RU2797423C1 - Наноструктурированный катализатор гидродеоксигенации ароматических кислородсодержащих компонентов бионефти - Google Patents

Наноструктурированный катализатор гидродеоксигенации ароматических кислородсодержащих компонентов бионефти Download PDF

Info

Publication number
RU2797423C1
RU2797423C1 RU2022134983A RU2022134983A RU2797423C1 RU 2797423 C1 RU2797423 C1 RU 2797423C1 RU 2022134983 A RU2022134983 A RU 2022134983A RU 2022134983 A RU2022134983 A RU 2022134983A RU 2797423 C1 RU2797423 C1 RU 2797423C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carrier
catalyst
hydrodeoxygenation
ruthenium
nanoparticles
Prior art date
Application number
RU2022134983A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Арнольдович Винокуров
Александр Павлович Глотов
Евгений Владимирович Иванов
Глеб Олегович Засыпалов
Владислав Сергеевич Прудников
Владимир Алексеевич Климовский
Анна Викторовна Вутолкина
Наталия Руслановна Демихова
Анна Вячеславовна Ставицкая
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина"
Application granted granted Critical
Publication of RU2797423C1 publication Critical patent/RU2797423C1/ru

Links

Abstract

Настоящее изобретение относится к наноструктурированному катализатору гидродеоксигенации ароматических кислородсодержащих компонентов бионефти и может быть использовано при переработке возобновляемого растительного сырья. Заявленный катализатор состоит из носителя, представляющего собой деалюминированные алюмосиликатные нанотрубки состава, масс. %: оксид кремния 50,5-77,3, оксид алюминия 22,7-49,5 и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 1,0-5,0% от массы носителя, при этом наночастицы рутения образуют высокодисперсную активную фазу, равномерно локализованную на поверхностях оксида кремния и оксида алюминия. Достигаемый технический результат заключается в оптимизации текстурных характеристик, таких как повышение удельной площади поверхности и увеличение размера пор, в повышении кислотности катализатора в результате кислотного деалюминирования носителя, что приводит к улучшению массопереноса и снижению коксообразования, а также в обеспечении наличия на поверхности носителя катализатора одновременно кислотных и металлических центров. 1 табл., 9 пр.

Description

Изобретение относится к областям нефтехимии и нефтепереработки, в частности, к катализаторам гидродеоксигенации продуктов пиролиза биомассы и может быть использовано при переработке возобновляемого растительного сырья.
В условиях растущего спроса на моторные топлива и сырья для нефтехимических производств все более актуальным становится поиск новых источников углеродсодержащего сырья. Перспективным представляется использование продуктов переработки биомассы для получения компонентов моторных топлив и ценных полупродуктов нефтехимии. Бионефть, являющаяся основным продуктом быстрого пиролиза биомассы, представляет собой сложную смесь ароматических фенолов, спиртов, эфиров и карбоновых кислот, образовавшихся в результате дефрагментации и деполимеризации лигнина и гемицеллюлозы. Бионефть не пригодна для непосредственного использования в качестве компонента моторных топлив из-за высокой кислотности (рН~3), вязкости, низкой теплотворной способности (16-19 МДж/кг), которые определяются высоким содержанием в ней кислорода (до 50 масс. %). Поэтому для производства экологически чистых топлив, отвечающих жестким современным стандартам, требуется каталитическое облагораживание бионефти, в частности, гидродеоксигенация.
Традиционными катализаторами гидроочистки и, в частности, гидродеоксигенации, являются сульфидированные Ni-(Co)-Mo-W системы. Известны примеры использования нанесенных сульфидированных Ni-Mo и Со-Мо катализаторов гидродеоксигенации (RU2689416, 2019, RU2663669, 2018, RU2652991, 2018, US5959167, 1995, US4795841, US 2007090024, 2007, WO 2004/073859, 2004, RU2726616, 2014) с использованием в качестве носителя Al2O3, SiO2 и TiO2. В US4795841, 1984 описывается применение CoMoSx/Al2O3 в качестве катализатора гидродеоксигенации бионефти, полученной при пиролизе древесной щепы. Эти катализаторы имеют невысокую активность и селективность по выходу гидрогенизата, а также быстро дезактивируются по причине отсутствия в бионефти лигноцеллюлозного происхождения сернистых соединений. Кроме того, высокое содержание воды в бионефти приводит к разрушению носителя при переходе оксида алюминия в бемит "у-AlO(ОН) (RU 2335340, 2008, US 5959167, 1999).
Известно большое количество примеров использования катализаторов на основе фосфидов переходных металлов. Наиболее исследованными являются Ni-Mo-P и Со-Мо-Р системы. (JP5525865, US 2010/0043278, 2010, RU 2612303,). Сообщается о получении катализатора гидродеоксигенации продуктов переработки биомассы, в том числе пиролизной бионефти, представляющего собой сложный композит, содержащий Ni в восстановленной форме и другие переходные металлы. Катализатор содержит до 15 масс. % Р, находящегося в виде фосфидов (RU 2472584). Недостатком приведенных каталитических систем является высокая температура (580-850°С) восстановления фосфорных предшественников фосфидов никеля (в основном NH4H2PO4), при которой происходит необратимое изменение фазового состава и текстурных характеристик катализатора, приводящее к снижению его активности. Например, при использовании в качестве носителя γ-Al2O3 происходит образование шпинели NiAl2O4 и фосфата алюминия AlPO4. Существенным недостатком фосфидных катализаторов является высокое содержание переходного металла (25-30%), что увеличивает их стоимость.
Известны примеры использования катализаторов на основе нитридов переходных металлов [Ghampson, Т.; Sepuldeva, С; Garcia, R.; Radovic, L.R.; Garcia Fierro, J.L.; DeSisto, W.J.; Escalona, N. // Appl. Catal. A Gen. 2012, 439-440, 111-124]. Они проявляют большую стабильность в сравнении с сульфидами в гидродеоксигенации компонентов лигноцеллюлозной бионефти. Однако, сложные условия синтеза нитридов, карбидов и фосфидов переходных металлов, а также низкая стабильность в условиях гидродеоксигенации производных лигнина ограничивают их применение.
Известны способы гидродеоксигенации с использованием моно- и биметаллических катализаторов на основе переходных металлов (Ni, Zn, Cu, Со, Mo, W, Cr) [US 4133822, RU 2335340, RU 2356629,]. Такие катализаторы склонны к дезактивации в результате повышенного коксообразования, проявляют низкую стабильность при повторных испытаниях, а также подвергаются спеканию и выщелачиванию кислотными компонентами бионефти [RU 2440847 C1; Lee, Н., Kim, YM., Lee, IG. et al. // Korean J. Chem. Eng. 33, 3299-3315 (2016)]. При этом степень деоксигенации находится на уровне 20-50% в испытаниях с использованием модельного сырья. Известен пример использования биметаллических нанесенных катализаторов на основе композиций переходных металлов из ряда: Со, Zr, Mn, Се, V, Cr [RU 2356629 С1]. В качестве носителя использовали: γ-Al2O3, SiO2, CeO2, ZrO2. Большинство использованных катализаторов проявили низкую активность с конверсией сырья на уровне 30-60% и степенью деоксигенации: 20-50%. Кроме того, использование таких катализаторов нецелесообразно из-за высокого содержания металлов (30-40 масс. %) и небольшого соотношения субстрат/металл (50-200). Известен способ гидродеоксигенации фенола с использованием неблагородных переходных металлов (Ni, Zn, Fe, Cu, Со), нанесенных на микро-мезопористые алюмосиликаты и оксид кремния [Li W., Wang Н., Wu X. // Fuel, 2020, V. 274, 117859]. Несмотря на то, что никелевые катализаторы считаются перспективными в гидродеоксигенации, низкая стабильность ограничивает их широкое применение. Известен пример использования Ni, Со, Cu- катализаторов на основе Al2O3, приготовленных методом соосаждения соответствующих прекурсоров переходных металлов и гидроксида алюминия. Катализаторы, активная фаза которых была представлена металлическим никелем, подвергались выщелачиванию кислотными компонентами бионефти, спеканию и окислению, снижая стабильность таких систем [Y. Jing, L. Dong, Y. Guo, X. Liu, Y. Wang. // ChemSusChem, 2019, V.13, P.4181-4198]. По сравнению с Ni-содержащими системами, катализаторы на основе меди, железа и кобальта считаются более перспективными. Известен пример использования биметаллического катализатора Ru-Ni/ZrO2 в гидродеоксигенации 4-пропилфенола и м-крезола [В. Feng, Н. Kobayashi, Н. Ohta, A. Fukuoka // J. Mol. Catal. A, 2014, V. 388, P. 41-46]. Рутений способствовал улучшению селективности образования циклоалканов (циклогексана и метилциклогексана). При этом удалось значительно увеличить стабильность каталитической системы.
Наиболее предпочтительным является проведение процесса гидродеоксигенации с использованием катализаторов на основе благородных металлов (Pt, Pd, Rh и Ru). К преимуществам таких систем относятся: высокая активность, селективность по целевым продуктам, высокая дисперсность активной фазы, устойчивость к действию каталитических ядов и высокая стабильность. Они не требуют дополнительного сульфидирования и могут быть легко переведены в активную форму в токе водорода. Известен способ гидродеоксигенации модельной бионефти с использованием катализатора Ru/HZSM-5 при 240°С и давлении Н2 6 МПа [US 9518076]. Основными продуктами выступали ароматические соединения. Однако микропористый цеолитный носитель быстро закоксовывался в ходе процесса. Несмотря на большую распространенность цеолита типа MFI в качестве компонента катализаторов гидродеоксигенации, его микропористая структура осложняет диффузию разветвленных органических субстратов к активным центрам катализатора, а высокая кислотность инициирует реакции крекинга получаемых соединений. Кислотность цеолитов можно варьировать за счет изменения соотношения Si/Al путем кислотного/щелочного травления. Известен пример использования катализаторов Ni/ZSM-5 и Ni/Beta, носители которых подвергали предварительному кислотному деалюминированию, что значительно уменьшило вклад побочных реакций крекинга и изомеризации [D. Serrano, J. Melero, J. Coronado, P. Pizarro and G. Morales // Chapter 12 in Zeolites in Catalysis: Properties and Applications, 2017, P. 441-480]. Известен пример использования композитного катализатора состава Ru/C/ZSM-5 и Ru/C/HY [US 7956224,]. Добавка цеолита HZSM-5 (Si/Al=80) к катализатору Ru/C приводила практически к высокой конверсии фенола (97%). Также авторами патента сообщалось об образовании бициклических соединений (2-циклогексилфенола) вследствие высокой кислотности цеолитов HZSM-5 (Si/Al=80) и HY (Si/Al=60), способствующей алкилированию фенола циклогексеном. Известен пример использования мезопористых носителей (A12O3 и SiO2), которые, напротив, характеризуются слишком низкой концентрацией кислотных центров, что способствовало прямому гидрированию кислородосодержащих соединений бионефти без протекания деоксигенации [X. L. Zhu, L. L. Lobban, R. G. Mallinson and D. E. Resasco. // Journal of Catalysis, 2011, V. 281, P. 21-29.]. Известен пример использования катализатора Ru/γ-Al2O3 в гидродеоксигенации модельной смеси фенола в воде [Chen S., Wang W., Li X., Yan P., Han W., Sheng Т., Deng Т., Zhu W., Wang H. // Journal of Energy Chemistry. - 2022. - V. 66. - pp. 576-586]. При этом конверсия фенола была неполной, а выход циклогексана составил менее 50% из-за образования значительного количества циклогексанола и циклогексанона.
Наиболее близким по существу и назначению к предлагаемому изобретению, является катализатор гидродеоксигенации лигнина, представляющий собой рутений, нанесенный на цеолит ZSM-5, поверхность которого была модифицирована алюминием (CN 112495424,). Вследствие модификации поверхности носителя изменяются его кислотные и текстурные характеристики (удельная площадь поверхности, размер пор). Для этого коммерческий HZSM-5 предварительно модифицируют следующим образом: смешивают водный раствор Al(NO3)3*9H2O в этаноле и навеску HZSM-5, полученную суспензию перемешивают в течение 12 часов при комнатной температуре, затем осадок отделяют, высушивают в течение 12 часов при температуре 80-110°С. Полученный материал прокаливают при 500~800°С в течение 4~8 часов. Затем модифицированный алюминием носитель А1-HZSM-5 используют в синтезе рутениевого катализатора. Катализатор гидродеоксигенации лигнина получают методом пропитки водорастворимым прекурсором рутения RuCl3*xH2O. После чего носитель, пропитанный раствором соли рутения, сушат при температуре 80-120°С в течение 12 часов и пассивируют при комнатной температуре в атмосфере смешанного газа N2/O2. После пассивации рутениевый катализатор активируют в токе водорода при температуре 300-700°С в течение 3~6 часов. Готовый катализатор содержит 2,5-10 масс. % рутения в пересчете на общую массу катализатора. Массовое содержание Al в модифицированном HZSM-5 составляет от 1 до 3% в пересчете на массу носителя. Процесс гидродеоксигенации лигнина осуществляют в реакторе периодического действия (автоклав) при давлении 3-5 МПа и температуре 210-290°С. В качестве растворителя используется вода. Время реакции составляет 4-12 часов.
Недостатки известного катализатора заключаются в следующем. Процесс осуществляют при очень большом соотношении рутениевого катализатора и лигнина, которое составляет 0,1-0,5 г: 0,4 г. Несмотря на высокую температуру (290°С) в данном процессе, выход углеводородов не превышал 15%, а выход других кислородсодержащих веществ находился на уровне 2%. Процесс проводили при давлении Н2 - 4 МПа в течение 8 часов. В сравнительном эксперименте, который подразумевал использование коммерческого HZSM-5, Ru-содержащий катализатор показывает заметно пониженную активность. Выходы углеводородов и кислородсодержащих веществ составляют 0,28 масс. % и 10,37 масс. % соответственно.
Технической проблемой, на решение которой направлено данное изобретение, является увеличение активности катализатора гидродеоксигенации лигноцеллюлозной бионефти, снижение доли побочных реакций крекинга и изомеризации, повышение стабильности работы катализатора.
Указанная проблема решается созданием наноструктурированного катализатора гидродеоксигенации ароматических кислородсодержащих компонентов бионефти, состоящего из носителя, представляющего собой деалюминированные алюмосиликатные нанотрубки состава, масс. %: оксид кремния 50,5-77,3 оксид алюминия 22,7-49,5 и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 1,0-5,0% от массы носителя, при этом наночастицы рутения образуют высокодисперсную активную фазу, равномерно локализованную на поверхностях оксида кремния и оксида алюминия.
Достигаемый технический результат заключается в оптимизации текстурных характеристик (повышение удельной площади поверхности, увеличение размера пор), повышении кислотности катализатора в результате кислотного деалюминирования носителя, что приводит к улучшению массопереноса, снижению коксообразования, а также в обеспечении наличия на поверхности носителя катализатора одновременно кислотных и металлических центров.
Согласно настоящему изобретению, катализатор состоит из вышеоговоренного носителя и рутения, нанесенного на носитель, взятых в определенных количествах.
Катализатор готовят в два этапа.
На первом этапе к алюмосиликатным нанотрубкам - к природным или синтетическим алюмосиликатным нанотрубкам с общей формулой Al2Si2(OH)4*nH2O, где n=0-2, предпочтительно, галлуазиту с химической формулой Al2Si2(OH)4*2H2O, длиной 0,5-2 мкм, внешним и внутренним диаметром 40-60 и 10-30 нм, соответственно, добавляют 1,0-3,0 М водный раствор серной кислоты и выдерживают при температуре 50-80°С при постоянном перемешивании в течение 6-24 ч. Полученную смесь охлаждают до комнатной температуры, промывают дистиллированной водой до достижения нейтральной среды фильтрата и сушат при температуре 90-110°С в течение 12-24 ч.
На втором этапе деалюминированные вышеуказанным способом алюмосиликатные нанотрубки диспергируют в водном растворе соли хлорида рутения в течение 20-60 минут до образования суспензии. Готовую суспензию подвергают воздействию СВЧ излучения мощностью 100-600 Вт в течении 10-20 минут, отделяют центрифугированием твердый осадок. Затем твердый осадок сушат и прокаливают в муфельной печи при 400-550°С в течение 3-6 часов со скоростью нагрева 5-20°С/мин. Восстановление оксида рутения (RuOx) проводят в токе Н2 с расходом 20-100 мл/мин и нагревом 5-20°С/мин до 400-600°С с выдержкой 30-50 минут каждые 100°С.
Готовый катализатор содержит 1,0-5,0% наночастиц рутения от массы носителя.
При этом наночастицы рутения образуют высокодисперсную активную фазу, равномерно локализованную на поверхностях оксида кремния и оксида алюминия, то есть высокодисперсную активную фазу, равномерно расположенную на внешней и внутренней поверхностях наноструктурированного носителя.
Гидродеоксигенация включает в себя прямое гидрирование на металлических центрах и деоксигенацию на кислотных центрах катализатора. Кислотность алюмосиликатных нанотрубок галлуазита составляет 0,15-0,20 NH3 мкмоль/г. Для достижения оптимального баланса между кислотными и металлическими функциями катализатора, проводят деалюминирование алюмосиликатных нанотрубок с целью создания дефектов в структуре, приводящих к образованию центров Si-O-Al. Кроме того, кислотное деалюминирование приводит к увеличению внутреннего диаметра указанных нанотрубок (внутренняя полость нанотрубок образована оксидом алюминия) и удельной площади поверхности, что необходимо для эффективного массопереноса разветвленных кислородсодержащих молекул в составе бионефти. Равномерное расположение наночастиц рутения на поверхности наноструктурированного носителя приводит к формированию высокодисперной активной фазы катализатора (металлических центров), что, в свою очередь, обеспечивает увеличение площади контакта молекул углеводородного сырья с каталитическими центрами, тем самым повышает активность катализатора. Наличие на одной поверхности кислотных и металлических центров приводит к снижению доли побочных реакций и позволяет повысить селективность катализатора по продуктам деметоксилирования и исчерпывающего гидрирования/гидродеоксигенации ароматических кислородосодержащих компонентов, входящих в состав бионефти, полученной термической деструкцией лигнинцеллюлозного сырья.
Гидродеоксигенацию модельного кислородсодержащего ароматического субстрата из ряда гваякол, анизол, фенол с использованием воды в качестве растворителя проводят в реакторе периодического действия из нержавеющей стали с тефлоновыми вкладышами при давлении водорода 2,0-5,0 МПа, предпочтительно при 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл равным 100-400 и температуре 120-180°С в течение 2-5 ч, предпочтительно при 3 ч.
Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его.
Пример 1
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 50,5, оксид алюминия - 49,5, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: гваякол -10,0, вода - 90,0, при температуре 150°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл = 200 в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 100%, селективность: по циклогексану - 5,0%, циклогексанолу - 45,0%, циклогександиолу-1,2 -35,0%, 2-метоксициклогексанолу - 15,0%.
Пример 2
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 77,3, оксид алюминия - 22,7, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: гваякол -20,0, вода - 80,0 при температуре 120°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл = 200 в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 98,0%, селективность: по циклогексану - 5,0%, циклогексанолу - 31,0%, циклогександиолу-1,2 - 40,0%, 2-метоксициклогексанолу - 24,0%.
Пример 3
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 69,4, оксид алюминия - 30,6, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: гваякол -10,0, вода - 90,0, при температуре 180°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл = 100 в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 100%, селективность: по циклогексану - 17%, циклогексанолу - 33%, циклогександиолу-1,2 - 24%, 2-метоксициклогексанолу - 26%.
Пример 4
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 50,5, оксид алюминия - 49,5, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: гваякол -40, вода - 60, при температуре 180°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл = 200 в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 100%, селективность: по циклогексану - 4%, циклогексанолу - 43%, циклогександиолу-1,2 - 37%, 2-метоксициклогексанолу - 16%.
Пример 5
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 50,5, оксид алюминия - 49,5, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: фенол -10, вода - 90, при температуре 180°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл = 400, в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 100%, селективность: по циклогексану - 18%, циклогексанолу - 82%.
Пример 6
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 69,4, оксид алюминия - 30,6, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: гваякол -10, вода - 90, при температуре 150°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл = 200 в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 100%, селективность: по циклогексану - 9%, циклогексанолу - 33%, циклогександиолу-1,2 - 32%, 2-метоксициклогексанолу - 26%.
Пример 7
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 69,4, оксид алюминия - 30,6, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: анизол -10, вода - 90, при температуре 150°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл - 200 в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 97%, селективность: по циклогексану - 38%, циклогексанолу - 34%, толуолу - 28%.
Пример 8
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 77,3, оксид алюминия - 22,7, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: гваякол -10, вода - 90, при температуре 120°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл = 200 в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 100%, селективность: по циклогексану - 7%, циклогексанолу - 32%, циклогександиолу-1,2 - 41%, 2-метоксициклогексанолу - 20%.
Пример 9
Используют катализатор, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные нанотрубки галлуазита, состава, масс. %: оксид кремния - 69,4, оксид алюминия - 30,6, и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 2,0% от массы носителя.
Проводят гидродеоксигенацию сырья, содержащего, масс. %: гваякол - 10, вода - 90, при температуре 150°С, давлении 3,5 МПа, мольном соотношении субстрат/металл = 200 в течение 3 ч. При этом получают следующие результаты: конверсия гваякола составляет 100%, селективность: по циклогексану - 15%, циклогексанолу - 32%, циклогександиолу-1,2 - 27%, 2-метоксициклогексанолу - 26%.
Условия проведения процесса гидродеоксигенации в присутствии описываемого катализатора и полученные при этом результаты по приведенным примерам 1-9 приведены в таблице.
Из представленных данных следует, что все используемые в приведенных примерах катализаторы проявляют высокую активность в гидродеоксигенации ароматических кислородсодержащих компонентов бионефти в реакторе периодического действия при давлении 3,5 МПа, в интервале температур 120-180°С, мольном соотношении субстрат/металл = 100-400.
Таким образом, использование заявленного наноструктурированного рутений-содержащего катализатора на основе деалюминированных алюмосиликатных нанотрубок приводит к количественной конверсии ароматического субстрата (таблица, пп. 1, 3-6, 8), повышению селективности по продукту исчерпывающей гидродеоксигенации - циклогексану (до 38%), а также продукту деметоксилирования и исчерпывающего гидрирования ароматического кольца - циклогексанолу (82%). Кроме того, использование описываемого катализатора приводит к смягчению условий процесса гидрооблагораживания бионефти, снижению давления, позволяет проводить процесс без применения сульфидирующих агентов.
Использование описываемого катализатора, содержащего компоненты в иных концентрациях, входящих в заявленный интервал, приводит к аналогичным результатам. Использование компонентов в количествах, выходящих за данный интервал, не приводит к желаемым результатам.
Figure 00000001

Claims (3)

  1. Наноструктурированный катализатор гидродеоксигенации ароматических кислородсодержащих компонентов бионефти, состоящий из носителя, представляющего собой деалюминированные алюмосиликатные нанотрубки состава, масс. %:
  2. оксид кремния 50,5-77,3 оксид алюминия 22,7-49,5
  3. и рутения, нанесенного на носитель в виде наночастиц в количестве 1,0-5,0% от массы носителя, при этом наночастицы рутения образуют высокодисперсную активную фазу, равномерно локализованную на поверхностях оксида кремния и оксида алюминия.
RU2022134983A 2022-12-28 Наноструктурированный катализатор гидродеоксигенации ароматических кислородсодержащих компонентов бионефти RU2797423C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797423C1 true RU2797423C1 (ru) 2023-06-05

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5110995A (en) * 1991-03-12 1992-05-05 Institute Of Catalysis Preparation of phenol or phenol derivatives
RU2638171C1 (ru) * 2016-10-14 2017-12-12 Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Катализатор дегидрирования сжиженных углеводородных газов, способ его получения и применения
RU2696957C1 (ru) * 2019-05-21 2019-08-07 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Наноструктурированный катализатор гидрирования ароматических углеводородов с6-с8
US20210016250A1 (en) * 2018-03-20 2021-01-21 University Of New Orleans Halloysite-based nanocomposites and methods of making and using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5110995A (en) * 1991-03-12 1992-05-05 Institute Of Catalysis Preparation of phenol or phenol derivatives
RU2638171C1 (ru) * 2016-10-14 2017-12-12 Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Катализатор дегидрирования сжиженных углеводородных газов, способ его получения и применения
US20210016250A1 (en) * 2018-03-20 2021-01-21 University Of New Orleans Halloysite-based nanocomposites and methods of making and using the same
RU2696957C1 (ru) * 2019-05-21 2019-08-07 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Наноструктурированный катализатор гидрирования ароматических углеводородов с6-с8

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Aleksandr Glotov, Anna Vutolkina, Aleksey Pimerzin, Vladimir Nedolivko, Gleb Zasypalov, Valentine Stytsenko, Eduard Karakhanov and Vladimir Vinokurov. Ruthenium Catalysts Templated on Mesoporous MCM-41 Type Silica and Natural Clay Nanotubes for Hydrogenation of Benzene to Cyclohexane // Catalysts. - 2020, 10(5), 537, pp.1-14. *
Vladimir Vinokurov, Aleksandr Glotov, Yaroslav Chudakov, Anna Stavitskaya, Evgenii Ivanov, Pavel Gushchin, Anna Zolotukhina, Anton Maximov, Eduard Karakhanov, Yuri Lvov. Core/shell ruthenium - halloysite nanocatalysts for hydrogenation of phenol // Ind. Eng. Chem. Res. - 2017, 56, 47, pp.14043-14052. *
Егоров А.Ю. ГАЛЛУАЗИТ: СОВРЕМЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ ДОБЫЧИ В РОССИИ // РАЗВЕДКА И ОХРАНА НЕДР. - 2015, no.3, c.19-24. *
Н. Р. Демихова, С. С. Боев, М. В. Решетина, К. А. Чередниченко, В. А. Винокуров, А. П. Глотов. МИКРО-МЕЗОПОРИСТЫЙ КАТАЛИЗАТОР НА ОСНОВЕ ДЕАЛЮМИНИРОВАННЫХ НАНОТРУБОК ГАЛЛУАЗИТА ДЛЯ ИЗОМЕРИЗАЦИИ АРОМАТИЧЕСКОЙ ФРАКЦИИ С-8 // НАНОГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ, 2021, т.6, no.2, с.63-74. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cheng et al. Upgrading pyrolysis bio-oil through hydrodeoxygenation (HDO) using non-sulfided Fe-Co/SiO2 catalyst
Ouedraogo et al. Recent progress of metals supported catalysts for hydrodeoxygenation of biomass derived pyrolysis oil
Han et al. Revealing the factors determining the selectivity of guaiacol HDO reaction pathways using ZrP-supported Co and Ni catalysts
Cheng et al. Upgrading pyrolysis bio-oil to hydrocarbon enriched biofuel over bifunctional Fe-Ni/HZSM-5 catalyst in supercritical methanol
Hsu et al. Does a strong oxophilic promoter enhance direct deoxygenation? A study of NiFe, NiMo, and NiW catalysts in p-cresol conversion
Guo et al. Hydrodeoxygenation of fast pyrolysis oil with novel activated carbon-supported NiP and CoP catalysts
CA2821753C (en) Catalysts, methods of preparation of catalyst, methods of deoxygenation, and systems for fuel production
SG178122A1 (en) Deoxygenation process
US10351781B2 (en) Pt/Pd sodalite caged catalyst combination with sulfided base metal catalyst for the improved catalytic hydroprocessing of feedstock
US9446997B2 (en) Method for producing aromatic hydrocarbons
Huynh et al. Upgrading of bio-oil and subsequent co-processing under FCC conditions for fuel production
Laosiripojana et al. Catalytic hydrotreatment of pyrolysis-oil with bimetallic Ni-Cu catalysts supported by several mono-oxide and mixed-oxide materials
Yu et al. Recent applications of nickel and nickel-based bimetallic catalysts for hydrodeoxygenation of biomass-derived oxygenates to fuels
EP4277962A1 (en) Low temperature stabilization of liquid oils
CN112657519B (zh) 一种介孔结构磷化镍-磷酸锆复合催化剂及其制备方法与应用
RU2797423C1 (ru) Наноструктурированный катализатор гидродеоксигенации ароматических кислородсодержащих компонентов бионефти
Saidi et al. Sustainable biofuel production via catalytic hydrodeoxygenation of 4-methylanisole over Mo/nano γ-Al2O3
KR101670515B1 (ko) 케톤으로부터 파라핀 제조 방법
Urzhuntsev et al. Prospects for using Mo-and W-containing catalysts in hydroisomerization. a patent review. Part 1: Catalysts based on molybdenum and tungsten phosphides
Sun et al. Synthesis of Oxygen-Containing Precursors of Aviation Fuel via Carbonylation of the Aqueous Bio-oil Fraction Followed by C–C Coupling
RU2496580C1 (ru) Способ приготовления катализатора гидрооблагораживания
CN110404579A (zh) 含氧化合物选择性加氢脱氧催化剂及其制备方法和应用
Zasypalov et al. Hydrotreating of Lignocellulosic Bio-Oil (A Review)
KR20200144288A (ko) 다종의 금속성분이 포함된 이원기능형 수첨분해반응 촉매 및 이를 이용한 트리글리세라이드를 포함하는 바이오매스로부터 바이오항공유의 제조방법
RU2496577C1 (ru) Катализатор гидрооблагораживания