Сравнительное исследование дегидрирования пропана на VOₓ/MCM-41 и VOₓ/Ti-MCM-41 с получением пропилена и водорода

Abstract

Исследовано влияние наличия тетракоординированных ионов титана в структуре мезопористого си ликатного носителя MCM-41 на дисперсность нанесенных VOₓ-групп, их физико-химические и каталитические свойства в процессе безкислородного дегидрирования пропана в пропилен и водород. Структуры MCM-41 и Ti-MCM-41 получены гидротермальным темплатным синтезом из пирогенных аэросила и титаноаэросила. Установлено, что внедрение ионов Ti в структуру МСМ-41 приводит к увеличению толщины стенок мезопор, увеличению кислотности поверхности, большей изолированности нанесенных VOₓ-групп, большей конверсии пропана и получению большего выхода пропилена и водорода, по сравнению с МСМ-41. Показано, что по производительности и селективности по пропилену (и водороду), достигаемым при 550 °С, катализатор 5 % VOₓ/H-Ti-MCM-41 близок к промышленному катализатору Pt–Sn/Al₂O₃, используемому в процессе Oleflex для высокоселективного производства пропилена и водородсодержащего газа. 5 % VOₓ/H-Ti-MCM-41 устойчиво работает и легко регенерируется при кратковременной продувке воздухом.

Досліджено вплив наявності тетраедрично координированих іонів титану в структурі мезопоруватого силікатного носія MCM-41 на дисперсність нанесених VOₓ-груп, їх фізико-хімічні та каталітичні властивості в процесі безкисневого дегідрувания пропану в пропілен і водень. Структури MCM-41 і Ti-MCM-41 отримані гідротермальним темплатним синтезом з пірогенних аеросилу і титаноаеросилу. Встановлено, що впровадження іонів Ti у структуру МСМ-41 приводить до збільшення товщини стінок мезопор і кислотності поверхні, більшої ізольованості нанесених VOₓ-груп, більшої конверсії пропану при його дегідрування та одержанню більшого виходу пропілену і водню, у порівнянні з МСМ-41. Показано, що за продуктивністю і селективністю по пропілену (і водню), що досягається при 550 °С, каталізатор 5 % VOₓ/Ti-MCM -41 близький до промислового каталізатора Pt-Sn/Al₂O₃, який використовується в процесі Oleflex для високоселективного виробництва пропілену і воденьвмісного газу. 5 % VOₓ/Ti-MCM-41 стійко працює та легко регенерується при короткочасній продувці повітрям.

Influence of existence of tetracoordinate ions of the titan in structure of the mesoporous silicate MCM-41 support on a dispersion of supported VOₓ of groups, their physical and chemical and catalytic properties in the process of oxygen-free dehydrogenation of propane to propylene and hydrogen is investigated. Structures of MCM-41 and Ti-MCM-41 were received by hydrothermal templatny synthesis from pirogenic aerosil and titanoaerosil. It is established that introduction of ions of Ti in structure of MСM-41 leads to increase in thickness of mesopores walls, increase in acidity of a surface, bigger isolation of supported VOₓ groups, greater conversion of propane in the process of its dehydrogenation and to receiving a larger yield of propylene and hydrogen, in comparison with MCM-41. It is shown that on productivity and selectivity to propylene (and to hydrogen), reached at 550 °C, the catalyst 5 % VOₓ/H-Ti-MCM-41 is close to the industrial Pt–Sn/Al₂O₃catalyst used in the course of Oleflex for highselective production of propylene and hydrogenous gas. 5 % VOₓ/H-Ti-MCM-41 steadily works in the course of obtaining propylene and hydrogen from propane and it is easily regenerated at a short-term purge by air.