В ИОХ РАН разработаны высокоселективные катализаторы окислительного дегидрирования этана

Этилен является базовой молекулой для производства широкого спектра важных для промышленности химических веществ, таких как полиэтилен, винилхлорид, этиленоксид, этиленгликоль, этилбензол, стирол и этанол. Основными методами получения промышленного этилена являются паровой крекинг и термический крекинг нафты, сжиженного нефтяного газа или углеводородов. Крекинг — один из наиболее энергозатратных и неэкологичных процессов в современной химической промышленности. Ключевой задачей нашего времени является разработка подходов, которые могут снизить воздействие крупномасштабного химического производства на окружающую среду. В этой связи одним из наиболее перспективных процессов для энергоэффективного и высокоселективного получения олефинов является каталитическое окислительное дегидрирование легких алканов посредством окислителей О2 и СО2. Предпочтительна технология получения этилена с использованием СО2 в качестве мягкого окислителя по сравнению с взрывоопасным окислительным процессом с молекулярным кислородом.

Учеными Лаборатории гетерогенного катализа и процессов в сверхкритических средах ИОХ РАН для процесса окислительного дегидрирования этана (ОДЭ) с помощью СО2 разработаны новые селективные гетерогенные железо-хромовые катализаторы, нанесенные на углеродный носитель Сибунит®. Предпосылкой к разработке гетерогенных катализаторов послужил обнаруженный факт, что при длительной эксплуатации проточно-каталитического трубчатого реактора из нержавеющей сталина внутренней стенке формируются активные оксидные Fe, Cr, Ni фазы для прямого неокислительного дегидрировании легких углеводородов в соответствующие олефины. Методами СЭМ, РФА на синхротронным излучении был тщательно проанализирован фазовый состав внутренней поверхности стального реактора. На основании этих данных разработаны новые селективные гетерогенные Fe-Cr/С катализаторы окислительного дегидрирования этана с использованием СО2 в качестве окислителя при температурах 650-750°С. Детальное изучение катализатора физико-химическими методами (РФА, магнитометрия, РФЭС, ПЭМ высокого разрешения) до и после реакции показало образование фазы хромита железа FeCr2O4, которая определяет активацию и вовлечение СО2 в ОДЭ.

Источник:

Igor I. Mishanin, Tatyana V. Bogdan, Aleksey E. Koklin, Viktor I. Bogdan. Design of highly selective heterogeneous catalyst for CO2-mediated ethane oxidative dehydrogenation based on nonoxidative catalysis in stainless-steel reactor. Chem. Eng. J., 2022, 446, 137184. DOI: 10.1016/j.cej.2022.137184.