The influence of zeolite type in composite cobalt catalyst on the Fischer–Tropsch synthesis product composition

The dependence of zeolite type in a composite catalyst, namely structural features, presence of alkali metal cation and total acidity, on the composition of Fischer-Tropsch product has been shown in the article. Highly dispersed skeleton cobalt (Raney cobalt) was used as active metal. It was found that the presence of zeolite in Hform in the composition of the catalyst results in the formation of a larger number of unsaturated and branched hydrocarbons. The cobalt composite catalyst based on HBeta zeolite is more active and more productive in the synthesis of C⁵⁺ hydrocarbons from CO and H₂ than the catalyst based on KA zeolite. Assumptions of the role of zeolite acid sites in secondary transformations of hydrocarbons produced from CO and H₂ on skeleton cobalt were done.

Fischer–Tropsch synthesis, Raney cobalt, zeolite, composite catalyst

1. Арутюнов В.С. К итогам 7-ого международного симпозиума по конверсии природного газа (NGCS7) // Катализ в промышленности. 2004. № 5. С. 54–59.

2. Greener Fisсher–Tropsсh Processes / P.M. Maitlis, A. de Klerk (Eds.). – Germany, Weinheim Wiley–VCH, 2013. 372 p.

3. Steynberg A.P., Dry M.E. Fisсher–Tropsсh Technology. – Elsevier, 2004. V. 64. 722 p.

4. Хасин А.А. Обзор известных технологий получения синтетических углеводородов по методу Фишера-Тропша // Газохимия. 2008. № 2. С. 28–36.

5. Хухрик А.В. Синтез углеводородов из СО и Н2 на скелетных кобальтовых катализаторах: дис. … канд. хим. наук. – М., 2001. 129 с.

6. Sineva L.V., Mordkovich V.Z., Khatkova E.Yu. Fischer–Tropsch synthesis in the presence of composite catalysts with different types of active cobalt // Mendeleev Commun. 2012. V. 23. P. 44–45.

7. Cejka J., Corma A., Zones S. Zeolites and Catalysis. – Weinheim: WILEY–VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010. 881 p.

8. Li X., He J., Meng M., Yoneyama Y., Tsubaki N. One-step synthesis of H–b zeolite-enwrapped Co/Al2O3 Fischer–Tropsch catalyst with high spatiall selectivity // J. Catalysis. 2009. V. 265. P. 26–34.

9. Belloum M., Travers Ch., Bournonville J.P. Isomérisation des paraffines de C4 à C7 sur catalyseurs zéolithiques // Revue de L'Institut Français du Pétrole. 1991. V. 46. № 1. P. 89–107.

10. Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. Каталитический синтез изоалканов и ароматических угле-водородов из СО и Н2 // Успехи химии. 1998. № 67. C. 1032–1043.

11. Мордкович В.З., Синева Л.В., Соломоник И.Г., Ермолаев В.С., Митберг Э.Б. Катализатор для синтеза углеводородов из СО и Н2 и способ его получения : пат. 2405625 Рос. Федерация. № 2009122688/04 заявл. 16.06.2009; опубл. 10.01.2011 Бюл. 34-2010.

12. Мордкович В.З., Синева Л.В., Соломоник И.Г., Ермолаев В.С., Митберг Э.Б. Носитель для катализатора экзотермических процессов и катализатор на его основе : пат. 2414300 Рос. Федерация. № 2009129645/04 заявл. 04.08.2009; опубл. 2011.

13. Соломоник И.Г., Мордкович В.З., Ермолаев В.С., Синева Л.В., Митберг Э.Б. Катализатор синтеза Фишера–Тропша и способ получения углеводородов на этом катализаторе : пат. 2422202 Рос. Федерация №. 2009129646/04 заявл. 04.08.2009; опубл. 10.02.2011.

14. http://www.iza-structure.org/databases/

15. Damjanovic´ L., Auroux A. Zeolite Characterization and Catalysis / (A.W. Chester l, E.G. Derouane (Eds.). – Springer Science+Business Media B.V., 2009. 107 p.

16. Паукштис Е.А. Инфракрасная спектроскопия в гетерогенном кислотно-основном катализе – Новосибирск: Наука, 1992. 253 c.

17. Токтарев А.В., Малышева Л.В., Паукштис Е.А. Влияние условий термообработки на кислотные свойства цеолита Beta // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 2. C. 336–343.

18. Gopal D.V., Subrahmanyam M. Selective synthesis of 5-methyl-2-phenylpyridine from carbonyl compounds and ammonia over zeolite catalysts // Green Chemistry. 2001. V. 3. P. 181–185.

19. Arifuzzaman Khan G.M., Arafat S.M.Y., Reza M.N., Abdul Razzaque S.M., Shamsul Alam Md. Linde type – a zeolite synthesis and effect of crystallization on its surface acidity// Ind. J. Chem. Technol. 2010. V. 17 P. 303–308.

20. Елисеев О.Л., Цапкина М.В., Дементьева О.С., Давыдов П.Е., Казаков А.В., Лапидус А.Л. Промотирование Со-катализаторов синтеза Фишера–Тропша щелочными металлами // Кинетика и катализ. 2013. Т. 54. № 2. С. 216–221.

21. Дементьева О.С. Синтез Алифатических углеводородов из СО и Н2 в присутствии Со-катализаторов, промотированных щелочными металлами : автореф. дис. … канд. хим. наук. – М., 2013. 121с.

22. Sun B., Qiao M., Fan K., Ulrich J., Tao F. Fisсher–Tropsсh synthesis over molecular sieve supported catalysts // Chem. Cat. Chem. 2011. V. 3. P. 542–550.

23. Sertipi S., van Dijk J.E., Gascon J., Kapteijn F. Toward bifunctional catalysts for the direct conversion of syngas to gasoline range hydrocarbons: H-ZSM-5 coated Co versus H-XSM-5 supported Co //Appl. Catal. A: General. 2013. V. 456. P. 11–22.

24. Martínez A., Rollán J., Arribas M.A., Cerqueira H.S., Costa A.F., Aguiar E.F.S. A detailed study of the activity and deactivation of zeolites in hybrid Co/SiO2-zeolite Fischer–Tropsch catalysts // J. Catal. 2007. V. 249. № 2. P. 162–173.

25. Freitez A., Pabst K., Kraushaar-Czarnetzki B., Schaub G. Single-Stage Fischer–Tropsch synthesis and hydroprocessing: The hydroprocessing performance of Ni/ZSM-5/γ-Al2O3 under Fischer–Tropsch conditions // Ind. Eng. Chem. Rev. 2011 V. 50. P. 13732–13741.

26. Tung S.E., McIninch E. Zeolitic aluminosilicate: II. Surface oxide diffusion, dynamic (time variant) Lewis acids and catalytic activity with hexane on decationized Y // J. Catal. 1968. № 10. P. 175–179.

27. Weisz P.B. Molecular shape selective catalysis // Studies Surf. Sci. Catal. 1981. V. 7. Part A. P. 3–20.

28. Poutsma M.L. In: Zeolite Chemistry and Catalysis / Ed. A. Rabo. – Washington: Am. Chem. Soc. Monography, 1976. V. 171. 437 p. (пер. на русский язык M.: Мир, 1980).

29. Суербаев Х., Жубанов К.А., Шалмагамбетов К.М. Каталитические процессы нефтепере-рабатывающей промышленности : учебн. пособие. – Алматы: Казак Университетi, 2002. 129 с.

30. Bolton A.P., Bujalski R.L. The role of the proton in the catalytic cracking of hexane using a zeolite catalyst // J. Catal. 1971. V. 23. P. 331–338.

31. Catalysts for Fine Chemical Synthesis. Microporous and Mesoporous Solid Catalysts / Ed. by E.G. Derouane. – England, John Wiley & Sons Ltd, 2006. 243 p.

32. Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти. Деструктивные процессы. – М.: КолосС, 2007. 334 с.