Petroleum ChemistryPetroleum ChemistryНефтехимия0028-24213034-5626The Russian Academy of Sciences68880910.31857/S0028242125030052LDDVPEArticlesСтатьиResearch ArticleСинтез низших олефинов из СО и Н2 на комбинированных оксидно-цеолитных катализаторах (OX–ZEO)Синтез низших олефинов из СО и Н2 на комбинированных оксидно-цеолитных катализаторах (OX–ZEO)https://orcid.org/0000-0001-8762-8025КолесниковаЕкатерина Е.КолесниковаЕкатерина Евгеньевна
Russian Federation

к. х. н.

kolesnikova@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1521-3901ЯшинаОльга В.ЯшинаОльга Владимировна
Russian Federation

к. х. н.

kolesnikova@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9748-3445ПанинАлександр А.ПанинАлександр Алексеевич
Russian Federation

к. х. н.

kolesnikova@ips.ac.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2534-2624КолесниченкоНаталия В.КолесниченкоНаталия Васильевна
Russian Federation

д. х. н.

kolesnikova@ips.ac.ruИнститут нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН150620256532162250708202507082025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0028-2421/article/view/688809

В данной работе исследован одностадийный синтез низших олефинов из СО и Н2 при Т = 320°C и Р = 0,1 МПа на комбинированном катализаторе, состоящем из оксидного (MegaMax-507/Al2O3, ZnAlOx, ZnO–ZrO2) и цеолитного (Mg/HZSM-5) компонентов. Найдено, что оптимальное соотношение оксидного и цеолитного компонентов составляет 2 : 1. Активность упомянутых компонентов возрастает в ряду: MegaMax-507/Al2O3 < ZnAlOx < ZnO–ZrO2. Использование бинарного оксида ZnO–ZrO2 в составе комбинированного катализатора позволяет достигать конверсии СО, равной 13,7%, при атмосферном давлении и умеренной температуре в отличие от условий, применяемых для исследований в данной области (Т = 400–500°C, Р = 1–3 МПа).

В данной работе исследован одностадийный синтез низших олефинов из СО и Н2 при Т = 320°C и Р = 0,1 МПа на комбинированном катализаторе, состоящем из оксидного (MegaMax-507/Al2O3, ZnAlOx, ZnO–ZrO2) и цеолитного (Mg/HZSM-5) компонентов. Найдено, что оптимальное соотношение оксидного и цеолитного компонентов составляет 2 : 1. Активность упомянутых компонентов возрастает в ряду: MegaMax-507/Al2O3 < ZnAlOx < ZnO–ZrO2. Использование бинарного оксида ZnO–ZrO2 в составе комбинированного катализатора позволяет достигать конверсии СО, равной 13,7%, при атмосферном давлении и умеренной температуре в отличие от условий, применяемых для исследований в данной области (Т = 400–500°C, Р = 1–3 МПа).

синтез-газкомбинированные катализаторынизшие олефиныZnAlOxCuOZnOZrO2Mg/HZSM-5Работа выполнена в рамках государственного задания ИНХС РАН.Chernyak S., Corda M., Dath J., Ordomsky V., Khodakov A. Light olefin synthesis from a diversity of renewable and fossil feedstocks: state-of the-art and outlook // Chem. Soc. Rev. 2022, № 51. P. 7994–8044. https://doi.org/10.1039/D1CS01036KКрылова А.Ю. Продукты синтеза Фишера–Тропша (обзор) // Химия твердого топлива. 2014. № 1. С. 23–36. https://doi.org/10.7868/S0023117714010046Cheng Y., Lin J., Wu T., Wang H., Xie S., Pei Y., Yan Sh., Qiao M., Zong B. Mg and K dual-decorated Fe-on-reduced graphene oxide for selective catalyzing CO hydrogenation to light olefins with mitigated CO2 emission and enhanced activity // Appl. Catal. B Env. 2017. V. 204. P. 475–485. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.11.058Kulikova M. The new Fischer–Tropsch process over ultrafine catalysts // Catalysis Today. 2020. V. 348. P. 89–94. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.09.036Oschatz M., Krans N., Xie J., de Jong K.P. Systematic variation of the sodium/sulfur promoter content on carbon-supported iron catalysts for the Fischer–Tropsch to olefins reaction // J. Energy Chem. 2016. V. 25. P. 985–993. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2016.10.011Батова Т.И., Колесникова Е.Е., Колесниченко Н.В., Кузьмина Н.И., Хаджиев С.Н., Хиврич Е.Н., Широбокова Г.Н. Катализатор и способ синтеза олефинов из диметилового эфира в его присутствии. Патент РФ № 2518091. 2014.Хаджиев С.Н., Колесниченко Н.В., Горяинова Т.И., Бирюкова Е.Н., Кулумбегов Р.В. Катализатор и способ получения олефинов из диметилового эфира в его присутствии. Патент RU № 24451582012. 2011.Хаджиев С.Н., Магомедова М.В., Костюкович Ю.Ю. Способ получения диметилового эфира методом одностадийного синтеза и его выделения. Патент RU № 2528409 С1. 2013.Розовский А.Я. Диметиловый эфир и бензин из природного газа // Росс. хим. журн. 2003. Т. XLVII, № 6. С. 53–61.Мусич П.Г., Косова Н.И., Абраменкова М.А., Шиляева Л.П., Курина Л.Н., Курзина И.А., Восьмериков А.В. Цеолитные катализаторы в реакции получения диметилового эфира из СО и Н2 // Вестник Томского гос. ун-та. Химия. 2015. № 2. С. 59–68. https://doi.org/10.17223/24135542/2/6Liu X., Zhou W., Yang Y., Cheng K., Kang J., Zhang L., Zhang G., Min X., Zhang Q., Wang Y. Design of efficient bifunctional catalysts for direct conversion of syngas into lower olefins via methanol/dimethyl ether intermediates // Chem. Sci. 2018. V. 9. P. 4708–4718. https://doi.org/10.1039/C8SC01597JCheng K., Gu B., Liu X., Kang J., Zhang Q., Wang Y. Direct and highly selective conversion of synthesis gas into lower olefins: design of a bifunctional catalyst combining methanol synthesis and carbon–carbon coupling // Ang. Chem. 2016. V. 128, № 15. P. 4803–4806. https://doi.org/10.1002/ange.201601208Кипнис М.A., Белостоцкий И.А., Волнина Э.А., Лин Г.И. Синтез оксигенатов из синтез-газа на CuO/ZnO/Al2O3-катализаторе: роль дегидратирующего компонента // Катализ в промышленности. 2018, № 5. С. 12–18. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2018-5-12-18 EDN: XYUQJF [Kipnis M.A., Belostotskii I.A., Volnina E.A., Lin G.I. Synthesis of oxygenates from syngas on the CuO/ZnO/Al2O3 catalyst: the role of the dehydrating component // Catalysis in Industry. 2019. V. 11, № 1. P. 53–58. https://doi.org/10.1134/S2070050419010070]Mao L., Zheng H., Xiao D., Ren Yu., Ran L., Tang J. Efficient syngas-to-olefins conversion via kaolin modified SAPO-34 catalyst // Catal. Lett. 2024. V. 154. P. 664–673. https://doi.org/10.1007/s10562-023-04336-9Pan X., Jiao F., Miao D., Bao X. Oxide-zeolite-based composite catalyst concept that enable syngas chemistry beyond Fisher–Tropsch synthesis // Chem. Rev. 2021. V. 121. P. 6588–6609. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01012Zhou W., Kang J., Cheng K., He S., Shi J., Zhou C., Zhang Q., Chen J., Peng L., Chen M., Wang Y. Direct conversion of syngas into methyl acetate, ethanol, and ethylene by relay catalysis via the intermediate dimethyl ether // Angew. Chem. Int. Ed. 2018. V. 57, № 37. P. 12012–12016. https://doi.org/10.1002/anie.201807113Ni Y., Liu Y., Chen Z., Yang M., Liu H., He Y., Fu Y., Zhu W., Liu Z. Realizing and recognizing syngas-to-olefines reaction via dual-bed catalyst // ACS Catal. 2019. V. 9, № 2. P. 1026–1032. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b04794Li W., Wang K., Zhan G., Huang J., Li Q. Realizing and recognizing syngas-to-olefins reaction via a dual-bed catalyst // ACS Sustainable Chem. Eng. 2021. V. 9, № 18. P. 6446–6458. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c01384Matieva 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. of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2023. V. 147. ID 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/10.18412/1816-0387-2017-6-442-449 [Kipnis M.A., Samokhin P.V., Belostotskii I.A., Turkova T.V. Synthesis of dimethyl ether from synthesis gas over the megamax 507/γ-Al2O3 catalyst // Catal. Ind. 2018. V. 10, № 2. P. 97–104. https://doi.org/10.1134/S2070050418020095]Ni Y., Chen Z., Fu Y., Liu Y., Zhu W., Liu Z. Selective conversion of CO2 and H2 into aromatics // Nature Commun. 2018. V. 9. ID 3457. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05880-4Zhou C., Shi J., Zhou W., Cheng K., Zhang Q., Kang J., Wang Y. Highly active ZnО–ZrO2 aerogels integrated with H-ZSM-5 for aromatics synthesis from carbon dioxide // ACS Catal. 2020. V. 10, № 1. P. 302–310. https://doi.org/10.1021/acscatal.9b04309Sing K., Williams R. Physisorption hysteresis loops and the characterization of nanoporous materials // Adsorption Science and Technology. 2004. V. 22, № 10. P. 773–782. https://doi.org/10.1260/0263617053499032