения SiO2 /Al2O3 в цеолите происходит преимущественно на сильных кислотных центрах. С ростом мольного соотношения состав продуктов уплотнения практически не меняется – в основном это триметил- и тетраметилбензолы, однако их количество уменьшается, что связано с ростом объема мезопор при увеличении SiO2 /Al2O3. Этот факт приводит к снижению диффузионных ограничений, уменьшению вклада вторичных реакций и улучшению отвода предшественников кокса с поверхности цеолита, что благоприятно влияет на активность катализатора (конверсия ДМЭ увеличивается в два раза). Состав продуктов реакции с ростом мольного соотношения SiO2 /Al2O3 меняется незначительно, суммарная селективность по низшим олефинам ~70 мас.%. Быстрая потеря активности Mg/HZSM-5 при увеличении времени работы в условиях сларри-реактора связана не с коксообразованием, а с «закупоркой» катализатора продуктами разложения дисперсионной среды (полидиметилсилоксана).

1. Колесниченко Н.В., Колесникова Е.Е., Китаев Л.Е., Бирюкова Е.Н., Трухманова Н.И., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2012. Т. 52, № 3. С. 179—185; Kolesnichenko N.V., Kolesnikova E.E., Kitaev L.E., Biryukova E.N., Trukhmanova N.I., Khadzhiev S.N. // Petroleum Chemistry. 2012. Vol. 52. P. 155—160. https://doi.org/10.1134/S0965544112030061

2. Bonura G., Cordaro M., Cannilla C., Mezzapica A., Spadaro L., Arena F., Frusteri F. // Catal. Today. 2014. Vol. 228. P. 51—57. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.11.017

3. Zhu Y., Wang S., Ge X., Liu Q., Luo Z., Cen K. // Fuel Process. Technol. 2010. Vol. 91. P. 424—429. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2009.05.001

4. Hajjar Z., Khodadadi A., Mortazavi Y., Tayyebi S., Soltanali S. // Fuel. 2016. Vol. 179. P. 79—86. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.03.046

5. Shirazi L., Jamshidi E., Ghasemi M.R. // Cryst. Res. Technol. 2008. Vol. 43. P. 1300—1306. https://doi.org/10.1002/crat.200800149

6. Kolesnichenko N.V., Pavlov V.S., Stashenko A.N., Yashina O.V., Ezhova N.N., Konnov S.V., Khadzhiev S.N. // React. Kinet. Mech. Catal. 2018. Vol. 124. P. 825—838. https://doi.org/10.1007/s11144-018-1368-2

7. Omata K., Yamazaki Y., Watanabe Y., Kodama K., Yamada M. // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. Vol. 48. P. 6256—6261. https://doi.org/10.1021/ie801757p

8. Zhao T.-S., Takemoto T., Tsubaki N. // Catal. Commun. 2006. Vol. 7. P. 647—650. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2005.11.009.

9. Man J., Zhang Q., Xie H., Pan J., Tan Y., Han Y. // J. Fuel Chem. Technol. 2011. Vol. 39. P. 42—46. https://doi.org/10.1016/S1872-5813(11)60008-X

10. Ежова Н.Н., Яшина О.В., Сташенко А.Н., Хиврич Е.Н., Колесниченко Н.В. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60, № 5. С. 674—680. http://dx.doi.org/10.1134/S0453881119040038; Ezhova N.N, Yashina O.V., Stashenko A.N., Khivrich E.N., Kolesnichenko N.V. // Kinet. Catal. 2019. Vol. 60, № 5. P. 681—687. http://dx.doi.org/10.1134/S0023158419040037

11. Колесниченко Н.В., Ежова Н.Н., Сташенко А.Н., Кузьмин А.Е., Яшина О.В., Голубев К.Б. // Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91, № 11. С. 1566—1572. https://doi.org/10.1134/S0044461818110063; Kolesnichenko N.V., Ezhova N.N., Stashenko A.N., Kuz'min A.E., Yashina O.V., Golubev K.B. // Russian J. Appl. Chem. 2018. Vol. 91, № 11. P. 1773—1778. https://doi.org/10.1134/S107042721811006X

12. Barbier J., Churin E., Marecot P., Menezo J.C. // Applied Catalysis. 1988. Vol. 36. P. 277—285. https://doi.org/10.1016/S0166-9834(00)80121-9

13. Горяинова Т.И., Бирюкова Е.Н., Колесниченко Н.В., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2011. Т. 51, № 3. С. 181—185; Goryainova T.I., Biryukova E.N., Kolesnichenko N.V., Khadzhiev S.N. // Petroleum Chemistry 2011. Vol. 51. P. 169—173. https://doi.org/10.1134/S096554411101004X

14. Хаджиев С.Н., Колесниченко Н.В., Хиврич Е.Н., Батова Т.И. // Нефтехимия. 2019. Т. 59, № 3. С. 304—314. https://doi.org/10.1134/S0028242119030092

15. Колесниченко Н.В., Яшина О.В., Ежова Н.Н., Бондаренко Г.Н., Хаджиев С.Н. // Журнал физической химии. 2018. Т. 92, № 1. С. 115—121. https://doi.org/10.7868/S0044453718010120; Kolesnichenko N.V., Yashina O.V., Ezhova N.N., Bondarenko G.N., Khadzhiev S.N. // Russian J. Phys. Chem. A. 2018. Vol. 92, № 1. P. 118—123. https://doi.org/10.1134/S0036024418010120

16. Konnov S.V., Pavlov V.S., Kots P.A., Zaytsev V.B., Ivanova I.I. // Catal. Sci. Technol. 2018. Vol. 8. P. 1564—1577. https://doi.org/10.1039/C7CY02045G

17. Guisnet M., Costa L., Ribeiro F.R. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2009. Vol. 305. P. 69—83. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2008.11.012

18. Magnoux P., Roger P., Canaff C., Fouche V., Gnep N., Guisnet M. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1987. Vol. 34. P. 317—330. https://doi.org/10.1016/S0167-2991(09)60370-0

19. Obukhova T.K., Batova T.I., Kolesnikova E.E., Kolesnichenko N.V. // Catal. Lett. 2020. Vol. 150, № 3. P. 762—770. http://dx.doi.org/10.1007/s10562-019-02980-8

20. Колесниченко Н.В., Ежова Н.Н., Яшина О.В. // Нефтехимия. 2016. Т. 56, № 6. С. 607—611.

21. Xue Yu, Yuewei Zhang, Bing Liu, Huiyong Ma, Yan Wang, Qiang Bao, Zhenlü Wang // Chem. Res. Chin. Univ. 2018. Vol. 34, № 3. P. 485—489.

22. Obukhova Т.К., Stashenko A.N., Batova Т.I., Kolesnichenko N.V. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2021. Vol. 96. P. 2696—2703. http://dx.doi.org/10.1002/jctb.6817