БИЦЕОЛИТНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО МОНТМОРИЛЛОНИТА: СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

В данной работе представлен синтез, структурная характеристика и оценка каталитической активности нового бицеолитного катализатора на основе алюминием-модифицированного пилларированного Na-монтмориллонита. Катализатор включает цеолиты HZSM-5 и HY в соотношении 1:1, встроенные в матрицу Al(2.5)NaMM, что обеспечивает сочетание высокой кислотности, термической стабильности, устойчивости к агломерации и развитой мезо- и макропористой структуры. Комплексное исследование, выполненное методами рентгенофлуоресцентного анализа (РФА), ИК-спектроскопии и термопрограммируемой десорбции аммиака (ТПД-NH₃), подтвердило успешное пилларирование NaMM, наличие структурной целостности и равномерного распределения цеолитных фаз. По данным ТПД-NH₃, общая кислотность составила 163,8 мкмоль NH₃/г, при этом 45,5% кислотных центров были слабыми, 46,9% - средними и 7,6% - сильными. Удельная поверхность катализатора составила 194,1 м²/г, объем пор - 0,94 см³/г. Преобладание слабых и средних кислотных центров способствует мягкой и селективной деструкции тяжелых углеводородов, снижает степень закоксовывания и продлевает срок службы катализатора. Предложенный состав эффективно работает при переработке битуминозных пород, асфальтенов а также смолистых компонентов, демонстрируя высокий потенциал для экологически чистой и энергоэффективной переработки нетрадиционного углеводородного сырья.

1. Закономерности синтеза и физико-химические свойства пентасила / Т.В. Лимова и др. // Химия и технология топлив и масел. – 1982. – № 60. – С. 11-13.

2. Разработка новых типов цеолитов и катализаторов на их основе для процессов нефтепереработки и нефтехимии / Е.Д. Радченко и др. // Нефтехимия. – 1990. – Т. 30, № 3. – С. 326-338.

3. Абрамова А.Б. Исследование структуры и состава декатионированных деалюминированных цеолитов типа Y / А.Б. Абрамова, Е.В. Сливинский, Е.А. Скрылева // Кинетика и катализ. – 1998. – Т. 39, № 3. – С. 452-460.

4. Термостабильность высококремнеземных цеолитов / Б.Л. Хусид и др. // Кинетика и катализ. – 1987. – Т. 28, вып. 4. – С. 938-942.

5. Волков В.Ю. Крекинг нефтяного сырья на бицеолитной катализаторной системе / В.Ю. Волков, М.А. Калико // Тезисы докл. VI Всес. конф. «Применение цеолитов в катализе». – М., 1989. – С. 199-200.

6. Косолапова А.П. Синтез и свойства бицеолитных катализаторов крекинга / А.П. Косолапова, Т.А. Большакова, В.С. Фадеев // В кн.: Катализаторы крекинга и цеолиты. – М.: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1984. – 176 с.

7. Доронин В.П. Научные основы разработки промышленных катализаторов крекинга / В.П. Доронин, Т.П. Сорокина // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2000. – № 11. – С. 22-25.

8. Коробицына Л.Л. Синтез, кислотные и каталитические свойства высококремнеземных цеолитов типа ZSM в процессах получения углеводородов: автореф. дис. ... канд. хим. наук. – Томск, 1998. – 24 с.

9. Коваль Л.М. Синтез, физико-химические и каталитические свойства высококремнеземных цеолитов / Л.М. Коваль, Л.Л. Коробицына, А.В. Восмериков. – Томск: Изд-во ТГУ, 2001. – 50 с.

10. Mikhailov M.N. The state and reactivity of Pt₆ particles in ZSM-5 zeolite / M.N. Mikhailov, L.M. Kustov, V.B. Kazansky // Catalysis Letters. – 2008. – Vol. 120, № 1-2. – P. 8-13.

11. Activity-acidity relationship for alkane cracking over zeolites: n-hexane cracking over HZSM-5 / Р. Borges et al // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. – 2005. – Vol. 229, № 1-2. – P. 127- 135.

12. Каталитическая активность пентасила, содержащего наночастицы Pt, Ni, Fe и Zn, в превращениях углеводородов (сообщение 2) / Л.М. Величкина и др. // Нефтехимия. – 2008. – Т. 48, № 4. – С. 353-357.

13. Aromatization and desulphurisation of liquefied petroleum gas over Zn-containing zeolite catalysts modified transition metals / В.Т. Tuktin et al // Int. J. Oil, Gas and Coal Technology, United Kingdom. – 2020. – Vol. 17, № 4. – P.186-198.

14. Термостабильность цеолитов Y–ZSM-5 в матрицах различного состава / Л.А. Белая и др. // Журнал прикладной химии. – 2009. – Т. 82, вып. 2. – С. 243-249.

15. Anderson J.A. Zeolite containing (HY + HZSM-5) catalyst on Al-pillared montmorillonite for cracking of weighted vacuum gas oil / J.A. Anderson, N.A. Zakarina, L.D. Volkova // Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан. – 2016. – № 6.

16. Hydrotreating of gasoline and diesel petrol fractions over modified alumo/zeoite cataysts / B.T. Тuktin et al // Рetroleum science and technology, USA. – 2019. – № 4(33). – P. 400-407.

17. Шадин Н.А. Катализаторы крекинга утяжеленных вакуумных газойлей на основе пилларированных алюминием монтмориллонитов Казахстанских месторождений: дис. ... дра философии (PhD): 6D073900 – Нефтехимия / Нұргүл Адырбекқызы Шадин; Казахстанско-Британский технический университет. – Алматы, 2016. – 150 с.