Russian Journal of Physical Chemistry ARussian Journal of Physical Chemistry AЖурнал физической химии0044-45373034-5537The Russian Academy of Sciences68527410.31857/S0044453725020102DDSZHMCHEMICAL KINETICS AND CATALYSISХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗResearch ArticlePhysical and chemical properties and activity of Mn/γ-Al2O3 catalyst during propane to olefinic hydrocarbon conversionФизико-химические свойства и активность катализатора Mn/γ-Al2O3 в процессе превращения пропана в олефиновые углеводородыVosmerikovA. A.ВосмериковА. А.
Russian Federation
antonvosmerikov@gmail.comStepanovA. A.СтепановА. А.
Russian Federation
antonvosmerikov@gmail.comVosmerikovaL. N.ВосмериковаЛ. Н.
Russian Federation
antonvosmerikov@gmail.comGerasimovE. Y.ГерасимовЕ. Ю.
Russian Federation
antonvosmerikov@gmail.comVosmerikovA. V.ВосмериковА. В.
Russian Federation
antonvosmerikov@gmail.comInstitute of Petroleum Chemistry of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут химии нефти РАН, Сибирское отделениеFederal Research Center, G. K. Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesФедеральный исследовательский центр, Институт катализа им. Г. К. Борескова РАН, Сибирское отделение1502202599225126119062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0044-4537/article/view/685274

The physicochemical and catalytic properties of manganese-modified γ-Al2O3 are described. Using the method of thermoprogrammed ammonia desorption, data on the acid characteristics of Mn-containing catalysts are obtained, and they are found to differ from each other by the distribution and ratio of acid centers of various types. The morphology and structure of particles of Mn/γ-Al2O3 catalysts are studied by high-resolution transmission electron microscopy, and modification of γ-Al2O3 with manganese is shown to change them in no significant way. It is found that the largest amount of olefinic hydrocarbons is formed in the process of propane conversion at 650°C on γ-Al2O3 containing 4.0% manganese and makes up 37.8% at conversion of 58% while the selectivity of formation of lower olefins reaches 64.2%. The amount and nature of coke deposits formed on the surface of Mn-containing catalysts during the propane dehydrogenation reaction are determined by the method of differential thermal analysis. It is shown that in the course of the reaction carbon nanofibers are formed near the catalyst surface and layers of graphite-like carbon on the surface of Al2O3 particles.

Описаны физико-химические и каталитические свойства γ-Al2O3, модифицированного марганцем. С помощью метода термопрограммированной десорбции аммиака получены данные о кислотных характеристиках Mn-cодержащих катализаторов и установлено, что они отличаются друг от друга распределением и соотношением кислотных центров разного типа. Методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения исследована морфология и структура частиц катализаторов Mn/γ-Al2O3 и показано, что модифицирование γ-Al2O3 марганцем не приводит к существенному их изменению. Установлено, что наибольшее количество олефиновых углеводородов в процессе превращения пропана при 650°C образуется на γ-Al2O3, содержащем 4.0% марганца, и составляет 37.8% при конверсии 58%, при этом селективность образования низших олефинов достигает 64.2%. Методом дифференциального термического анализа определено количество и установлена природа коксовых отложений, образующихся на поверхности Mn-cодержащих катализаторов в ходе протекания реакции дегидрирования пропана. Показано, что в процессе проведения реакции происходит формирование углеродных нановолокон вблизи поверхности катализатора и слоев графитоподобного углерода на поверхности частиц Al2O3.

propanedehydrogenationconversionolefinic hydrocarbonsaluminum oxideactive centerscokeпропандегидрированиеконверсияолефиновые углеводородыоксид алюминияактивные центрыкоксРоссийский научный фондRussian Science Foundation24-23-00386Левин В.О., Потехин В.М., Кудимова М.В. // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2017. Т. 6. С. 28.Погосян Н.М., Погосян М.Д., Шаповалова О.В. и др. // Нефтегазохимия. 2016. Т. 2. С. 38.Волкова А.В. Рынок базовых продуктов нефтехимии: олефины и ароматические углеводороды. М.: Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики, 2019. 70 с.Xieqing W., Chaogang X., Zaiting L., Genquan Z. // Practical Advances in Petroleum Processing. 2006. P. 1063.Yoshimura Y., Kijima N., Hayakawa T. et al. // Catal. Surv. Jpn. 2000. V. 4. P. 157.Akah A., Williams J., Ghrami M. // Catalysis Surveys from Asia. 2023. V. 4. P. 265.Fakhroleslam M., Sadrameli S.M. // Fuel. 2019. V. 252. P. 553.Жоров Ю.М. // Нефтехимия. 1984. Т. 24. № 1. С. 38.Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л., Бабаш С.Е. Пиролиз углеводородного сырья. М.: Химия, 1987. 240 с.Черных С.П., Адельсон С.В., Мухина Т.Н. // Нефтехимия. 1991. Т. 31. С. 688.Chen S., Chang X., Sun G., Zhang T. et al. // Chem. Soc. Rev. 2021. V. 5. P. 3315.Liu S., Zhang B., Liu G. // Reaction Chemistry & Engineering. 2021. V. 6. № 1. P. 9.Sattler J.J., Ruiz-Martinez J., Santillan-Jimenez E., Weckhuysen B.M. // Chemical Reviews. 2014. V. 519. № 114. P. 10613.Бабак В.Н., Бабак Т.Б., Закиев С.Е., Холпанов Л.П. // Теорет. осн. хим. технологии. 2009. Т. 43. № 1. С. 78.Rodemerck U., Stoyanova M., Kondratenko E.V., Linke D. // J. Catal. 2017. V. 352. P. 256.Choi S.-W., Kim W.-G., So J.-S., Moore J.S. et al. // J. Catal. 2017. V. 345. P. 113.Chen C., Hu Z., Ren J., Zhang S. et al. // ChemCatChem. 2019. V. 11. P. 868.Estes D.P., Siddiqi G., Allouche F., Kovtunov K.V. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. P. 14987.Галанов С.И., Галанов А.И., Смирнов М.Ю., Сидорова О.И. и др. // Изв. Томского политех. ун-та. 2005. Т. 308. № 1. С. 126.Цырульников П.Г. // Росс. хим. журн. 2007. Т. 51. № 4. С. 133.Усачев Н.Я., Харламов В.В., Казаков А.В., Беланова Е.П. и др. // Сб. матер. Научно-экспертного совета при Председателе Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации. 2010. С. 126.Delmastro A., Gozzelino G., Mazza D. et al. // J. of the Chemical Society. Faraday Transactions. 1992. V. 88. № 14. P. 2065.Kim S.-M., Lee Y.-J., Bae J.W. et al. // Applied Catalysis A: General. 2008. V. 348. № 1. P. 113.Morterra C., Magnacca G.A. // Catalysis Today. 1996. V. 27. № 3–4. P. 497.