Окислювальне дегідрування пропану за участю м’яких окисників (N2O та СО2) на металоксидних цеолітних каталізаторах
№ 35 (2024), ЗМІСТ
№ 35 (2024)

Окислювальне дегідрування пропану за участю м’яких окисників (N2O та СО2) на металоксидних цеолітних каталізаторах

ЗМІСТ
https://doi.org/10.15407/kataliz2024.35.001
Опубліковано грудень 10, 2024
Валерій І. Чедрик
Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського Національної академії наук України Просп. Науки, 31, Київ, 03028, Україна
Тетяна М. Бойчук
Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського Національної академії наук України Просп. Науки, 31, Київ, 03028, Україна
Михайло М. Курмач
Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського Національної академії наук України Просп. Науки, 31, Київ, 03028, Україна
Павло С. Яремов
Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського Національної академії наук України Просп. Науки, 31, Київ, 03028, Україна
Андрій Ю. Капран
Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського Національної академії наук України Просп. Науки, 31, Київ, 03028, Україна
Світлана М. Орлик
Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського Національної академії наук України Просп. Науки, 31, Київ, 03028, Україна
Article PDF

Ключові слова

окиснювальне дегідрування пропану, метал(оксидні) цеолітні композиції, HZSM-5, MTW, кислотність поверхні

Як цитувати

Чедрик, В. І., Бойчук, Т. М., Курмач, М. М., Яремов, П. С., Капран, А. Ю., & Орлик, С. М. (2024). Окислювальне дегідрування пропану за участю м’яких окисників (N2O та СО2) на металоксидних цеолітних каталізаторах. Каталіз та нафтохімія, (35), 1-10. https://doi.org/10.15407/kataliz2024.35.001
ACM ACS APA ABNT Chicago Harvard IEEE MLA Turabian Vancouver

Завантажити посилання

Endnote/Zotero/Mendeley (RIS) BibTeX

Анотація

В роботі представлено результати дослідження текстурних та кислотних характеристик метал(оксид)-цеолітних композицій M-BEA (MTW, MOR, ZSM-5) (М = Ga, Fe, Co, In) та їх впливу на каталітичні властивості в процесах окиснювального дегідрування пропану до пропілену за участю СО2 та N2O/ОДП-СО2 (N2O). Процес ОДП-N2O досліджено на індій-, кобальт- та залізо-оксидних композиціях на основі цеолітів (Н-форм) структурних типів ВЕА, MOR та ZSM-5. Кращі показники продукування пропілену досягнуто на зразку 10 %Fe2O3/HZSM-5 при температурі 400 °С: селективність утворення та вихід пропілену складають SС3Н6 = 40 % та YС3Н6 = 21 % при конверсії С3Н8 – 53 % і N2O – 85 %. В процесі ОДП-СО2 серед зразків галійвмісних цеолітів структури MTW, BEA, MOR (за співвідношення  Si/Ga = 15–24), вищі показники селективності 70 % і виходу пропілену 26 % (при XC3H8 = 37.5 %, 600 °С), досягнуто на каталізаторі Ga5,0MTW (Si/Ga = 24), який характеризується розвиненою мезопористою структурою, найбільшою поверхнею SБЕТ (585 м2/г) і найвищою, згідно даних ІЧС-ФП-Py, концентрацією слабких, середньої сили та сильних кислотних центрів Льюїса.

https://doi.org/10.15407/kataliz2024.35.001
Article PDF

Посилання

Otroshchenko T., Jiang G., Kondratenko V.A., Rodemerck U., Kondratenko E.V. Current status and perspectives in oxidative, non-oxidative and CO2-mediated dehydrogenation of propane and isobutane over metal oxide catalysts. Chem. Soc. Rev., 2021, 50(1), 473–527.

Gomez E., Yan B., Kattel S., Chen J.G. Carbon dioxide reduction in tandem with light-alkane dehydrogenation. Nat. Rev. Chem., 2019, 3, 638–649.

Gambo Y., Adamu S., Abdulrasheed A.A., Lucky R.A., Ba-Shammakh M.S., Hossain M.M. Catalyst design and tuning for oxidative dehydrogenation of propane - A review. Appl. Catal., A., 2021, 609, 117914.

Hu Z.P., Yang D., Wang Z., Yuan Z.Y. State-of-the-art catalysts for direct dehydrogenation of propane to propylene. Chin. J. Catal., 2019, 40, 1233–1254.

Atanga M.A., Rezaei F., Jawad A., Fitch M., Rownaghi A.A. Oxidative dehydrogenation of propane to propylene with carbon dioxide. Appl. Catal., B., 2018, 220, 429–445.

Mukherjee D., Park S.-E., Reddy B.M. CO2 as a soft oxidant for oxidative dehydrogenation reaction: An eco benign process for industry. J. CO2 Util., 2016, 16, 301–312.

Hirunsit P., Shimizu K., Fukuda R., Namuangruk S., Morikawa Y., Ehara M. Cooperative H2 Activation at Ag Cluster/θ-Al2O3(110) Dual Perimeter Sites: A Density Functional Theory Study. J. Phys. Chem., 2014, 118(15), 7996–8006.

Ates A., Hardacre C., Goguet A. Goguet Oxidative dehydrogenation of propane with N2O over Fe-ZSM-5 and Fe-SiO2: influence of the iron species and acid sites. Appl. Catal., A., 2012, 441–442, 30–41.

Kowalska-Kuś J., Held A., Nowińska K. Oxydehydrogenation of ethane and propane over alkaline metal modified Fe-ZSM-5 zeolites. Catal. Lett., 2010, 136(3–4), 199–208.

Sánchez-Galofré O., Segura Y., Pérez-Ramírez J. Deactivation and regeneration of iron-containing MFI zeolites in propane oxidative dehydrogenation by N2O. J. Catal., 2007, 249, 123–133.

Kondratenko E.V., Pérez-Ramı́rez J. Oxidative functionalization of propane over FeMFI zeolites: Effect of reaction variables and catalyst constitution on the mechanism and performance. Appl. Catal., A. 2004, 267(1–2), 181–189.

Sathu N.K., Sazama P., Valtchev V., Bernauer B., Sobalik Z. Oxidative dehydrogenation of propane over Fe-BEA catalysts. Stud. Surf. Sci. Catal., 2008, 174, Part B, 1127–1130.

Bulánek R., Wichterlová B., Novoveská K., Kreibich V. Oxidation of propane with oxygen and/or nitrous oxide over Fe-ZSM-5 with low iron concentrations. Appl. Catal., A., 2004, 264(1), 13–22.

Sazama P., Sathu N.K., Tabor E., Wichterlová B., Sklenák Š., Sobalík Z. Structure and critical function of Fe and acid sites in Fe-ZSM-5 in propane oxidative dehydrogenation with N2O and N2O decomposition. J. Catal., 2013, 299, 188–203.

Pérez-Ramı́rez J., Gallardo-Llamas A. N2O-mediated propane oxidative dehydrogenation over steam-activated iron zeolites. J. Catal., 2004, 223(2), 382–388.

Ansari M.B., Park S.-E. Carbon dioxide utilization as a soft oxidant and promoter in catalysis. Energy Environ. Sci., 2012, 5, 9419–9437.

Michorczyk P., Ogonowski J., Zenczak K. Activity of chromium oxide deposited on different silica supports in the dehydrogenation of propane with CO2 - A comparative study. J. Mol. Catal. A., 2011, 349, 1–12.

Kocoń M., Michorczyk P., Ogonowski J. Effect of supports on catalytic activity of chromium oxide-based catalysts in the dehydrogenation of propane with CO2. Catal. Lett., 2005, 101, 53–57.

Xu B., Zheng B., Hua W., Yue Y., Gao Z. Support effect in dehydrogenation of propane in the presence of CO2 over supported gallium oxide catalysts. J. Catal., 2006, 239(2), 470–477.

Zheng B., Hua W., Yue Y., Gao Z. Dehydrogenation of propane to propene over different polymorphs of gallium oxide. J. Catal., 2005, 232, 143.

Chen M., Xu J., Su F.-Z., Liu Y.-M., Cao Y., He H.-Y., Fan K.-N. Dehydrogenation of propane over spinel-type gallia-alumina solid solution catalysts. J. Catal., 2008, 256(2), 293–300.

Kurmach M.M., Konysheva K.M., Yaremov P.S., Shvets O.V., Fetiukhin V.M., Shcherban N.D. Hierarchical zeolites as efficient catalysts for dehydration of substituted indanols. J. Solid State Chem., 2022, 309, 122942.

Kurmach M.M., Yaremov P.S., Tsyrina V.V., Skoryk M.O., Shvets O.V. Effect of template structure and synthesis conditions on the adsorption and acid properties of hierarchical Titanosilicate MTW Zeolites. Theor. Exp. Chem., 2015, 51, 216–223.

Boichuk T.M., Orlik S.N. Effect of the composition and method of preparation of iron-containing and cobalt-containing catalysts on the combined reduction of NO and N2O by hydrocarbons. Theor. Exp. Chem., 2009, 45, 386–391.

Orlik S.N., Mironyuk T.V., Boichuk T.M. Structural functional design of catalysts for conversion of nitrogen(I, II) oxides. Theor. Exp. Chem., 2012, 48, 73–97.

Orlyk S.M., Kantserova M.R., Chedryk V.I., Kyriienko P.I., Balakin D.Yu., Millot Y., Dzwigaj S. Influence of Acid-Base Surface Characteristics of GAxSIBEA Zeolites on their Catalytic Properties in the Process of Oxidative Dehydrogenation of Propane to Propylene with Participation of CO2. Theor. Exp. Chem., 2021, 56, 387–395.

Ren Y., Wang J., Hua W., Yue Y., Gao Z. Ga2O3/HZSM-48 for dehydrogenation of propane: Effect of acidity