Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов
Изучены процессы превращения пропан-бутановой фракции и природного
 газа в ароматические углеводороды на галло- и алюмосиликатах, модифицированных электровзрывными нанопорошками Zr и Mo. Наиболее эффективными катализаторами ароматизации низкомолекулярных парафинов
 являются галлоал...
Saved in:
| Published in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2008
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76230 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Активность цеолитных катализаторов, содержащих
 нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных
 углеводородов / Л.Н. Восмерикова, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1295-1303. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860259579150991360 |
|---|---|
| author | Восмерикова, Л.Н. Седой, В.С. Восмериков, А.В. |
| author_facet | Восмерикова, Л.Н. Седой, В.С. Восмериков, А.В. |
| citation_txt | Активность цеолитных катализаторов, содержащих
 нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных
 углеводородов / Л.Н. Восмерикова, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1295-1303. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Изучены процессы превращения пропан-бутановой фракции и природного
газа в ароматические углеводороды на галло- и алюмосиликатах, модифицированных электровзрывными нанопорошками Zr и Mo. Наиболее эффективными катализаторами ароматизации низкомолекулярных парафинов
являются галлоалюмосиликат, содержащий 1,0% Zr, и алюмосиликат с
добавкой 4,0% Mo и 0,5% Zr. Селективность образования на них ароматических углеводородов в зависимости от состава исходного газообразного
сырья составляет 60—80% при температуре реакции 550—750°С и объемной
скорости 200—1000 ч⁻¹.
Вивчено процеси перетворення пропан-бутанової фракції й природного
газу в ароматичні вуглеводні на гало- і алюмосилікатах, модифікованих
електровибуховими нанопорошками Zr і Mo. Найбільш ефективними каталізаторами ароматизації низькомолекулярних парафін є галоалюмосилікат, що містить 1,0% Zr, та алюмосилікат з домішкою 4,0% Mo і 0,5%
Zr. Селективність утворення на них ароматичних вуглеводнів в залежності від складу вихідної газоподібної сировини становить 60—80% за температури реакції 550—750°С і об’ємної швидкости 200—1000 год⁻¹.
The conversion of propane-butane fraction and natural gas into aromatic hydrocarbons
using the galloalumosilicates modified with electroexplosive
nanopowders is studied. The galloalumosilicate with Zr content of 1.0% and
galloalumosilicate with both Mo addition of 4.0% and Zr addition of 0.5%
are the most effective catalysts to aromatize low-molecular paraffins. Depending
on the composition of initial gaseous raw material, the selectivity of
aromatic hydrocarbons formation over them is 60—80% at the reaction temperature
of 550—750°С and volumetric rate of 200—1000 h⁻¹.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:53:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
1295
PACS numbers: 81.07.Wx, 81.16.Hc, 81.20.Ka, 82.30.Vy, 82.33.Jx, 82.65.+r, 82.75.Qt
Активность цеолитных катализаторов, содержащих
нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных
углеводородов
Л. Н. Восмерикова, В. С. Седой*, А. В. Восмериков
Институт химии нефти СО РАН,
просп. Академический, 3,
634021 Томск, Россия
*Институт сильноточной электроники СО РАН,
просп. Академический, 4,
634055 Томск, Россия
Изучены процессы превращения пропан-бутановой фракции и природного
газа в ароматические углеводороды на галло- и алюмосиликатах, модифи-
цированных электровзрывными нанопорошками Zr и Mo. Наиболее эффек-
тивными катализаторами ароматизации низкомолекулярных парафинов
являются галлоалюмосиликат, содержащий 1,0% Zr, и алюмосиликат с
добавкой 4,0% Mo и 0,5% Zr. Селективность образования на них аромати-
ческих углеводородов в зависимости от состава исходного газообразного
сырья составляет 60—80% при температуре реакции 550—750°С и объемной
скорости 200—1000 ч
—1.
Вивчено процеси перетворення пропан-бутанової фракції й природного
газу в ароматичні вуглеводні на гало- і алюмосилікатах, модифікованих
електровибуховими нанопорошками Zr і Mo. Найбільш ефективними ка-
талізаторами ароматизації низькомолекулярних парафін є галоалюмоси-
лікат, що містить 1,0% Zr, та алюмосилікат з домішкою 4,0% Mo і 0,5%
Zr. Селективність утворення на них ароматичних вуглеводнів в залежно-
сті від складу вихідної газоподібної сировини становить 60—80% за тем-
ператури реакції 550—750°С і об’ємної швидкости 200—1000 год
—1.
The conversion of propane-butane fraction and natural gas into aromatic hy-
drocarbons using the galloalumosilicates modified with electroexplosive
nanopowders is studied. The galloalumosilicate with Zr content of 1.0% and
galloalumosilicate with both Mo addition of 4.0% and Zr addition of 0.5%
are the most effective catalysts to aromatize low-molecular paraffins. De-
pending on the composition of initial gaseous raw material, the selectivity of
aromatic hydrocarbons formation over them is 60—80% at the reaction tem-
perature of 550—750°С and volumetric rate of 200—1000 h
—1.
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2008, т. 6, № 4, сс. 1295—1303
© 2008 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
1296 Л. Н. ВОСМЕРИКОВА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ
Ключевые слова: нанопорошки металлов, цеолит, конверсия, селектив-
ность.
(Получено 22 ноября 2007 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
Очень важная и широкая область успешного применения нанораз-
мерных порошков металлов – катализ химических реакций [1].
Это связано с тем, что частицы нанометрового диапазона отличают-
ся от массивных тел существенно возрастающим вкладом поверх-
ностных состояний. В то же время в последние годы все более ши-
рокое применение в процессах нефтепереработки и нефтехимии на-
ходят катализаторы, приготовленные на основе цеолитов семейства
пентасила, что обусловлено сочетанием в них уникальных молеку-
лярно-ситовых и физико-химических свойств [2, 3]. Повысить эф-
фективность каталитического действия цеолитов в реакциях пре-
вращения углеводородов можно путем их модифицирования ме-
таллами переходной группы, промотирующий эффект которых
усиливается при использовании материалов, имеющих размеры
частиц всего несколько десятков нанометров [4, 5].
В связи с этим целью данной работы являлось изучение процес-
сов превращения пропан-бутановой фракции (ПБФ) и природного
газа в присутствии цеолитов, содержащих различное количество
наноразмерных порошков (НРП) циркония и молибдена, а также
установление влияния способа введения циркония на ароматизи-
рующую активность цеолитсодержащего катализатора.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В качестве исходных цеолитов использовали: галлоалюмосиликат
(ГАС) с мольным отношением SiO2/(Al2O3 + Ga2O3) = 60, содержа-
щий 2,2% масс. оксида галлия, для процесса превращения пропан-
бутановой фракции; алюмосиликат (АС) с силикатным модулем 40
для процесса конверсии природного газа. Наноразмерные порошки
циркония и молибдена получали распылением металлической про-
волоки электроимпульсами большой мощности. Модифицирование
галлоалюмосиликата осуществляли непосредственно в камере
электрического взрыва (ЭВ) путем нанесения на его поверхность
образующихся при электрическом взрыве частиц Zr. Приготовле-
ние Zr—Mo-содержащих цеолитов проводили путем механического
смешения в вибрационной мельнице КМ-1 на воздухе в течение 2 ч
порошка высококремнеземного цеолита и нанопорошков молибде-
на и циркония.
АКТИВНОСТЬ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ Zr И Mo 1297
Исследования по превращению пропан-бутановой фракции (со-
став, масс.%: этан – 2,2, пропан – 73,7, бутаны – 24,1) в аромати-
ческие углеводороды проводили на установке проточного типа с объ-
емом реактора 5 см
3
при атмосферном давлении, температуре реак-
ции 350—600°С и объемной скорости подачи сырья 100—500 ч
—1. Пе-
ред испытаниями модифицированные образцы ГАС обрабатывали
воздухом при 300°С в течение 2 ч и при 520°С в течение 3 ч, а затем
восстанавливали в токе водорода при 520°С в течение 2 ч, объемная
скорость подачи воздуха и водорода 1 л/ч. Продукты реакции анали-
зировали газохроматографическим методом.
Конверсию природного газа (состав, масс.%: метан – 81,6, этан –
6,5, пропан – 7,4, бутаны – 4,0, пентаны – 0,5) проводили на уста-
новке проточного типа с кварцевым реактором объемом 1 см
3
при ат-
мосферном давлении, температуре реакции 600—750°С и объемной
скорости подачи сырья 1000 ч
—1. Для оценки каталитической актив-
ности образцов в процессе превращения пропан-бутановой фракции
и природного газа определяли степень превращения компонентов
исходного газа, а также рассчитывали выход газообразных и жид-
ких продуктов реакции и селективность образования ароматических
углеводородов.
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Результаты исследования влияния способа введения нанопорошка
Zr на каталитическую активность галлоалюмосиликата в процессе
конверсии ПБФ представлены в табл. 1. Из данных таблицы видно,
что добавка нанопорошка Zr к галлоалюмосиликату приводит к уве-
личению общей активности катализатора (оцениваемой по степени
превращения исходной газообразной смеси) и повышению селектив-
ности образования ароматических углеводородов. Максимальное
количество ароматических углеводородов образуется на катализато-
ре, содержащем 1,0% циркония. Селективность образования арома-
тических углеводородов на образце 1,0% Zr/ГАС достигает 62,9%
при температуре реакции 550°С и объемной скорости подачи исход-
ного сырья 300 ч
—1, что на 5,3% больше, чем на исходном ГАС. При
повышении объемной скорости подачи сырья до 500 ч
—1
селектив-
ность образования ароматических углеводородов на образце 1,0%
Zr/ГАС увеличивается еще на 1,2%. Нанесение на цеолит в камере
ЭВ 2,0% циркония приводит к небольшому уменьшению количества
образующихся на приготовленном катализаторе ароматических уг-
леводородов и к увеличению селективности образования алканов С1—
С2 и алкенов С2—С3 по сравнению с образцом 1,0% Zr/ГАС. В то же
время по ароматизирующей активности образец 2,0% Zr/ГАС также
превосходит исходный галлоалюмосиликат (табл. 1).
Т
А
Б
Л
И
Ц
А
1
.
С
ос
та
в
п
р
од
у
к
то
в
п
р
ев
р
ащ
ен
и
я
п
р
оп
ан
-б
ут
ан
ов
ой
ф
р
ак
ц
и
и
н
а
га
л
л
оа
л
ю
м
ос
и
л
и
к
ат
е,
м
од
и
ф
и
-
ц
и
р
ов
ан
н
ом
н
ан
оп
ор
ош
к
ом
ц
и
р
к
он
и
я
.
W
,
ч
− 1
Т
р
еа
к
ц
и
и
,
°С
Х
,
%
S
1
,
%
S
2
,
%
S
3
,
%
S
4
,
%
Y
А
р,
%
Г
А
С
1
0
0
4
5
0
4
7
5
,6
6
2
,0
2
,9
2
9
,5
1
3
,9
1
0
0
5
0
0
8
4
7
,3
5
3
,5
2
,4
3
6
,8
3
0
,9
1
0
0
5
5
0
9
8
7
,7
4
3
,4
1
,2
4
7
,7
4
6
,7
2
0
0
5
5
0
9
9
8
,7
3
4
,1
2
,0
5
5
,2
5
4
,6
3
0
0
5
5
0
9
5
8
,9
3
1
,0
2
,5
5
7
,6
5
4
,7
5
0
0
5
5
0
9
1
9
,0
2
8
,2
4
,0
5
8
,8
5
3
,5
1
,0
%
Z
r/
Г
А
С
(
н
ан
ес
ен
и
е
в
к
ам
ер
е
Э
В
)
1
0
0
4
5
0
6
3
5
,6
5
7
,4
2
,7
3
4
,3
2
1
,6
1
0
0
5
0
0
8
9
6
,4
4
4
,0
1
,3
4
8
,3
4
3
,0
1
0
0
5
5
0
9
8
8
,9
3
0
,3
1
,0
5
9
,8
5
8
,6
2
0
0
5
5
0
9
8
9
,0
2
8
,7
1
,6
6
0
,7
5
9
,5
3
0
0
5
5
0
9
7
9
,1
2
5
,8
2
,2
6
2
,9
6
1
,0
5
0
0
5
5
0
9
5
9
,2
2
3
,7
3
,0
6
4
,1
6
0
,9
2
,0
%
Z
r/
Г
А
С
(
н
ан
ес
ен
и
е
в
к
ам
ер
е
Э
В
)
1
0
0
4
5
0
5
3
5
,2
5
9
,9
2
,9
3
2
,0
1
7
,0
1
0
0
5
0
0
8
7
6
,5
4
6
,5
2
,1
4
4
,9
3
9
,1
1
0
0
5
5
0
9
8
6
,8
3
6
,7
1
,1
5
5
,4
5
4
,3
2
0
0
5
5
0
9
7
8
,7
3
2
,4
2
,1
5
6
,8
5
5
,1
3
0
0
5
5
0
9
6
8
,8
2
9
,1
2
,6
5
9
,5
5
7
,1
5
0
0
5
5
0
9
2
9
,0
2
5
,8
3
,8
6
1
,4
5
6
,5
1
,0
%
Z
r/
Г
А
С
-2
5
%
П
Б
(
н
ан
ес
ен
и
е
в
к
ам
ер
е
Э
В
)
1
0
0
4
5
0
6
1
5
,4
6
3
,0
4
,2
3
3
,4
2
0
,4
1
0
0
5
0
0
8
6
6
,3
5
5
,4
3
,3
4
5
,5
3
9
,1
1
0
0
5
5
0
9
7
8
,6
3
9
,7
1
,7
5
6
,0
5
4
,3
2
0
0
5
5
0
9
7
8
,8
2
9
,8
2
,5
5
9
,0
5
7
,2
3
0
0
5
5
0
9
6
8
,9
2
5
,3
3
,5
6
0
,3
5
7
,9
5
0
0
5
5
0
9
3
9
,0
2
0
,2
4
,2
6
1
,3
5
7
,0
П
р
и
м
е
ч
а
н
и
е
:
W
–
об
ъ
ем
н
ая
ск
ор
ос
ть
;
Х
–
к
он
ве
р
си
я
и
сх
од
н
ог
о
сы
р
ья
;
S
1
,
S
2
,
S
3
и
S
4
–
се
л
ек
ти
вн
ос
ть
об
р
аз
ов
ан
и
я
во
д
ор
од
а,
ал
к
ан
ов
С
1
—
С
2
,
ал
к
ен
ов
С
2
—
С
4
и
а
р
ом
ат
и
ч
ес
к
и
х
у
гл
ев
од
ор
од
ов
с
оо
тв
ет
ст
ве
н
н
о;
Y
А
р
–
в
ы
х
од
а
р
ом
ат
и
ч
ес
к
и
х
у
гл
ев
од
ор
од
ов
.
1298 Л. Н. ВОСМЕРИКОВА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ
АКТИВНОСТЬ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ Zr И Mo 1299
Таким образом, введение в состав галлоалюмосиликата нанопо-
рошка циркония приводит к увеличению селективности образова-
ния ароматических углеводородов. Однако, полученные катализато-
ры, несмотря на их высокую активность и селективность, не могут
использоваться в промышленных установках, так как характери-
стики образцов не отвечают требованиям по прочности на раскалы-
вание и истирание. Для повышения механической прочности, сни-
жения степени истирания и уноса в ходе реакции мелких частиц ка-
тализатора к галлоалюмосиликату добавляли 25% связующего ве-
щества – псевдобемита (ПБ). Затем полученный катализатор поме-
щали в камеру ЭВ и модифицировали цирконием из расчета его со-
держания в каталитической системе – 1,0% масс. Результаты ката-
литических испытаний образца 1,0% Zr/ГАС-25% ПБ в процессе
ароматизации смеси алканов С2—С4 представлены в табл. 1. Видно,
что полученный катализатор проявляет высокую активность и се-
лективность в данном процессе. Несмотря на то, что селективность
образования на нем ароматических углеводородов несколько снизи-
лась по сравнению с образцом 1,0% Zr/ГАС, не содержащим свя-
зующего вещества, она остается высокой и при температуре 550°С и
объемной скорости 300—500 ч
—1
превышает 60%.
Сравнительные характеристики каталитической активности гал-
лоалюмосиликатов, модифицированных НРП циркония, в процессе
ароматизации пропан-бутановой фракции приведены на рис. 1. На
основании полученных экспериментальных данных можно заклю-
чить, что наиболее эффективным катализатором данного процесса
является галлоалюмосиликат, на который в камере электрического
взрыва нанесен 1,0% циркония. Селективность образования на нем
Рис. 1. Конверсия пропан-бутановой фракции и выход ароматических уг-
леводородов на Zr-содержащих галлоалюмосиликатах (Треакции = 550°С,
W = 200 ч
—1).
1300 Л. Н. ВОСМЕРИКОВА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ
ароматических углеводородов при температуре реакции 550°С и объ-
емной скорости 200—500 ч
—1
составляет более 60%. Катализатор
1,0% Zr/ГАС-25% ПБ незначительно уступает по каталитической
активности образцу 1,0% Zr/ГАС, существенно превосходя его по
механической прочности, что имеет большое значение для промыш-
ленной эксплуатации катализаторов.
В настоящее время в мире ведутся широкие исследования по изу-
чению физико-химических и каталитических свойств Мо-содер-
жащих цеолитных катализаторов в процессе неокислительной кон-
версии метана в ароматические углеводороды [6—8]. В то же время
известно, что добавка катионов некоторых металлов к цеолиту типа
ZSM-5 приводит к существенному повышению его активности в про-
цессе дегидроциклоолигомеризации фракции легких насыщенных
углеводородов С2—С5 [9—11]. Поэтому представляло несомненный ин-
терес проследить влияние совместного действия нанопорошков мо-
либдена и циркония на каталитические свойства цеолита с силикат-
ным модулем 40 в процессе конверсии компонентов природного газа.
В таблице 2 приведены данные по влиянию температуры процес-
са на состав продуктов превращения природного газа на цеолите с
модулем 40, содержащем 4,0% НРП Мо и различное количество Zr.
Образец, модифицированный нанопорошком Мо, проявляет высо-
кую каталитическую активность в реакции конверсии природного
газа в ароматические углеводороды. С ростом температуры процес-
са на катализаторе 4,0% Мо/ZSM-5 конверсия природного газа и
выход ароматических углеводородов повышаются и достигают при
температуре 750°С соответственно 38,3% и 30,9%. В составе жид-
ких продуктов повышается доля бензола, толуола и нафталина.
В газообразных продуктах с повышением температуры реакции
увеличивается концентрация водорода и уменьшается количество
алканов и алкенов (табл. 2). Селективность образования ароматиче-
ских углеводородов на катализаторе 4,0% Мо/ZSM-5 в интервале
температур 600—750°С изменяется от 40,5 до 80,6%.
На рисунке 2 показано влияние содержания НРП циркония в ка-
тализаторе 4,0% Мо/ZSM-5 на конверсию природного газа и выход
жидких продуктов его превращения при температуре реакции 750°С
и объемной скорости подачи сырья 1000 ч
—1. Видно, что при введении
всего 0,25% циркония в катализатор 4,0% Мо/ZSM-5 наблюдается
уже некоторое повышение конверсии природного газа и выхода аро-
матических углеводородов. При этом селективность образования
ароматических углеводородов остается практически неизменной и
составляет более 80% (табл. 2). Увеличение содержания НРП цирко-
ния в цеолите до 0,5% приводит к дальнейшему повышению общей и
ароматизирующей активности катализатора в процессе конверсии
природного газа. При температуре реакции 750°С и объемной скоро-
сти подачи природного газа 1000 ч
—1
конверсия и выход ароматиче-
ских углеводородов на образце 4,0 % Mo—0,5% Zr/ZSM-5 достигают
Т
А
Б
Л
И
Ц
А
2
.
В
л
и
я
н
и
е
те
м
п
ер
ат
у
р
ы
п
р
оц
ес
са
н
а
со
ст
ав
п
р
од
у
к
то
в
п
р
ев
р
ащ
ен
и
я
п
р
и
р
од
н
ог
о
га
за
н
а
ц
ео
л
и
та
х
,
м
од
и
ф
и
ц
и
р
ов
ан
н
ы
х
н
ан
оп
ор
ош
к
ам
и
M
o
и
Z
r
(W
=
1
0
0
0
ч
—
1
).
П
р
од
у
к
ты
р
еа
к
ц
и
и
,
м
ас
.
%
Т
,
°С
Х
га
за
,
%
Н
2
ал
к
ан
ы
ал
к
ен
ы
С
6
Н
6
С
7
Н
8
С
1
0
Н
8
Y
А
р,
%
S
А
р,
%
4
,0
%
М
о/
Z
S
M
-5
(
м
ех
.
см
еш
ен
и
е)
6
0
0
6
5
0
7
0
0
7
5
0
1
1
,5
1
9
,4
2
4
,5
3
8
,3
0
,4
5
2
,9
5
3
,9
7
6
,6
8
9
3
,3
1
8
0
,6
3
7
5
,4
8
6
1
,6
7
1
,5
8
1
,4
1
1
,0
3
0
,7
3
1
,5
5
4
,7
3
6
,3
7
1
1
,4
5
–
0
,0
5
0
,1
0
0
,1
1
3
,0
7
9
,8
8
1
2
,7
1
1
8
,9
7
4
,7
1
4
,9
1
9
,4
3
0
,9
4
0
,5
7
7
,1
7
9
,2
8
0
,6
4
,0
%
М
о—
0
,2
5
%
Z
r/
Z
S
M
-5
(
м
ех
.
см
еш
ен
и
е)
6
0
0
6
5
0
7
0
0
7
5
0
1
1
,5
2
2
,0
2
7
,4
3
9
,1
0
,7
9
3
,4
9
4
,5
2
6
,8
1
9
1
,5
2
7
7
,9
8
7
2
,6
4
6
0
,9
0
1
,8
1
1
,2
2
1
,2
7
0
,7
8
1
,6
8
4
,8
4
6
,7
1
1
2
,4
4
0
,0
1
0
,0
6
0
,1
0
0
,1
1
4
,1
1
1
1
,7
3
1
3
,9
3
1
8
,3
5
5
,9
1
7
,0
2
1
,2
3
1
,5
5
1
,1
7
7
,3
7
7
,3
8
0
,5
4
,0
%
М
о—
0
,5
%
Z
r/
Z
S
M
-5
(
м
ех
.
см
еш
ен
и
е)
6
0
0
6
5
0
7
0
0
7
5
0
1
1
,5
2
3
,1
2
8
,6
4
2
,2
0
,8
7
3
,7
0
4
,7
2
7
,4
1
9
1
,2
9
7
6
,9
4
7
1
,3
7
5
7
,8
5
1
,3
8
1
,2
2
1
,2
6
0
,9
2
1
,8
9
4
,5
9
1
0
,5
5
1
2
,2
3
0
,0
1
0
,0
5
0
,0
8
0
,1
2
4
,4
7
1
3
,0
7
1
1
,6
2
1
9
,9
8
6
,5
1
8
,0
2
2
,5
3
3
,4
5
6
,2
7
8
,2
7
8
,6
7
9
,2
4
,0
%
М
о—
1
,0
%
Z
r/
Z
S
M
-5
(
м
ех
.
см
еш
ен
и
е)
6
0
0
6
5
0
7
0
0
7
5
0
1
1
,6
1
8
,9
2
6
,4
3
7
,0
0
,5
7
2
,8
6
4
,2
7
6
,3
7
9
2
,8
3
8
1
,1
2
7
3
,6
5
6
2
,9
8
1
,2
1
1
,0
7
1
,1
0
1
,0
6
2
,1
3
5
,3
4
1
1
,1
7
1
3
,3
4
0
,0
2
0
,0
9
0
,1
2
0
,1
6
3
,2
1
9
,2
6
9
,4
8
1
5
,7
1
5
,4
1
4
,8
2
0
,9
2
9
,5
4
6
,6
7
8
,6
7
9
,3
7
9
,8
П
р
и
м
е
ч
а
н
и
е
:
Т
–
т
ем
п
ер
ат
у
р
а
р
еа
к
ц
и
и
;
Х
–
к
он
ве
р
си
я
;
Y
А
р
–
в
ы
х
од
а
р
ом
ат
и
ч
ес
к
и
х
у
гл
ев
од
ор
од
ов
;
S
А
р
–
с
ел
ек
ти
в-
н
ос
ть
о
бр
аз
ов
ан
и
я
а
р
ом
ат
и
ч
ес
к
и
х
у
гл
ев
од
ор
од
ов
.
АКТИВНОСТЬ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ Zr И Mo 1301
1302 Л. Н. ВОСМЕРИКОВА, В. С. СЕДОЙ, А. В. ВОСМЕРИКОВ
42,2 и 33,4% соответственно, при этом селективность их образова-
ния составляет ∼ 80%. Основными жидкими продуктами, образую-
щимися при превращении природного газа на данном катализаторе,
являются бензол и нафталин, суммарный выход которых составляет
32,2% или более 96% от всех жидких продуктов. При повышении
содержания НРП циркония в образце 4,0% Мо/ZSM-5 до 1,0% на-
блюдается снижение, как степени превращения природного газа, так
и выхода ароматических углеводородов.
Таким образом, на основании полученных результатов можно
заключить, что наиболее высокой активностью и селективностью в
отношении образования ароматических углеводородов из природ-
ного газа обладает катализатор, содержащий в своем составе 4,0%
НРП Мо и 0,5% НРП Zr. Исходя из состава полученных на различ-
ных каталитических системах продуктов и зависимости их выхода
и селективности образования от условий проведения процесса,
можно предположить следующую схему превращения низших ал-
канов С1—С5 на полифункциональном катализаторе 4,0 % Mo—0,5%
Zr/ZSM-5: на активных центрах, содержащих частицы Мо, проис-
ходит активация молекул метана и разрыв связи С—Н; на центрах,
содержащих Zr, протекает дегидрирование присутствующих в при-
родном газе предельных углеводородов С2—С5, а также образующих-
ся промежуточных продуктов; на кислотных центрах самого цео-
лита идет олигомеризация и циклизация интермедиатов с образо-
ванием ароматических соединений. Вероятно, именно такое соче-
тание свойств цеолита и вводимых в него металлов в виде нанораз-
мерных порошков позволяет получить наиболее эффективный ка-
тализатор, что может, в конечном итоге, привести в ближайшей
Рис. 2. Конверсия природного газа и выход ароматических углеводородов
на катализаторе 4,0% Mo/ZSM-5, содержащем различное количество НРП
Zr (Треакции = 750°С, W = 1000 ч—1).
АКТИВНОСТЬ ЦЕОЛИТНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ Zr И Mo 1303
перспективе к решению актуальной проблемы рационального ис-
пользования природного газа как дешевого и доступного сырья для
получения ценных химических продуктов.
Работа выполнялась при частичной финансовой поддержке гран-
та ИНТАС № 06-10000-13-8949.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. В. И. Бухтияров, М. Г. Слинько, Успехи химии, 70, № 2: 167 (2002).
2. Я. И. Исаков, Нефтехимия, 38, № 6: 404 (1998).
3. В. Г. Степанов, К. Г. Ионе, Химическая промышленность, 3: 59 (1996).
4. Л. Н. Восмерикова, Л. М. Величкина, Л. Л. Коробицына и др., Журнал при-
кладной химии, 73, вып. 9: 1477 (2000).
5. А. В. Восмериков, А. Е. Ермаков, Л. Н. Восмерикова и др., Кинетика и ка-
тализ, 45, № 2: 232 (2004).
6. Ma Ding, Shu Yuying, Han Xiuwen et al., J. of Catalysis, 189: 314 (2000).
7. Ma Ding, Shu Yuying, Han Xiuwen et al., J. Phys. Chem. B, 105: 1786 (2001).
8. В. И. Зайковский, А. В. Восмериков, В. Ф. Ануфриенко и др., Кинетика и
катализ, 47, № 3: 396 (2006).
9. Х. М. Миначев, А. А. Дергачев, Известия РАН. Серия хим., 6: 1071 (1998).
10. А. В. Восмериков, Нефтегазовые технологии, 4: 31 (2000).
11. Б. И. Кутепов, Ароматизация углеводородов на пентасилсодержащих ка-
тализаторах (Москва: Химия: 2000).
Vosmerikova_nano.pdf
_TABLE1_nano
_TABLE2_nano
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76230 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:53:34Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Восмерикова, Л.Н. Седой, В.С. Восмериков, А.В. 2015-02-08T20:55:37Z 2015-02-08T20:55:37Z 2008 Активность цеолитных катализаторов, содержащих
 нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных
 углеводородов / Л.Н. Восмерикова, В.С. Седой, А.В. Восмериков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 4. — С. 1295-1303. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 81.07.Wx,81.16.Hc,81.20.Ka,82.30.Vy,82.33.Jx,82.65.+r,82.75.Qt https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76230 Изучены процессы превращения пропан-бутановой фракции и природного
 газа в ароматические углеводороды на галло- и алюмосиликатах, модифицированных электровзрывными нанопорошками Zr и Mo. Наиболее эффективными катализаторами ароматизации низкомолекулярных парафинов
 являются галлоалюмосиликат, содержащий 1,0% Zr, и алюмосиликат с
 добавкой 4,0% Mo и 0,5% Zr. Селективность образования на них ароматических углеводородов в зависимости от состава исходного газообразного
 сырья составляет 60—80% при температуре реакции 550—750°С и объемной
 скорости 200—1000 ч⁻¹. Вивчено процеси перетворення пропан-бутанової фракції й природного
 газу в ароматичні вуглеводні на гало- і алюмосилікатах, модифікованих
 електровибуховими нанопорошками Zr і Mo. Найбільш ефективними каталізаторами ароматизації низькомолекулярних парафін є галоалюмосилікат, що містить 1,0% Zr, та алюмосилікат з домішкою 4,0% Mo і 0,5%
 Zr. Селективність утворення на них ароматичних вуглеводнів в залежності від складу вихідної газоподібної сировини становить 60—80% за температури реакції 550—750°С і об’ємної швидкости 200—1000 год⁻¹. The conversion of propane-butane fraction and natural gas into aromatic hydrocarbons
 using the galloalumosilicates modified with electroexplosive
 nanopowders is studied. The galloalumosilicate with Zr content of 1.0% and
 galloalumosilicate with both Mo addition of 4.0% and Zr addition of 0.5%
 are the most effective catalysts to aromatize low-molecular paraffins. Depending
 on the composition of initial gaseous raw material, the selectivity of
 aromatic hydrocarbons formation over them is 60—80% at the reaction temperature
 of 550—750°С and volumetric rate of 200—1000 h⁻¹. Работа выполнялась при частичной финансовой поддержке гранта ИНТАС № 06-10000-13-8949. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов Activity of Zeolite Catalysts Containing Zr and Mo Powders During Conversion of Gaseous Hydrocarbons Article published earlier |
| spellingShingle | Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов Восмерикова, Л.Н. Седой, В.С. Восмериков, А.В. |
| title | Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов |
| title_alt | Activity of Zeolite Catalysts Containing Zr and Mo Powders During Conversion of Gaseous Hydrocarbons |
| title_full | Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов |
| title_fullStr | Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов |
| title_full_unstemmed | Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов |
| title_short | Активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки Zr и Mo, в процессе превращения газообразных углеводородов |
| title_sort | активность цеолитных катализаторов, содержащих нанопорошки zr и mo, в процессе превращения газообразных углеводородов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76230 |
| work_keys_str_mv | AT vosmerikovaln aktivnostʹceolitnyhkatalizatorovsoderžaŝihnanoporoškizrimovprocesseprevraŝeniâgazoobraznyhuglevodorodov AT sedoivs aktivnostʹceolitnyhkatalizatorovsoderžaŝihnanoporoškizrimovprocesseprevraŝeniâgazoobraznyhuglevodorodov AT vosmerikovav aktivnostʹceolitnyhkatalizatorovsoderžaŝihnanoporoškizrimovprocesseprevraŝeniâgazoobraznyhuglevodorodov AT vosmerikovaln activityofzeolitecatalystscontainingzrandmopowdersduringconversionofgaseoushydrocarbons AT sedoivs activityofzeolitecatalystscontainingzrandmopowdersduringconversionofgaseoushydrocarbons AT vosmerikovav activityofzeolitecatalystscontainingzrandmopowdersduringconversionofgaseoushydrocarbons |