Реакция гидроизомеризации линейных алканов является основой одного из важнейших процессов нефтепереработки – каталитической изодепарафинизации среднедистиллятных фракций нефти. Этот процесс направлен на получение высококачественных дизельных топлив и масел с улучшенными низкотемпературными свойствами. В данной работе были синтезированы цеолит ZSM-23, силикоалюмофосфаты SAPO-11 и SAPO-31, а также использован коммерческий цеолит ZSM-5. На основе указанных молекулярных сит были приготовлены носители (в качестве связующего использован бемит в количестве 30 %) и платиновые катализаторы на их основе (содержание Pt – 0,5 %). На каждом этапе синтеза материалы, носители и катализаторы были охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, термопрограммируемой десорбции аммиака, низкотемпературной адсорбции азота, просвечивающей и растровой электронной микроскопии. Каталитические свойства были изучены на лабораторной установке с реактором проточного типа и неподвижным слоем катализатора в изомеризации н-гексадекана при давлении водорода 3,5 МПа, объемной скорости подачи сырья 4 ч-1, в диапазоне температур от 230 до 400 ℃, кратность циркуляции водорода 600 нл/л. Было проведено сравнение конверсии н-гексадекана и селективности в реакциях крекинга и изомеризации с использованием приготовленных катализаторов. Установлено, что катализатор на основе SAPO-11 обеспечивает наибольшую конверсию сырья и максимальную селективность по мультиразветвленным изомерам.
Список литературы
1. Производство низкозастывающих дизельных топлив на российских НПЗ : состояние и перспективы / Л.Ш. Махмудова, Х.Х. Ахмадова, Ж.Т. Хадисова
[и др.] // Российский химический журнал. – 2017. – № 2. – С. 75–97. – EDN UQBPYI.
2. Улучшение низкотемпературных свойств дизельного топлива / Г.М. Зиннатуллина, О.А. Баулин, А.Ю. Спащенко [и др.] // Тр. НИПИ Нефтегаз ГНКАР. – 2018. – № 2. – С. 77–81. – https://doi.org/10.5510/OGP20180200354
3. Способы регулирования температуры помутнения дизельных топлив / А.А. Ермак, И.В. Бурая, А.В. Спиридонов [и др.] // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия B. Промышленность. Прикладные науки. – 2018. – № 11. – С. 112–117.
4. Ways to improve the effectiveness of depressant additives for the production of winter and arctic diesel fuels / I. Bogdanov, Y. Morozova, A.Altynov [et al.] //
Resources. – 2024. – V. 13. – № 2. – P. 1–19. – http://doi.org/10.3390/resources13020027
5. Hydroisomerization catalysts for high-quality diesel fuel production / Y. Aljajan, V. Stytsenko, M. Rubtsova, A. Glotov // Catalysts. – 2023. – V. 13. – № 10. –
P. 1363. – http://doi.org/10.3390/catal13101363
6. Park K., Ihm S. Comparison of Pt/zeolite catalysts for n-hexadecane hydroisomerization // Applied Catalysis A General. – 2000. – V. 203. – P. 201–209. – http://doi.org/10.1016/S0926-860X(00)00490-7
7. Effect of the zeolite type on catalytic performance in dewaxing of the diesel fraction under sour conditions / O.A. Kosareva, D.N. Gerasimov, I.A. Maslov [et al.] //
Energy & Fuels. – 2021. – V. 35. – № 19. – P. 16020–16034. – http://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c01484
8. Diesel fraction isodewaxing in the presence of granular platinum-containing SAPO-11 and SAPO-41 molecular sieves / R.E. Yakovenko, M.R. Agliullin, I.N. Zubkov [et al.] // Catalysis in Industry. – 2024. – V. 16. – № 2. – P. 178–186. – https://doi.org/10.1134/S2070050424700089
9. Исследование эффективности процесса изодепарафинизации дизельного топлива с использованием цеолитсодержащего никель-молибденового катализатора / Д.О. Кондрашев, А.В. Клейменов, Л.А. Гуляева [и др.] // Катализ в промышленности. – 2016. – № 6. – P. 14–22. – https://doi.org/10.18412/1816-0387-2016-6-14-22
10. Studying the hydroisomerization of diesel fractions with different concentrations of nitrogen-containing compounds on bifunctional catalysts based on ZSM-23 and non-noble metals / T.S. Bogomolova, M.Y. Smirnova, O.V. Klimov, A.S. Noskov // Catalysis in Industry. – 2023. – V. 15. – № 2. – P. 182–189. – http://doi.org/10.1134/S2070050423020034
11. Synergistic Catalytic Performance of Pt-Au Bimetallic Catalysts on High-Crystallinity ZSM-23 zeolite for hexadecane hydroisomerization: metal-acid balance and enhanced isomerization selectivity / K. Lan, X. Zhou, M. Zhang [et al.] // Inorganic Chemistry. – 2024. – V. 63. – № 20. – P. 9315–9325. – https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.4c01212
12. Bensafi B., Chouat N., Djafri F. The universal zeolite ZSM-5: Structure and synthesis strategies. A review // Coordination Chemistry Reviews. – 2023. – V. 496. – http://doi.org/10.1016/j.ccr.2023.215397
13. Sivasanker S. Design of catalysts for pour-point reduction of lube oil fractions // Bulletin of the Catalysis Society of India. – 2003. – V. 2. – P. 100–106.
14. Shape Selectivity in hydroisomerization of hexadecane over Pt supported on 10-ring zeolites: ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, and ZSM-48 / M. Zhang, Y. Chen, L. Wang [et al.] // Industrial and Engineering Chemistry Research. – 2016. – V. 55. – № 21. – P. 6069–6078. – http://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b01163
15. Möller K., Bein T. Crystallization and porosity of ZSM-23 // Microporous and mesoporous materials. – 2011. – V. 143. – № 2–3. – P. 253–262. – http://doi.org/10.1016/j.micromeso.2010.12.019
16. In situ synthesis of nanosized ZSM-12 zeolite isomorphously substituted by gallium for the n-hexadecane hydroisomerization / H. Lin, C. Xu, W. Wang, W. Wu // Chemical Synthesis. – 2024. – V. 4. – № 3. – http://doi.org/10.20517/cs.2024.40
17. Highly effective Pt-Pd/ZSM-22 catalysts prepared by the room temperature electron reduction method for the n-hexadecane hydroisomerization / H. Li, K. Sun, S. Xiong [et al.] // Fuel Processing Technology. – 2024. – V. 262. – P. 108117. – http://doi.org/10.1016/j.fuproc.2024.108117
18. Synthesis, structure, and acidity regulation of ZSM-12 zeolite in alkane isomerization / Y. Shen, L. Qiao, Z. Zhang [et al.] // Fuel. – 2025. – V. 380. – P. 133221. – http://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.133221
19. Synthesis of ZSM-22 in static and dynamic system using seeds / L.V. de Sousa Júnior, A.O.S. Silva, B.J.B. Silva, S.L. Alencar // Modern Research in Catalysis. – 2014. – V. 3. – № 2. – P. 49–56. – http://doi.org/10.4236/mrc.2014.32007
20. The hydroisomerization of n-hexadecane over Pd/SAPOs bifunctional catalysts with different opening size: Features of the diffusion properties in pore channels and the metal-acid synergistic catalysis / Q. Wu, J. Yuan, C. Guo [et al.] // Fuel Processing Technology. – 2023. – V. 244. – http://doi.org/10.1016/j.fuproc.2023.107692
21. Characterization and hydroisomerization performance of SAPO-11 molecular sieves synthesized in different media / Zhang S., Chen S.L., Dong P. [et al.] // Applied Catalysis A: General. – 2007. – V. 332. – № 1. – P. 46–55. – http://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.07.047
22. Recent advances of pore system construction in zeolite-catalyzed chemical industry processes / J. Shi, Y. Wang, W. Yang [et al.] // Chemical Society Reviews. Royal Society of Chemistry, – 2015. – V. 44. – № 24. – P. 8877–8903. – http://doi.org/10.1039/c5cs00626k
23. Effect of diffusion and metal-acid synergy on catalytic behavior of the Pd/Hierarchical SAPO-31 nanoparticles for hydroisomerization of n-hexadecane / Y. Zhang,
C. Guo, W. Wang [et al.] // Fuel Processing Technology. – 2024. – V. 256. – P. 108076. – http://doi.org/10.1016/j.fuproc.2024.108076
24. Synthesis of Micro-Mesoporous ZSM-23 Zeolite / L.V. Pirutko, M.V. Parfenov, A.I. Lysikov [et al.] // Petroleum Chemistry. – 2021. – V. 61. – P. 276–283. – http://doi.org/10.1134/S0965544121020080
25. Hydrocracking of isoheptadecanes on Pt/H-ZSM-22: An example of pore mouth catalysis / W. Souverijns, J.A. Martens, G.F. Froment, P.A. Jacobs // Journal of Catalysis. – 1998. – V. 174. – № 2. – P. 177–184. – http://doi.org/10.1006/jcat.1998.1959
