RU2825136C1 - Mesoporous aluminosilicate catalyst for oxidative dehydrogenation of propane - Google Patents

Mesoporous aluminosilicate catalyst for oxidative dehydrogenation of propane Download PDF

Info

Publication number
RU2825136C1
RU2825136C1 RU2023122448A RU2023122448A RU2825136C1 RU 2825136 C1 RU2825136 C1 RU 2825136C1 RU 2023122448 A RU2023122448 A RU 2023122448A RU 2023122448 A RU2023122448 A RU 2023122448A RU 2825136 C1 RU2825136 C1 RU 2825136C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dealuminated
propane
mcm
carrier
oxide
Prior art date
Application number
RU2023122448A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Арнольдович Винокуров
Александр Павлович Глотов
Павел Александрович Гущин
Андрей Александрович Новиков
Марина Викторовна Решетина
Екатерина Максимовна Смирнова
Дмитрий Петрович Мельников
Евгений Владимирович Иванов
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 RU2825136C1 publication Critical patent/RU2825136C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemical or physical processes.
SUBSTANCE: invention relates to catalysts for oxidative dehydrogenation of light alkanes and can be used in petrochemical industry. Disclosed is a mesoporous aluminosilicate catalyst for oxidative dehydrogenation of propane in the presence of carbon dioxide, consisting of a support which contains, wt.%: dealuminated halloysite nanotubes 30.0–40.0, ordered mesoporous silicon oxide of MCM-41 type 30.0–50.0, aluminum oxide—up to 100 and gallium (III) oxide deposited on the support in amount of 1.0–9.9% in terms of metal of the weight of the support. At that, dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which an ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the support.
EFFECT: formation of an ordered mesoporous silicon oxide phase of MCM-41 type inside dealuminated halloysite nanotubes, additional amount of Bronsted acid centers in the support and catalyst based on it due to creation of defects in aluminosilicate nanotubes and formation of new Si-O(H)-Al bonds, as well as increasing the area of contact of propane molecules with catalytic centers of gallium oxide, uniformly located on the outer surface and in the pores of the support.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl, 12 ex

Description

Изобретение относится к катализаторам окислительного дегидрирования легких алканов и может быть использовано в нефтехимической промышленности.The invention relates to catalysts for the oxidative dehydrogenation of light alkanes and can be used in the petrochemical industry.

Низшие олефины являются основными мономерами для производства продуктов нефтехимического синтеза, например, полиэтилена, полипропилена, изопропилбензола, окисей этилена и пропилена, бутиловых спиртов, акриловой кислоты и других. Одним из основных процессов производства низших олефинов является пиролиз нафты и дегидрирование легких алканов. Поскольку процесс дегидрирования является эндотермическим и обратимым, для достижения высоких конверсии сырья требуются высокие температуры, которые приводят к протеканию побочных реакций, а также быстрой дезактивации катализатора вследствие накопления кокса. Добавление окислителя смещает термодинамическое равновесие в сторону образования целевого продукта, а также способствует регенерации катализатора за счет окисления восстановленных в ходе дегидрирования активных центров.Lower olefins are the main monomers for the production of petrochemical synthesis products, such as polyethylene, polypropylene, isopropylbenzene, ethylene and propylene oxides, butyl alcohols, acrylic acid, and others. One of the main processes for the production of lower olefins is the pyrolysis of naphtha and the dehydrogenation of light alkanes. Since the dehydrogenation process is endothermic and reversible, high temperatures are required to achieve high conversions of the feedstock, which lead to side reactions and rapid deactivation of the catalyst due to coke accumulation. Adding an oxidizer shifts the thermodynamic equilibrium toward the formation of the target product and promotes catalyst regeneration by oxidizing the active centers restored during dehydrogenation.

Окислительное дегидрирование алканов можно проводить с использованием различных окислителей, а именно кислорода, оксида азота (I) или диоксида углерода. Использование кислорода в качестве окислителя приводит к глубокому окислению пропана и пропилена и как следствие снижению селективности по низшим олефинам. Оксид азота (I) токсичен и его производство энергозатратно. Использование углекислого газа в качестве мягкого окислителя, способствует увеличению выхода низших олефинов. Кроме того, вовлечение углекислого газа в производство продуктов химической промышленности является перспективным способом его утилизации.Oxidative dehydrogenation of alkanes can be carried out using various oxidizers, namely oxygen, nitrogen oxide (I) or carbon dioxide. Using oxygen as an oxidizer leads to deep oxidation of propane and propylene and, as a consequence, to a decrease in selectivity for lower olefins. Nitrogen oxide (I) is toxic and its production is energy-intensive. Using carbon dioxide as a mild oxidizer helps to increase the yield of lower olefins. In addition, involving carbon dioxide in the production of chemical products is a promising way of its utilization.

Наряду с традиционными носителями для катализаторов дегидрирования пропана, такими как оксид алюминия и диоксид кремния, интерес представляют мезопористые оксиды кремния, а также цеолиты. Эти материалы имеют упорядоченную структуру с узким распределением пор по размерам и большой удельной площадью поверхности.Along with traditional supports for propane dehydrogenation catalysts such as aluminum oxide and silicon dioxide, mesoporous silicon oxides and zeolites are of interest. These materials have an ordered structure with a narrow pore size distribution and a large specific surface area.

Как правило, активными компонентами катализаторов окислительного дегидрирования пропана являются платина и оксиды неблагородных металлов, таких как хром (JP H04270104, 1999), ванадий (US 9878305 B2, 2016), молибден (US 11548840 B2, 2021) и галлий (CN 113426437 А, 2021). Оксиды переходных металлов являются наиболее перспективными. На них дегидрирование протекает по окислительно-восстановительному механизму Марса - Ван Кревелена. Катализаторы на основе хрома являются одними из наиболее изученных в окислительном дегидрировании пропана (Michorczyk P., Pietrzyk P., Ogonowski J. Preparation and characterization of SB A-1-supported chromium oxide catalysts for CO2 assisted dehydrogenation of propane // Microporous Mesoporous Mater. Elsevier, 2012. Vol.161. p. 56-66).As a rule, the active components of catalysts for oxidative dehydrogenation of propane are platinum and oxides of base metals such as chromium (JP H04270104, 1999), vanadium (US 9878305 B2, 2016), molybdenum (US 11548840 B2, 2021) and gallium (CN 113426437 A, 2021). Transition metal oxides are the most promising. On them, dehydrogenation occurs according to the Mars-Van Krevelen oxidation-reduction mechanism. Chromium-based catalysts are among the most studied in the oxidative dehydrogenation of propane (Michorczyk P., Pietrzyk P., Ogonowski J. Preparation and characterization of SB A-1-supported chromium oxide catalysts for CO2 assisted dehydrogenation of propane // Microporous Mesoporous Mater. Elsevier, 2012. Vol.161. p. 56-66).

Известен катализатор дегидрирования пропана, описанный в заявке CN 113426437 А, 2021. Катализатор состоит из носителя (оксида алюминия), активного компонента (галлия) и промотора (церия и калия). Катализатор готовят путем механического перемешивания и совместного прокаливания смеси гексагидрата трихлорида алюминия, соли галлия, соли церия, соли калия и полиэтиленгликоля при температурах 300-1000°С. Содержание галлия составляло 2-5 мас. %, содержание церия составляло 1-3 мас. % и содержание калия составляло 1-3 мас. %.A propane dehydrogenation catalyst is known, described in application CN 113426437 A, 2021. The catalyst consists of a carrier (aluminum oxide), an active component (gallium) and a promoter (cerium and potassium). The catalyst is prepared by mechanically mixing and jointly calcining a mixture of aluminum trichloride hexahydrate, gallium salt, cerium salt, potassium salt and polyethylene glycol at temperatures of 300-1000 °C. The gallium content was 2-5 wt. %, the cerium content was 1-3 wt. % and the potassium content was 1-3 wt. %.

Недостатком катализатора является его низкая активность - при объемной скорости подачи сырья 1800 ч-1 и температуре 620°С конверсия пропана составляет всего 33% при селективности по пропилену 92%.The disadvantage of the catalyst is its low activity - at a feed volumetric feed rate of 1800 h -1 and a temperature of 620°C, the propane conversion is only 33% with a propylene selectivity of 92%.

Известен катализатор дегидрирования пропана, описанный в заявке CN 114984946 А, 2022. Катализатор состоит из носителя (оксида алюминия), активного компонента (галлия) и промоторов (ванадия или марганца). Катализатор был приготовлен методом совместной пропитки носителя в избытке растворителя растворами солей. Массовая доля галлия составляла 3-20%, ванадия или марганца 1-10% в пересчете на метал на общую массу носителя.A propane dehydrogenation catalyst is known, described in application CN 114984946 A, 2022. The catalyst consists of a carrier (aluminum oxide), an active component (gallium) and promoters (vanadium or manganese). The catalyst was prepared by joint impregnation of the carrier in excess solvent with salt solutions. The mass fraction of gallium was 3-20%, vanadium or manganese 1-10% in terms of metal per total mass of the carrier.

Недостатком указанного катализатора также является низкая активность - для достижения конверсии пропана 45,07% при селективности по пропилену 82,98%, температуре 600°С требуется массовая скорость подачи сырья 1 ч-1.Another disadvantage of the specified catalyst is its low activity: to achieve a propane conversion of 45.07% with a propylene selectivity of 82.98% and a temperature of 600°C, a feed mass flow rate of 1 h -1 is required.

Известен катализатор окислительного дегидрирования алканов, описанный в заявке CN 106694017 B, 2016. Катализатор является неметаллическим, состоящим из атомов азота и бора. Была предложена каталитическая система, где основным материалом и активным компонентом является неметаллический нитрид бора.A catalyst for oxidative dehydrogenation of alkanes is known, described in application CN 106694017 B, 2016. The catalyst is non-metallic, consisting of nitrogen and boron atoms. A catalytic system was proposed, where the main material and active component is non-metallic boron nitride.

Недостатком катализатора является сложная методика приготовления (использование шаровой мельницы, диализной ленты) и необходимость прокаливания при высоких температурах (1000-1300°С). Также катализатор перед испытаниями необходимо предварительно окислять/активировать в токе кислорода 0,5-6 часов. Испытания катализатора при окислительном дегидрировании пропана проводили при температуре 535°С и мольном соотношении С3Н8 : О2 : Ar, равном 1:1,5:3,5. Недостатком данного катализатора является низкая стабильность в течение 0,5 ч после контакта катализатора с сырьем конверсия пропана снижалась с 30,9% до 20,6%, при изменении селективности по целевому продукту с 70,4% до 84,2%, массовой скорости подачи сырья 94 ч-1.The disadvantage of the catalyst is the complex preparation method (use of a ball mill, dialysis tape) and the need for calcination at high temperatures (1000-1300 °C). Also, before testing, the catalyst must be pre-oxidized/activated in an oxygen stream for 0.5-6 hours. Tests of the catalyst in oxidative dehydrogenation of propane were carried out at a temperature of 535 °C and a molar ratio of C 3 H 8 : O 2 : Ar equal to 1: 1.5: 3.5. The disadvantage of this catalyst is low stability for 0.5 h after contact of the catalyst with the feedstock: propane conversion decreased from 30.9% to 20.6%, with a change in selectivity for the target product from 70.4% to 84.2%, and a feed mass flow rate of 94 h -1 .

Известна каталитическая система окислительного дегидрирования алканов в присутствии кислорода, описанная в заявке WO 2018025117 А1, 2018. Каталитическая система состоит из двух катализаторов. Первый предусмотрен для окисления водорода, выделяющегося в процессе дегидрирования алканов. Он состоит из оксида церия или циркония, стабилизированного церием. Приготовление включает в себя растворение солей металлов в воде и последующем их добавлении в аммиачную воду. Второй катализатор, предназначенный непосредственно для дегидрирования алканов, состоит из активного компонента (платины) и промотора (олова) нанесенных на носитель (оксид алюминия) со структурой «ядро-оболочка». Полученные катализаторы совместно диспергируют в воде и прокаливают при 500°С в течение 4-х часов.A catalytic system for the oxidative dehydrogenation of alkanes in the presence of oxygen is known, described in application WO 2018025117 A1, 2018. The catalytic system consists of two catalysts. The first is intended for the oxidation of hydrogen released during the dehydrogenation of alkanes. It consists of cerium oxide or zirconium oxide stabilized with cerium. The preparation involves dissolving metal salts in water and then adding them to ammonia water. The second catalyst, intended directly for the dehydrogenation of alkanes, consists of an active component (platinum) and a promoter (tin) deposited on a carrier (aluminum oxide) with a core-shell structure. The resulting catalysts are dispersed together in water and calcined at 500 ° C for 4 hours.

Недостатками каталитической системы являются необходимость приготовления двух катализаторов, предназначенных для двух процессов, а также использование благородного металла (платины).The disadvantages of the catalytic system are the need to prepare two catalysts intended for two processes, as well as the use of a noble metal (platinum).

В заявке US 20210291150 А1, 2021 описан катализатор окислительного дегидрирования алканов в присутствии диоксида углерода. Бифункциональный катализатор включает в себя активный компонент (Cr2O3, V2O5, In2O3) в количестве 5 - 20% мас. и керамический носитель, активный в окислительно-восстановительных превращениях и в реакции водяного газа. Керамическим носителем могут выступать Al2O3, Ce2O3, ZrO2, BZY (BaZr1-xYxO3-σ (0 ≤ х ≤ 0.20). Испытания проводили в кварцевом реакторе, помещенном в горизонтальной печи. Катализатор смешивали с кварцем в соотношении 1:1. Помимо окислителя использовали газы-разбавители (водород, азот, кислород). Температура процесса варьировалась в диапазоне 400-650°С, объемная скорость подачи сырья 10000-50000 ч-1, мольное соотношение пропан: диоксид углерода варьировалось 1-2,5. Наилучшие результаты были получены при использовании хромового катализатора на основе оксида алюминия при температуре 650°С, мольном соотношении пропан : углекислый газ, равном 2,5, GHSV составляет 33900 ч-1, конверсия пропана составила 23% при селективности по пропилену 90%.Application US 20210291150 A1, 2021 describes a catalyst for the oxidative dehydrogenation of alkanes in the presence of carbon dioxide. The bifunctional catalyst includes an active component (Cr 2 O 3 , V 2 O 5 , In 2 O 3 ) in an amount of 5 - 20% by weight and a ceramic support active in oxidation-reduction transformations and in the water gas reaction. The ceramic carrier can be Al 2 O 3 , Ce 2 O 3 , ZrO 2 , BZY (BaZr 1-x Y x O 3-σ (0 ≤ x ≤ 0.20). The tests were carried out in a quartz reactor placed in a horizontal furnace. The catalyst was mixed with quartz in a 1:1 ratio. In addition to the oxidizer, diluent gases (hydrogen, nitrogen, oxygen) were used. The process temperature varied in the range of 400-650 ° C, the feed space velocity of 10,000-50,000 h -1 , the propane: carbon dioxide molar ratio varied from 1 to 2.5. The best results were obtained using a chromium catalyst based on aluminum oxide at a temperature of 650 ° C, a propane: carbon dioxide molar ratio of 2.5, GHSV is 33,900 h -1 , the propane conversion was 23% with a propylene selectivity of 90%.

Недостатком данного катализатора является сложность приготовления керамического носителя, которая подразумевает использование редкоземельного металла иттрия. Применение водорода в качестве газа разбавителя значительно снижает активность катализатора, смещая термодинамическое равновесие в сторону реагентов. В присутствии кислорода исходные алканы подвергаются глубокому окислению, снижая селективность по пропилену, при использовании азота в качестве разбавителя необходима дополнительная стадия очистки данного газа от сырья и продуктов реакции для повторного направления на процесс.The disadvantage of this catalyst is the complexity of the preparation of the ceramic carrier, which involves the use of the rare earth metal yttrium. The use of hydrogen as a diluent gas significantly reduces the activity of the catalyst, shifting the thermodynamic equilibrium towards the reagents. In the presence of oxygen, the initial alkanes undergo deep oxidation, reducing the selectivity for propylene; when using nitrogen as a diluent, an additional stage of purification of this gas from raw materials and reaction products is required for re-direction to the process.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является катализатор, описанный в патенте RU 2799071 C1, 2022. Данное изобретение относится к наноструктурированным катализаторам дегидрирования легких алканов в присутствии углекислого газа. Катализатор содержит носитель, состоящий, мас. %: из 25,0-55,0 алюмосиликатных трубок, 25,0-55,0 упорядоченного мезопористого оксида кремния и оксида алюминия до 100, а также оксид хрома, взятый в количестве 1,0-9,9% в пересчете на металл от массы носителя, причем алюмосиликатные нанотрубки с упорядоченным мезопористым оксидом кремния образуют единый структурированный композит, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния армирован алюмосиликатными нанотрубками, а оксид хрома равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя. Окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа проводили в проточном реакторе с неподвижным слоем катализатора при атмосферном давлении (0,1 МПа), температуре 550-700°С, мольном соотношении СО2/C3H8 равном 1-5:1, объемной скорости подачи сырья 1200-3600 мл*г-1-1.The closest to the proposed invention is the catalyst described in patent RU 2799071 C1, 2022. This invention relates to nanostructured catalysts for the dehydrogenation of light alkanes in the presence of carbon dioxide. The catalyst contains a carrier consisting, by weight: of 25.0-55.0 aluminosilicate tubes, 25.0-55.0 ordered mesoporous silicon oxide and aluminum oxide up to 100, as well as chromium oxide taken in an amount of 1.0-9.9% in terms of metal from the weight of the carrier, wherein the aluminosilicate nanotubes with ordered mesoporous silicon oxide form a single structured composite, in which the ordered mesoporous silicon oxide is reinforced with aluminosilicate nanotubes, and the chromium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier. Oxidative dehydrogenation of propane in the presence of carbon dioxide was carried out in a flow reactor with a fixed catalyst bed at atmospheric pressure (0.1 MPa), a temperature of 550-700°C, a molar ratio of CO2 / C3H8 equal to 1-5:1, and a feed volumetric feed rate of 1200-3600 ml*g -1 *h -1 .

Недостатками данного катализатора являются низкая конверсия пропана и углекислого газа (69,1 и 23,9%, соответственно) при температуре 700°С, мольном соотношении СО23Н8, равном 2:1 и объемной скорости подачи сырья 1800 мл*г-1-1, а также низкая селективность по пропилену (86,6%) при температуре 550°С, мольном соотношении СО23Н8, равном 2:1 и объемной скорости подачи сырья 1800 мл*г-1-1.The disadvantages of this catalyst are low conversion of propane and carbon dioxide (69.1 and 23.9 %, respectively) at a temperature of 700°C, a CO2 / C3H8 molar ratio of 2:1 and a feedstock volumetric feed rate of 1800 ml*g -1 *h -1 , as well as low selectivity for propylene (86.6%) at a temperature of 550°C, a CO2 / C3H8 molar ratio of 2:1 and a feedstock volumetric feed rate of 1800 ml*g -1 *h -1 .

Технической проблемой, на которую направлено данное изобретение, является увеличение конверсии пропана и углекислого газа, а также селективности по пропилену.The technical problem addressed by this invention is to increase the conversion of propane and carbon dioxide, as well as the selectivity for propylene.

Указанная проблема решается созданием мезопористого алюмосиликатного катализатора окислительного дегидрирования пропана в присутствии углекислого газа, состоящего из носителя, содержащего, % мас.The indicated problem is solved by creating a mesoporous aluminosilicate catalyst for the oxidative dehydrogenation of propane in the presence of carbon dioxide, consisting of a carrier containing, % by weight.

деалюмированные нанотрубки галлуазитаdealuminated halloysite nanotubes 30,0-50,030.0-50.0 упорядоченный мезопористый оксидordered mesoporous oxide кремния типа МСМ-41silicon type MSM-41 30,0-50,030.0-50.0 оксид алюминияaluminum oxide остальное до 100,the rest up to 100,

и оксида галлия, нанесенного на носитель в количестве 1,0-9,9% в пересчете на металл от массы носителя, причем деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 1.0-9.9% in terms of metal from the mass of the carrier, wherein the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and the gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении формирования фазы упорядоченного мезопористого оксида кремния типа МСМ-41 внутри деалюминированных нанотрубок галлуазита, дополнительного количества кислотных центров Бренстеда в носителе и катализаторе на его основе за счет создания дефектов в алюмосиликатных нанотрубках и образования новых связей Si-О(H)-Al, а также увеличения площади контакта молекул пропана с каталитическими центрами оксида галлия, равномерно расположенными на внешней поверхности и в порах носителя.The achieved technical result consists in ensuring the formation of a phase of ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type inside dealuminated halloysite nanotubes, an additional amount of Brønsted acid centers in the carrier and catalyst based on it due to the creation of defects in aluminosilicate nanotubes and the formation of new Si-O(H)-Al bonds, as well as an increase in the contact area of propane molecules with the catalytic centers of gallium oxide, uniformly located on the outer surface and in the pores of the carrier.

Сущность изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

Согласно настоящему изобретению, катализатор состоит из носителя и оксида галлия, нанесенного на носитель.According to the present invention, the catalyst consists of a carrier and gallium oxide supported on the carrier.

В качестве носителя используют деалюмированные нанотрубки галлуазита, упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 и оксид алюминия.Dealuminated halloysite nanotubes, ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type, and aluminum oxide are used as a carrier.

Содержание деалюмированных нанотрубок галлуазита в составе носителя составляет 30,0-50,0% мас, предпочтительно, 30,0% мас.The content of dealuminated halloysite nanotubes in the composition of the carrier is 30.0-50.0% by weight, preferably 30.0% by weight.

Содержание упорядоченного мезопористого оксида кремния типа МСМ-41 в составе носителя составляет 30,0 - 50,0% мас, предпочтительно, 50,0% мас.The content of ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type in the composition of the carrier is 30.0 - 50.0% by weight, preferably 50.0% by weight.

Содержание оксида алюминия в составе носителя составляет 10,0-40,0% мас, предпочтительно, 20,0% мас.The content of aluminum oxide in the composition of the carrier is 10.0-40.0% by weight, preferably 20.0% by weight.

Количество нанесенного на носитель оксида галлия в пересчете на металл от массы носителя составляет 1,0 - 9,9%, предпочтительно, 5,0%.The amount of gallium oxide applied to the carrier, calculated as metal from the mass of the carrier, is 1.0 - 9.9%, preferably 5.0%.

Катализатор готовят следующим образом.The catalyst is prepared as follows.

Деалюминированные нанотрубки галлуазита получают следующим образом. Галлуазит с химической формулой Al2Si2(OH)4*2H2O, длина 0,5-2 мкм, диаметр внутренней полости 10-30 нм подвергают контакту с 1-2М раствором соляной кислоты при температуре 70-85°С в течение 18-24 ч. Затем суспензию фильтруют, промывают и сушат при 80-90°С в течение 12-24 ч с образованием деалюминированных нанотрубок галлуазита.Dealuminated halloysite nanotubes are obtained as follows. Halloysite with the chemical formula Al 2 Si 2 (OH) 4 *2H 2 O, length 0.5-2 μm, diameter of the inner cavity 10-30 nm is exposed to contact with 1-2M hydrochloric acid solution at a temperature of 70-85°C for 18-24 hours. Then the suspension is filtered, washed and dried at 80-90°C for 12-24 hours to form dealuminated halloysite nanotubes.

Затем на первом этапе синтезируют упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита. Для этого полученные деалюминированные нанотрубки галлуазита диспергируют при воздействии ультразвука в водный раствор цетилтриметиламмоний бромида (2-5% мас). Далее при интенсивном перемешивании добавляют изопропиловый спирт. рН смеси доводят до 9 - 11 водным раствором аммиака, затем перемешивают в течение 3-5 ч с последующим выдерживанием полученного геля при температуре 80-95°С в течение 4-18 ч. Полученный твердый осадок фильтруют, промывают трехкратно дистиллированной водой до отсутствия бромид-ионов в промывной воде. Образованное твердое вещество сушат при комнатной температуре в течение 4-24 ч, далее при 110-130°С в течение 8-24 ч, прокаливают при 550-600°С в токе воздуха в течение 4-8 ч с получением композитного материала, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита. На приведенной фигуре представлена микрофотография просвечивающей электронной микроскопии композитного материала, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита.Then, at the first stage, an ordered mesoporous composite material is synthesized, in which the ordered mesoporous silica of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes. For this purpose, the obtained dealuminated halloysite nanotubes are dispersed under the action of ultrasound in an aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide (2-5% by weight). Then, isopropyl alcohol is added with vigorous stirring. The pH of the mixture is adjusted to 9-11 with an aqueous solution of ammonia, then stirred for 3-5 hours, followed by maintaining the resulting gel at a temperature of 80-95 ° C for 4-18 hours. The resulting solid precipitate is filtered, washed three times with distilled water until there are no bromide ions in the wash water. The resulting solid substance is dried at room temperature for 4-24 h, then at 110-130°C for 8-24 h, calcined at 550-600°C in an air flow for 4-8 h to obtain a composite material in which ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside dealuminated halloysite nanotubes. The figure shows a transmission electron micrograph of a composite material in which ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside dealuminated halloysite nanotubes.

На втором этапе полученный материал смешивают с прекурсором оксида алюминия-бемитом, добавляют пептизирующий раствор 1М азотной кислоты по влагоемкости и формуют в виде черенков с диаметром 1-2 мм. Материал сушат при комнатной температуре в течение 4-24 ч, далее при 110-130°С в течение 8-24 ч, прокаливают при 550-600°С в токе воздуха в течение 4-8 ч с получением носителя МСМ-41@галлуазит+Al2O3, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита.At the second stage, the obtained material is mixed with the aluminum oxide precursor boehmite, a peptizing solution of 1M nitric acid is added according to the moisture capacity and it is formed in the form of cuttings with a diameter of 1-2 mm. The material is dried at room temperature for 4-24 hours, then at 110-130 °C for 8-24 hours, calcined at 550-600 °C in an air flow for 4-8 hours to obtain the MCM-41@halloysite+Al 2 O 3 carrier, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes.

На третьем этапе полученный носитель в избытке раствора соли нитрата галлия (III) в дистиллированной воде, выдерживают в течение 4-12 ч в закрытом бюксе. Материал сушат при комнатной температуре в течение 4-24 ч, далее при 110-130°С в течение 8-24 ч, прокаливают при 550-600°С в токе воздуха в течение 4-8 ч с получением катализатора Ga2O3/MCM-41@галлуазит+Al2O3, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.At the third stage, the obtained carrier is kept in an excess of gallium (III) nitrate salt solution in distilled water for 4-12 hours in a closed weighing bottle. The material is dried at room temperature for 4-24 hours, then at 110-130°C for 8-24 hours, calcined at 550-600°C in an air flow for 4-8 hours to obtain the Ga 2 O 3 /MCM-41@halloysite+Al 2 O 3 catalyst, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Высокая удельная площадь носителя (324-353 м2/г) обеспечивает равномерное нанесение оксида галлия по поверхности носителя, что приводит к увеличению площади контакта молекул пропана и углекислого газа с активными центрами. Введение деалюмированных нанотрубок галлуазита в состав катализатора обеспечивает высокую термическую стабильность в условиях процесса окислительного дегидрирования пропана в присутствии углекислого газа.The high specific area of the carrier (324-353 m2 /g) ensures uniform application of gallium oxide over the carrier surface, which leads to an increase in the contact area of propane and carbon dioxide molecules with active centers. The introduction of dealuminated halloysite nanotubes into the catalyst composition ensures high thermal stability under the conditions of the oxidative dehydrogenation of propane in the presence of carbon dioxide.

Окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа проводят в проточном реакторе с неподвижным слоем катализатора при атмосферном давлении (0,1 МПа), температуре 550-700°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 1-5:1, предпочтительно 2:1, газовой скорости подачи сырья 1200-3600 мл*г-1-1.Oxidative dehydrogenation of propane in the presence of carbon dioxide is carried out in a flow reactor with a fixed catalyst bed at atmospheric pressure (0.1 MPa), a temperature of 550-700°C, a molar ratio of carbon dioxide: propane equal to 1-5:1, preferably 2:1, and a feed gas velocity of 1200-3600 ml*g -1 *h -1 .

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающее его.Below are examples illustrating the invention, but not limiting it.

Пример 1Example 1

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 50, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 30, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 50, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 30, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 550°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 1800 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 21,4 и 9,1% соответственно, селективность по пропилену - 88,7%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 550°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feedstock volumetric feed rate of 1800 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 21.4 and 9.1%, respectively, and the selectivity for propylene is 88.7%.

Пример 2Example 2

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 50, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 30, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 50, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 30, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 650°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 1, объемной скорости подачи сырья 1800 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 52,4 и 25,1% соответственно, селективность по пропилену - 57,8%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 650°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 1, and a feedstock volumetric feed rate of 1800 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 52.4 and 25.1%, respectively, and the selectivity for propylene is 57.8%.

Пример 3Example 3

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 50, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 30, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 50, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 30, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 700°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 1800 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 68,7 и 26,1% соответственно, селективность по пропилену - 33,4%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 700°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feed volumetric feed rate of 1800 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 68.7 and 26.1%, respectively, and the selectivity for propylene is 33.4%.

Пример 4Example 4

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 50, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 30, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 50, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 30, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 650°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 2700 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 46,1 и 14,1% соответственно, селективность по пропилену - 52,8%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 650°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feed volumetric feed rate of 2700 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 46.1 and 14.1%, respectively, and the selectivity for propylene is 52.8%.

Пример 5Example 5

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 50, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 30, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 50, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 30, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 650°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 3600 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 29,2 и 10,8% соответственно, селективность по пропилену - 54,6%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 650°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feed volumetric feed rate of 3600 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 29.2 and 10.8%, respectively, and the selectivity for propylene is 54.6%.

Пример 6Example 6

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 30, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 50, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 30, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 50, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 550°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 1800 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 33,4 и 14,1% соответственно, селективность по пропилену - 84,1%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 550°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feed volumetric feed rate of 1800 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 33.4 and 14.1%, respectively, and the selectivity for propylene is 84.1%.

Пример 7Example 7

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 30, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 50, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 30, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 50, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 650°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 5, объемной скорости подачи сырья 1800 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 59,1 и 15,1% соответственно, селективность по пропилену - 64,8%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 650°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 5, and a feed volumetric feed rate of 1800 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 59.1 and 15.1%, respectively, and the selectivity for propylene is 64.8%.

Пример 8Example 8

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 30, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 50, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 30, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 50, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 700°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 1800 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 71,4 и 14,4% соответственно, селективность по пропилену - 36,8%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 700°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feed volumetric feed rate of 1800 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 71.4 and 14.4%, respectively, and the selectivity for propylene is 36.8%.

Пример 9Example 9

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 30, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 50, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 30, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 50, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 650°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 2700 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 51,8 и 13,9% соответственно, селективность по пропилену - 66,8%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 650°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feed volumetric feed rate of 2700 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 51.8 and 13.9%, respectively, and the selectivity for propylene is 66.8%.

Пример 10Example 10

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 30, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 50, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 5,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 30, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 50, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 5.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 650°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 3600 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 50,4 и 12,4% соответственно, селективность по пропилену - 67,0%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 650°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feed volumetric feed rate of 3600 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 50.4 and 12.4%, respectively, and the selectivity for propylene is 67.0%.

Пример 11Example 11

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 30, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 50, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 1,0% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 30, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 50, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 1.0% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 700°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равным 2, объемной скорости подачи сырья 2700 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 63,4 и 20,4% соответственно, селективность по пропилену - 33,8%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 700°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feedstock volumetric feed rate of 2700 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 63.4 and 20.4%, respectively, and the selectivity for propylene is 33.8%.

Пример 12Example 12

Используют катализатор, состоящий из носителя, содержащего, % мас: деалюмированные нанотрубки галлуазита - 30, упорядоченный оксид кремния типа МСМ-41 - 50, оксид алюминия - 20 и оксид галлия, нанесенный на носитель в количестве - 9,9% мас. в пересчете на металл от массы носителя. При этом деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.A catalyst is used consisting of a carrier containing, % by weight: dealuminated halloysite nanotubes - 30, ordered silicon oxide of the MCM-41 type - 50, aluminum oxide - 20 and gallium oxide applied to the carrier in an amount of 9.9% by weight in terms of metal from the carrier weight. In this case, the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and gallium oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.

Проводят окислительное дегидрирование пропана в присутствии углекислого газа при температуре 550°С, мольном соотношении углекислый газ : пропан, равном 2, объемной скорости подачи сырья 3600 мл*г-1-1. При этом получают следующие результаты: конверсия пропана и углекислого газа составляют 35,1 и 16,9% соответственно, селективность по пропилену - 85,4%.Oxidative dehydrogenation of propane is carried out in the presence of carbon dioxide at a temperature of 550°C, a molar ratio of carbon dioxide:propane equal to 2, and a feed volumetric feed rate of 3600 ml*g -1 *h -1 . The following results are obtained: the conversion of propane and carbon dioxide is 35.1 and 16.9%, respectively, and the selectivity for propylene is 85.4%.

Условия проведения окислительного дегидрирования пропана в присутствии описываемого катализатора и полученные при этом результаты по примерам 1-12 приведены в таблице.The conditions for carrying out the oxidative dehydrogenation of propane in the presence of the described catalyst and the results obtained in examples 1-12 are given in the table.

Из представленных данных следует, что все используемые в приведенных примерах катализаторы проявляют высокую активность в реакции дегидрирования пропана в присутствии углекислого газа. Конверсия пропана при использовании описываемого катализатора достигает 71,4%, конверсия углекислого газа достигает 26,1%, селективность по пропилену достигает 88,7%.It follows from the presented data that all the catalysts used in the examples show high activity in the propane dehydrogenation reaction in the presence of carbon dioxide. The propane conversion when using the described catalyst reaches 71.4%, the carbon dioxide conversion reaches 26.1%, and the propylene selectivity reaches 88.7%.

Таким образом, описанный катализатор позволяет увеличить конверсию пропана, углекислого газа и селективность по пропилену по сравнению с аналогом, представленном в патенте RU 2799071 C1, 2022. Конверсия пропана при использовании аналога достигает 69,1%, конверсия углекислого газа достигает 23,9%, селективность по пропилену достигает 86,6%.Thus, the described catalyst allows to increase the conversion of propane, carbon dioxide and selectivity for propylene in comparison with the analogue presented in patent RU 2799071 C1, 2022. The conversion of propane when using the analogue reaches 69.1%, the conversion of carbon dioxide reaches 23.9%, the selectivity for propylene reaches 86.6%.

Использование описываемого катализатора, содержащего компоненты в иных концентрациях, входящих в заявленный интервал, приводит к аналогичным результатам. Использование в указанном катализаторе компонентов в количествах, выходящих за данный интервал, не приводит к желаемым результатам.The use of the described catalyst containing components in other concentrations included in the stated range leads to similar results. The use of components in the said catalyst in quantities outside this range does not lead to the desired results.

Claims (3)

Мезопористый алюмосиликатный катализатор окислительного дегидрирования пропана в присутствии углекислого газа, состоящий из носителя, содержащего, мас.%:A mesoporous aluminosilicate catalyst for the oxidative dehydrogenation of propane in the presence of carbon dioxide, consisting of a carrier containing, wt.%: деалюмированные нанотрубки галлуазитаdealuminated halloysite nanotubes 30,0-40,030.0-40.0 упорядоченный мезопористый оксидordered mesoporous oxide кремния типа МСМ-41silicon type MSM-41 30,0-50,0 30.0-50.0 оксид алюминияaluminum oxide остальное до 100,the rest up to 100,
и оксида галлия (III), нанесенного на носитель в количестве 1,0-9,9% в пересчете на металл от массы носителя, причем деалюмированные нанотрубки галлуазита и упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 образуют единый упорядоченный мезопористый композитный материал, в котором упорядоченный мезопористый оксид кремния типа МСМ-41 расположен внутри деалюмированных нанотрубок галлуазита, а оксид галлия (III) равномерно распределен на внешней поверхности и в порах носителя.and gallium (III) oxide applied to the carrier in an amount of 1.0-9.9% in terms of metal from the mass of the carrier, wherein the dealuminated halloysite nanotubes and ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type form a single ordered mesoporous composite material, in which the ordered mesoporous silicon oxide of the MCM-41 type is located inside the dealuminated halloysite nanotubes, and the gallium (III) oxide is uniformly distributed on the outer surface and in the pores of the carrier.
RU2023122448A 2023-08-29 Mesoporous aluminosilicate catalyst for oxidative dehydrogenation of propane RU2825136C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2825136C1 true RU2825136C1 (en) 2024-08-21

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018025117A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Sabic Global Technologies B.V. Selective catalyst system for oxidative dehydrogenation of alkanes
RU2799071C1 (en) * 2022-12-08 2023-07-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Nanostructured catalyst for oxidative dehydrogenation of propane in the presence of carbon dioxide

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018025117A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Sabic Global Technologies B.V. Selective catalyst system for oxidative dehydrogenation of alkanes
RU2799071C1 (en) * 2022-12-08 2023-07-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Nanostructured catalyst for oxidative dehydrogenation of propane in the presence of carbon dioxide

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
О.Б. Бельская и др. Катализаторы PT/(GA)Al2O3, полученные с использованием металлического алюминия, активированного галлием. Журнал прикладной химии, 2020, т. 93, вып. 1, стр.132-141. O.B. Belskaya et al. Synthesis of Mg2+-, Al3+, and Ga3+-Containing Layered Hydroxides and Supported Platinum Catalysts Based Thereon. Kinetics and Catalysis, 2016, Vol. 57, No. 4, pp. 546-556. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2007396C2 (en) A support for silver catalyst used in the ethylene oxide production, a preparation method for the same, a silver catalyst prepared from the same, and its use in the ethylene oxide production.
US20100029792A1 (en) Cobalt-based catlayst for fischer-tropsch synthesis
US11548835B2 (en) Hybrid catalyst for selective and stable olefin production
US20130072737A1 (en) Membrane-Supported Catalysts and the Process of Oxidative Dehydrogenation of Ethane Using the Same
JP2001519771A (en) Process for producing olefins, especially propylene, by dehydrogenation
KR20080096678A (en) A carrier for olefin oxidation catalyst, preparation method and application thereof
TW201821159A (en) Hydrocarbon conversion process
WO2020021498A2 (en) Functionalized boron nitride catalysts for the production of light olefins from alkane feeds via oxidative dehydrogenation
US7223897B2 (en) Process for the production of olefins
US7393877B2 (en) Process for the conversion of a synthesis gas to hydrocarbons in the presence of beta-SiC and effluent from this process
US7169376B2 (en) Method for making hydrogen using a gold containing water-gas shift catalyst
RU2825136C1 (en) Mesoporous aluminosilicate catalyst for oxidative dehydrogenation of propane
WO2021030037A1 (en) Ocm catalyst composition having improved c2+ hydrocarbon selectivity
KR20230107751A (en) Preparing method of catalyst having enhanced conversion ratio and selectivity for manufacturing olefin
CN113366088A (en) Production of C using mixed catalysts comprising gallium metal oxides2To C5Process for paraffinic hydrocarbons
KR102628005B1 (en) Dehydrogenating catalyst for manufacturing olefin from alkane gas, and a method thereof
RU2200143C1 (en) Hydrocarbon dehydrogenation catalyst and method of preparation thereof
KR102346850B1 (en) Catalyst composition for conversion of sulfur trioxide and process for hydrogen production
KR100305482B1 (en) Catalyst for Dehydrogenation with Macropores
JP2016183126A (en) Method for producing conjugated diene
JP3837482B2 (en) Catalyst for producing hydrogen and method for producing hydrogen using the same
RU2668863C1 (en) Method for producing co2 synthesis gas
CN115069246B (en) Supported silver catalyst and preparation method and application thereof
CN114733521B (en) Alkane non-oxidative dehydrogenation catalyst with double-crystal-form carrier
US11292969B2 (en) Catalyst and method related thereto for synthesis of hydrocarbons from syngas