Petroleum ChemistryPetroleum ChemistryНефтехимия0028-24213034-5626The Russian Academy of Sciences65557910.31857/S0028242123060084RSOGIRArticlesСтатьиResearch ArticleGidrirovanie SO2 v uglevodorody na bifunktsional'nykh katalizatorakhГидрирование СО2 в углеводороды на бифункциональных катализаторахPaninA. A.ПанинА. А.KolesnichenkoN. V.КолесниченкоН. В.SnatenkovaYu. M.СнатенковаЮ. М.snatenkova@ips.ac.ruMatievaZ. M.МатиеваЗ. М.MaksimovA. L.МаксимовА. Л.Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН15122023636NO6 (2023)№6 (2023)88689511022025Copyright ©; 2023, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2023, Российская академия наук2023Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0028-2421/article/view/655579

Исследован прямой синтез жидких углеводородов из СО2 и Н2 на комбинированном бифункциональном катализаторе, состоящем из ZnAlO x или ZnCrO x - оксидных катализаторов синтеза углеводородов из СО и Н2, и цеолитов типа HZSM-5 с различным мольным отношением SiO2/Al2O3. Исследованы физико-химические характеристики цеолитов: термопрограммированная десорбция аммиака, пористость, удельная поверхность. Активность данных катализаторов изучена на микропилотной установке при температуре 340°С, давлении 10 МПа,в проточно-циркуляционном режиме. Показано, что наибольшую селективность по углеводородам С5+ проявляет катализатор ZnAlO x /ZnZSM-5(40), что связано с наличием сильных бренстедовских кислотных центров на его поверхности.

Исследован прямой синтез жидких углеводородов из СО2 и Н2 на комбинированном бифункциональном катализаторе, состоящем из ZnAlO x или ZnCrO x - оксидных катализаторов синтеза углеводородов из СО и Н2, и цеолитов типа HZSM-5 с различным мольным отношением SiO2/Al2O3. Исследованы физико-химические характеристики цеолитов: термопрограммированная десорбция аммиака, пористость, удельная поверхность. Активность данных катализаторов изучена на микропилотной установке при температуре 340°С, давлении 10 МПа,в проточно-циркуляционном режиме. Показано, что наибольшую селективность по углеводородам С5+ проявляет катализатор ZnAlO x /ZnZSM-5(40), что связано с наличием сильных бренстедовских кислотных центров на его поверхности.

гидрирование CO2цеолит HZSM-5бифункциональный катализаторуглеводородыGarba D.M., Usman M., Khan S., Shehzad F., Galadima A., Ehsan M.F., Ghanem A.S., Humayun M. CO2 towards fuels: A review of catalytic conversion of carbon dioxide to hydrocarbons // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. P. 104756. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104756Jiang X., Nie X., Guo X., Song C., Chen J.G. Recent advances in carbon dioxide hydrogenation to methanol via heterogeneous catalysis // Chem. Rev. 2020. V. 120. P. 7984-8034. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00723Álvarez A., Bansode A., Urakawa A., Bavykina A.V., Wezendonk T.A., Makkee M., Gascon J., Kapteijn F., Challenges in the greener production of formates/formic acid, methanol, and DME by heterogeneously catalyzed CO2 hydrogenation processes // Chem. Rev. 2017. V. 117. P. 9804-9838. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00816Дементьев К.И., Дементьева О.С., Иванцов М.И., Куликова М.В., Магомедова М.В., Максимов А.Л., Лядов А.С., Старожицкая А.В., Чудакова М.В. Перспективные направления переработки диоксида углерода с использованием гетерогенных катализаторов (обзор) // Нефтехимия. 2022. Т. 92. № 3. С. 289-327. https://doi.org/10.31857/S0028242122030017Dement'ev K.I., Dementeva O.S., Ivantsov M.I., Kulikova M.V., Magomedova M.V., Maximov A.L., Lyadov A.S., Starozhitskaya A.V., Chudakova M.V. Promising approaches to carbon dioxide processing using heterogeneous catalysts (a review) // Petrol. Chemistry. 2022. V. 62. P. 445-474. https://doi.org/10.1134/S0965544122050012.Gao P., Li S., Bu X., Dang S., Liu Z., Wang H., Zhong L., Qiu M., Yang C., Cai J., Wei W., Sun W. Direct conversion of CO2 into liquid fuels with high selectivity over a bifunctional catalyst // Nature Chem. 2017. V. 9. P. 1019-1024. https://doi.org/10.1038/nchem.2794Kolesnichenko N.V., Bondarenko G.N., Matieva Z.M., Snatenkova Y.M., Arapova O.V., Maksimov A.L. Conversion of dimethyl ether to liquid hydrocarbons on zeolite catalysts: Influence of a base admixture in the zeolite // Catal. Commun. 2021. V. 149. P. 106210. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2020.106210Ni Y., Chen Z., Fu Y., Liu Y., Zhu W., Liu Z. Selective conversion of CO2 and H2 into aromatics // Nature Commun. 2018. V. 9. P. 3457. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05880-4Ahouari H., Soualah A., Le Valant L.A., Pinard L., Pouilloux Y. Hydrogenation of CO2 into hydrocarbons over bifunctional system Cu-ZnO/Al2O3 + HZSM-5: Effect of proximity between the acidic and methanol synthesis sites // C. R. Chim. 2015. V. 18. № 12. P. 1264-1269. http://dx.doi.org/10.1016/j.crci.2015.07.005Zhang J., Zhang M., Chen S., Wang X., Zhou Z., Wu Y., Zhang T., Yang G., Han Y., Tan Y. Hydrogenation of CO2 into aromatics over a ZnCrOx-zeolite composite catalyst // Chem. Commun. 2019. V. 55. P. 973-976. https://doi.org/10.1039/C8CC09019JEreña J., Arandes J.M., Garoña R., Gayubo A.G., Bilbao J. Study of the preparation and composition of the metallic function for the selective hydrogenation of CO2 to gasoline over bifunctional catalysts // J. Appl. Chem. Biotechnol. 2003. V. 78. P. 161-166. https://doi.org/10.1002/jctb.720Колесниченко Н.В., Букина З.М., Китаев Л.Е., Курумов С.А., Пересыпкина Е Г., Хаджиев С.Н. Влияние спектральных и текстурных характеристик, кислотности цеолита MFI на активность катализаторов превращения диметилового эфира в углеводороды // Нефтехимия. 2016. Т. 56. № 6. С. 590-597. https://doi.org/10.7868/S0028242116060101Kolesnichenko N.V., Bukina Z.M., Kurumov S.A., Peresypkina E.G., Khadzhiev S.N., Kitaev L.E. Influence of spectral and textural characteristics and acidity of MFI zeolite on activity of catalysts for dimethyl ether conversion to hydrocarbons // Petrol. Chemistry. 2016. V. 59. № 9. P. 812-818. https://doi.org/10.1134/S0965544116090103.To A., Arellano-Trevino M., Nash C., Ruddy D. Direct synthesis of branched hydrocarbons from CO2 over composite catalysts in a single reactor // J. CO2 Util. 2022. V. 66. P. 102261. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2022.102261Matieva Z.M., Kolesnichenko N.V., Snatenkova Yu.M., Panin A.A., Maximov A.L Direct synthesis of liquid hydrocarbons from CO2 over CuZnAl/Zn-HZSM-5 combined catalyst in a single reactor // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2023. V. 147. P. 104929. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2023.104929Кипнис М.А., Самохин П.В., Белостоцкий И.А., Туркова Т.В. Синтез диметилового эфира из синтез-газа на катализаторе Мегамакс 507/γ-Al2O3 // Катализ в промышленности. 2017. T. 17 № 6. С. 442-449. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2017-6-442-449Kipnis M.A., Samokhin P.V., Belostotskii I.A., Turkova T.V. Synthesis of dimethyl ether from synthesis gas in the presence of a Megamax 507/γ-Al2O3 catalyst // Catalysis in Industry. 2018. V. 10. № 2. P. 97-104. https://doi.org/10.1134/S2070050418020095.Lónyi F., Valyon J. On the interpretation of the NH3-TPD patterns of H-ZSM-5 and H-mordenite // Microporous Mesoporous Mater. 2001. V. 47. P. 293-301. https://doi.org/10.1016/S1387-1811(01)00389-4Lebarbier V.M., Dagle R.A., Kovarik L., Lizarazo-Adarme J.A., King D.L., Palo D.R. Synthesis of methanol and dimethyl ether from syngas over Pd/ZnO/Al2O3 catalysts // Catal. Sci. Technol. 2012. V. 2. P. 2116-2127. https://doi.org/10.1039/C2CY20315DCatizzone E., Bonura G., Migliori M., Frusteri F., Giordano G. CO2 recycling to dimethyl ether: State-of-the-art and perspectives // Molecules. 2018. V. 23. № 1. P. 31-58. https://doi.org/10.3390/molecules23010031