Экспериментальное и кинетическое моделирование гидропревращения н-гептана на мезопористом катализаторе Pt/MSU. Влияние активности центров и времени контакта

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Синтезированы мезоструктурированные молекулярные сита на основе цеолита MSU с последующим описанием его свойств и характеристик, который был использован при приготовлении катализаторов на основе Pt (0.6 и 1.0 мас. %) для гидроконверсии н -гептана (условия опытов: температура 300-450°С, давление 760 мм рт. ст.). Характеристики проб были определены методами рентгеноструктурного анализа (XRD), построением изотермы адсорбции-десорбции N2 и термопрограммированной десорбции аммиака (NH3-TPD). Показано, что в данном гетерогенно-каталитическом процессе катализаторы обладают хорошей активностью и селективностью в отношении реакции изомеризации. Кроме того, с увеличением количества металлических центров катализатора повышается селективность реакции ароматизации. По результатам эксперимента была построена кинетическая модель этой реакции. На основании других публикаций и с учетом полученных характеристик была предложена схема реакции. Преимущество построенной модели реакции состоит в четком определении кинетических параметров источника изомеров, ароматических продуктов и продуктов крекинга в зависимости от числа активных центров катализатора и времени пребывания субстрата на его металло-кислотных центрах.

Об авторах

Javad Asadinasab Mohammad

Amirkabir University of Technology

Email: petrochem@ips.ac.ru
15914, Tehran, Iran

Hamoule Touba

Petroleum University of technology

Автор, ответственный за переписку.
Email: t.hamoule@put.ac.ir
63431, Ahvaz, Iran

Список литературы

  1. van de Runstraat A., Kamp J.A., Stobbelaar P.J., van Grondelle J., Krijnen S., van Santen R.A. Kinetics of hydro-isomerization of n-hexane over platinum containing zeolites // J. Catal. 1997. V. 171. № 1. P. 77-84. https://doi.org/10.1006/jcat.1997.1779
  2. Zhang A., Nakamura I., Aimoto K., Fujimoto K. Isomerization of n-pentane and other light hydrocarbons on hybrid catalyst. Effect of hydrogen spillover // Ind. Eng. Chem. Res. 1995. V. 34. P. 1074-1080. https://doi.org/10.1021/ie00043a008
  3. Mishra G.S., Machado K., Kumar A. Highly selective n-alkanes oxidation to ketones with molecular oxygen catalyzed by SBA-15 supported rhenium catalysts // J. Ind. Eng. Chem. 2014. V. 20. P. 2228-2235. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2013.09.055
  4. Hajimirzaee S., Mehr A.S., Ghavipour M., Vatankhah M., Behbahani R.M. Effect of metal loading on catalytic activity and selectivity of ZSM-5 zeolite catalyst in conversion of methanol to olefins and aromatics // Petrol. Sci. Technol. 2017. V. 35. № 3. P. 279-286. https://doi.org/10.1080/10916466.2016.1258413
  5. Kluksdahl H.E. Reforming a sulfur-free naphtha with a platinum-rhenium catalyst. Patent US3415737A, 1968.
  6. Zhua L., DePristo A.E. Microstructures of bimetallic clusters: Bond order metal simulator for disordered alloys // J. Catal. 1969. V. 49. P. 400-407. https://doi.org/10.1006/jcat.1997.1586
  7. Qi W., Ran J., Zhang Z., Niu J., Zhang P., Fu L., Hu B., Li Q. Methane combustion reactivity during the metal→metallic oxide transformation of Pd-Pt catalysts: Effect of oxygen pressure // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 435. P. 776-785. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.11.178
  8. Liu H., Lei G.D., Sachtler W.M.H. Pentane and butane isomerization over platinum promoted sulfated zirconia catalysts // Appl. Catal. A: Gen. 1998. V. 146. P. 165-180. https://doi.org/10.1016/0926-860X(96)00031-2
  9. Balakrishnan J.H., Schwank J. A chemisorption and XPS study of bimetallic Pt-Sn/Al2O3 catalysts // J. Catal. 1991. V. 127. P. 287-306. https://doi.org/10.1016/0021-9517(91)90227-U
  10. Ponec V., Bond G.C. Reactions of alkanes and reforming of naphtha // Stud. Surf. Sci. Catal. 1995. V. 95. № C. P. 583-677.
  11. Barbiera J., Marécot P., Del Angel G., Bosch P., Boitiaux J.P., Didillon B., Dominguez J.M., Schiftef I., Espmosa G. Preparation of platinum-gold bimetallic catalysts by redox reactions // Appl. Catal. A: Gen. 1994. V. 116. № 1-2. P. 179-186. https://doi.org/10.1016/0926-860X(94)80288-2
  12. Siegmund Greulich-Weber H.M. Ordered Porous Nanostructures and Applications, ed. by R. Wehrspohn. - New York: Kluwer Academic Plenum, 2005. P. 350-351.
  13. Zhao D., Feng J., Huo Q., Melosh N., Fredrickson G.H., Chmelka B.F., Stucky G.D. Triblock copolymer synthesis of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores // Science. 1998. V. 279. № 5350. P. 548-552. https://doi.org/10.1126/science.279.5350.548
  14. Sachtler W.M.H., Liu H., Lei G.D. Selectivity and rate of activity decline of bimetallic catalysts. The viscosity of concentrated suspensions and solutions // Appl. Catal. A: Gen. 1976. V. 14. P. 1-12.
  15. Bagshaw S.A., Kemmitt T., Milestone N.B. Mesoporous [M]-MSU-x metallo-silicate catalysts by non-ionic polyethylene oxide surfactant templating1: Acid [N0(N+)X-I+] and base (N0M+I-) catalysed pathways // Microporous Mesoporous Mater. 1998. V. 22. P. 419-433. https://doi.org/10.1016/S1387-1811(98)00108-5
  16. Liu L., Li H., Zhang Y. Effect of synthesis parameters on the chromium content and catalytic activities of mesoporous Cr-MSU-x prepared under acidic conditions // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 15478-15485. https://doi.org/10.1021/jp061875o
  17. von Aretin T., Hinrichsen O. Single-event kinetic model for cracking and isomerization of 1-hexene on ZSM-5 // Ind. Eng. Chem. Res. 2014. V. 53. № 50. P. 19460-19470. https://doi.org/10.1021/ie503628p
  18. von Artein T., Schallmoser S., Standle S., Tonigold M., Lercher J.A., Hinrichsen O. Single event kinetic model for 1-pentane cracking on ZSM-5 // Ind. Eng. Chem. Res. 2015. V. 54. № 47. P. 11792-11803. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5b02629
  19. Ying L., Zhu J., Cheng Y., Wang L., Li, X. Kinetic modeling of C2-C7 olefins interconversion over ZSM-5 catalyst // J. Ind. Eng. Chem. 2016. V. 33. P. 80-90. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2015.09.021
  20. Huang X., Aihemaitijiang D., Xiao W.D. Reaction pathway and kinetics of C3-C7 olefin transformation over high-silicon HZSM-5 zeolite at 400-490°C // Chem. Eng. J. 2015. V. 280. P. 222-232. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.05.124
  21. Liu Y., Zhang W., Pinnavaia T.J. Steam-stable aluminosilicate mesostructures assembled from zeolite type Y seeds // J. Am. Chem. Soc. 2000. V. 122. № 36. P. 8791-8792. https://doi.org/10.1021/ja001615z
  22. Triantafyllidis K.S., Iliopoulou E.F., Antonakou E.V., Lappas A.A., Wang H., Pinnavaia T.J. Hydrothermally stable mesoporous aluminosilicates (MSU-S) assembled from zeolite seeds as catalysts for biomass pyrolysis // Microporous Mesoporous Mater. 2007. V. 2007. P. 132-139. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2006.09.019
  23. Gagea B.C., Lorgouilloux Y., Altintas Y., Jacobs P.A., Martens J.A. Bifunctional conversion of n-decane over HPW heteropoly acid incorporated into SBA-15 during synthesis // J. Catal. 2009. V. 265. P. 99-108. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2009.04.017
  24. Maxwell I.E. Zeolites catalysis in hydroprocessing technology // Catal. Today. 1987. V. 1. № 4. Р. 385-413. https://doi.org/10.1016/0920-5861(87)80006-8
  25. Vazquez M.I., Escardino A., Corma A. Activity and selectivity of nickel-molybdenum/HY ultrastable zeolites for hydroisomerization and hydrocracking of alkanes // Ind. Eng. Chem. Res. 1987. V. 26. № 8. P. 1495-1500. https://doi.org/10.1021/ie00068a001
  26. Patrigeon A., Benazzi E., Travers Ch., Bernhard J.Y. Influence of the zeolite structure and acidity on the hydroisomerization of n- heptane // Catal. Today. 2001. V. 65. № 2. P. 149-155. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(00)00558-7
  27. Mokaya R., Jones W., Moreno S., Poncelet G. n-heptane hydroconversion over aluminosilicate mesoporous molecular sieves // Catal. Letters. 1997. V. 49. P. 87-94. https://doi.org/10.1023/A:1019084617120
  28. Wang Z., Guo Y., Lin R. Effect of triethylamine on the cracking of heptane under a supercritical condition and the kinetic study on the cracking of heptane // Energ. Convers. Manage. 2008. V. 49. № 8. P. 2095-2099. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2008.02.018
  29. Maloncy M.L., Maschmeyer T., Jansen J.C. Technical and economical evaluation of zeolite membrane based heptane hydroisomerization process // Chem. Eng. J. 2005. V. 106. № 3. P. 187-195. https://doi.org/10.1016/J.CEJ.2004.11.011
  30. Kadiev K.M., Maximov A.L., Kadieva M.K. The effect of MoS2 active site dispersion on suppression of polycondensation reactions during heavy oil hydroconversion // Catalysts. 2021. V. 11. № 6. P. 676. https://doi.org/10.3390/catal11060676
  31. van der Wal L.I., Oenema J., Smulders L.C.J., Samplonius N.J., Nandpersad K.R., Zečević J., de Jong K.P. Control and impact of metal loading heterogeneities at the nanoscale on the performance of Pt/zeolite Y catalysts for alkane hydroconversion // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 3842-3855. https://doi.org/10.1021/acscatal.1c00211
  32. Gutierrez-Acebo E., Leroux C., Chizallet C., Schuurman Y., Bouchy C. Metal/acid bifunctional catalysis and intimacy criterion for ethylcyclohexane hydroconversion: When proximity does not matter // ACS Catal. 2018. V. 8. P. 6035-6046. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b00633

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023