ПРЕВРАЩЕНИЕ С₄-ФРАКЦИИ СЖИЖЕННОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА НА ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕМ КАТАЛИЗАТОРЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ ХРОМОМ И ФОСФОРОМ

Разработан цеолитсодержащий катализатор, модифицированный добавками хрома и фосфора. Определены технологические условия его оптимальной активности в реакции дегидрирования и олигомеризации С₄-фракции сжиженного нефтяного газа с получением компонентов бензина.
Проведено исследование физико-химических свойств 5% Сr/Al₂O₃+ HZSM катализатора, промотированного 5%-й фосфорной кислотой. Электронно-микроскопически в сочетании с микродифракцией исследована структура катализатора. Методом РФА были обнаружены рефлексы HZSM и Al₂O₃. Также методом ЭПР было показано, что катализатор ПФК-9 характеризуется узким синглетным симметричным ЭПР-сигналом с g-фактором 1,96 и шириной ∆Н=60 Гаусс на фоне широкого сигнала с ∆Н=1000 Гаусс. Узкий ЭПР-сигнал обусловлен ионами Сr⁵⁺ в матрице и цеолите HZSM. Интенсивность сигнала Сr⁵⁺ в катализаторе ПФК-9 составляет 205 усл.ед. Удельная поверхность катализатора равна 176,5 м²/г, объем пор – 0,137 мл/г.
Катализатор при контакте с С₄-алканами (400-600°С, Р=0,1 МПа) проводит дегидрирование с получением олефинов с последующей их олигомеризацией. Исследование превращения С₄-фракции СНГ на катализаторе ПФК-9 было также проведено в присутствии паров воды. Выход С₅-С₁₀- углеводородов в зависимости от технологических условий колеблется в пределах 40-50% при степени превращения сырья 80-90%.

1. Marchionna M. Fossil energy: From conventional oil and gas to the shale revolution / M. Marchionna // EPJ Web of Conferences. – 2018. – № 189. – Р. 00004. DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/201818900004.

2. Kazakhstan's oil and gas sector. Energy Future of Kazakhstan // Oil and Gas. – 2018. – № 4. – P.142-145.

3. Features of the Isobutane Alkylation with Butylenes on Zeolite Catalysts / I.M. Gerzeliev et al // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2020. – № 93(10). – P. 1586-1595.

4. Jin M. Hierarchical BEA Zeolite with Trimodal Micro-/Meso-/Macroporosity as a Selective and Long-Lived Catalyst for Isobutane/2-Butene Alkylation / M. Jin, M. Oh, M. Choi // ACS Catal. – 2022. – 12. – P.4067-4077. DOI: https://doi.org/10.1021/acscatal.1c05786.

5. Lavrenev A.V., Bogdanets E.N., Dupliakin V.K. // Catalysis in pro-industry. – 2009. – № 1. – P. 28.

6. Enhancement of Dehydrogenation and Hydride Transfer by La3+ Cations in Zeolites during Acid Catalyzed Alkane Reactions / F. Schubler et al // ACS Catal. – 2014. – 4. – P.1743-1752.

7. De Klerk A. Commercial Products from Fischer-Tropsch Syncrude / A. De Klerk, E. Furimsky // Catalysis in the Refining of Fischer-Tropsch Syncrude. – London: The Royal Society of Chemistry. – 2010. – P. 210-235.

8. Nicholas C.P. Applications of Light Olefin Oligomerization to the Production of Fuels and Chemicals / C.P. Nicholas // Applied Catalysis A: General. – 2017. – V. 543 – P. 82-97.

9. Patel N. Recent developments in catalyst systems for selective oligomerization and polymerization of higher α-olefins / N. Patel, V. Valodkar, G. Tembe // Polymer Chemistry. – 2023. – 14. – P.2542-2571. DOI: https://doi.org/10.1039/d3py00028a.

10. Synthesis of jet fuel through the oligomerization of butenes on zeolite catalysts / H. Kim et al // Research on Chemical Intermediates. – 2018. – 44(6). – P. 3823-3833. DOI: https://doi.org/10.1007/s11164-018-3385-1/

11. Catalytic Conversion of 1-butene over Modified Versions of Commercial ZSM-5 to Produce Clean Fuels and Chemicals / A.F. Silva et al // ChemCatChem. – 2019. – 11(16). – P. 4196-4209. DOI: https://doi.org/10.1002/cctc.201801975

12. 1-Butene Oligomerization over ZSM-5 Zeolite: Part 1 – Effect of Reaction Conditions / А. Coelho et al // Fuel. – 2013. – 111. – P. 449-460. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.066.

13. Conversion of Industrial Feedstock mainly with Butanes and Butenes over HZSM-5 and Zn/HZSM-5 (nitrate) Catalysts / D. Maftei et al // Revista de Chimie. – 2015. – 66(5). – P. 673-680.

14. Processing of liquefied petroleum gases over mono- and bimetallic catalysts / R.O. Orynbassar et al // News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan series chemistry and technology. – 2021. – 1(445) – P. 55-66.

15. Asaftei I. Conversion of Butanes and Butenes from Industrial Feedstock over Zn-HZSM-5(acetate) Catalyst / I. Asaftei, N. Bilba, I. Sandu // Revista de Chimie. – 2014. – 65(4). – P. 431-436.

16. Transformation of Gaseous Technical Mixture of the Alkanes and Alkenes Into Liquid Fraction Over Ni-HZSM-5 Obtained by Ionic Exchange / I.V. Asaftei et al // Revista de Chimie. – 2018. – 69(4). – P. 938-943.

17. Improvement of the Catalytic Efficiency of Butene Oligomerization Using Alkali Metal HydroxideModified Hierarchical ZSM-5 Catalysts / L. Zhang et al // Catalysts. – 2018. – 8. – P. 298-312. DOI: https://doi.org/10.3390/catal8080298.

18. Elucidation of phosphorus interaction in dual component zeolite/matrix catalysts: Selectivity control in olefin oligomerization with MTW/Al2O3 / C.P. Nicholas et al // Applied Catalysis A: General. – 2017. – 536. – P. 75-84. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2017.02.008/