КИНЕТИКА КАТАЛИТИЧЕСКОГО ГИДРОДЕСУЛЬФИДИРОВАНИЯ ДИБЕНЗОТИОФЕНА

  • И. М. Борисов Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • Р. С. Нагиев Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • А. Д. Бадикова Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • С. Р. Сахибгареев Уфимский государственный нефтяной технический университет
  • М. Р. Султанова Уфимский государственный нефтяной технический университет
DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2024683.9
Ключевые слова: дибензотиофен, бифенил, тетрагидродибензотиофен, циклогексилбензол, дициклогексил, катализатор гидроочистки, нонамолибдоникелат (IV) аммония, кинетика реакции гидродесульфидирования дибензотиофена, схема процесса ГДС ДБТ в виде совокупности элементарных стадий, кинетическая модель и ее кинетический анализ

Аннотация

Исследованы кинетические закономерности реакции каталитического гидродесульфидирования дибензотиофена (ГДС ДБТ) на катализаторах гидроочистки, приготовленных традиционным способом - на основе растворимой соли никеля и гептамолибдата аммония (Ni(NO3)2·6H2O, (NH4)6Mo7O24·4H2O) и предлагаемым способом - на основе растворимой соли никеля и гетерополисоединения никеля (IV) - нонамолибдоникелата (IV) аммония - (Ni(NO3)2·6H2O, (NH4)6[NiMo9O32]·6H2O). Методом газовой хроматографии идентифицированы следующие продукты реакции ГДС ДБТ: бифенил (БФ), тетрагидродибензотиофен (тгДБТ), циклогексилбензол (ЦГБ) и дициклогексил (ДЦГ). Показано, что выход продуктов реакции зависит от природы предшественника активного компонента и времени контакта ДБТ с каталитической системой. Изучение кинетики реакции ГДС ДБТ показало, что БФ, тгДБТ, ЦГБ и ДЦГ образуются в параллельных и последовательных элементарных стадиях.

Представлена новая схема в виде совокупности элементарных стадий, объясняющая полученные экспериментальные данные. Схема включает стадии образования донорно-акцепторных связей с участием каталитически активных центров катализатора и исходного субстрата, а также элементарные стадии дальнейших превращений интермедиатов при участии молекулярного водорода с образованием конечных молекулярных продуктов.

Предложена кинетическая модель механизма реакции ГДС ДБТ. Проведен кинетический анализ данной схемы и теоретически получено математическое уравнение для описания кинетики расходования дибензотиофена в исследуемой реакции. Показано, что теоретическое уравнение адекватно описывает экспериментальные результаты с коэффициентом корреляции 0,95 - 0,98. Из линейной трансформации экспериментальных данных кинетических кривых в координатах теоретического уравнения вычислены значения констант скоростей расходования ДБТ, которые использованы в качестве объективного количественного критерия активности катализатора. Показано, что наиболее активны в реакции ГДС ДБТ катализаторы, приготовленные с использованием нонамолибдоникелата (IV) аммония по сравнению с образцами катализаторов, приготовленных традиционным способом.

Кинетический эксперимент показал, что гетерополисоединения никеля на примере нонамолибдоникелата (IV) аммония являются эффективными прекурсорами при приготовлении катализаторов процесса ГДС ДБТ и могут быть успешно использованы при приготовлении современных высокоэффективных катализаторов гидроочистки в целях производства современных экологически чистых моторных топлив.

Литература

Zhen H., Xueyan J., Shi D., Yuanbing X., Hong N. Alexandria Engineering Journal. 2023. V. 70. P. 719–734. DOI: 10.1016/ j.aej.2023.02.036.

Kazakova M.A., Vatutina Y.V., Selyutin A.G., Prosvirin I.P., Gerasimov E.Yu., Klimov O.V., Noskov A.S., Kazakov M.O. Applied Catalysis B: Environmental. 2023. V. 328. 122475. DOI: 10.1016/j.apcatb.2023.122475.

Rasrendra C.B., Maulidanti E.G., Darlismawantyani S.E.P., Nurdini N., Rustyawan W., Subagjo, Kadja G.T.M. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 2023. V. 8. 100427. DOI: 10.1016/j.cscee.2023.100427.

He S.S., Huang T.T., Chen Ch., Fan Y. Petroleum Science. 2023. V. 20. N 6. P. 3875–3886. DOI: 10.1016/j.petsci. 2023.08.002.

Nascimento I.G., Locatel W.R., Magalhaes B.C., Travalloni L., Zotin J.L., Silva M.A.P. Catalysis Today. 2021. V. 381. P. 200–208. DOI: 10.1016/j.cattod.2020.07.013.

Mello M.D., Braggio F.A., Magalhaes B.C., Zotin J.L., Silva M.A.P. Fuel Processing Technology. 2018. V. 177. P. 66–74. DOI: 10.1016/j.fuproc.2018.04.010.

Rabarihoela-Rakotovao V., Brunet S., Perot G., Diehl F. Applied Catalysis A: General. 2006. V. 306. P. 34–44. DOI: 10.1016/j.apcata.2006.03.029.

Egorova M., Prins R. Journal of Catalysis. 2004. V. 225. N 2. P. 417–427. DOI: 10.1016/j.jcat.2004.05.002.

Stanislaus A., Marafi A., Rana M.S. Catalysis Today. 2010. V. 153. N 1–2. P. 1–68. DOI: 10.1016/j.cattod.2010.05.011.

Ni E., Uematsu S., Tsukada T., Sonoyama N. Solid State Ionics. 2016. V. 285. P. 83–90. DOI: 10.1016/j.ssi.2015.07.012.

Нагиев Р.С., Водянкина О.В., Мамонтов Г.В., Чернов Е.Б., Виссер Е.Е. Нефтепереработка и нефтехимия. 2017. № 12. С. 12–18. Nagiev R.S., Vodyankina O.V., Mamontov G.V., Chernov Ye.B., Visser Ye.Ye. Oxide precursors for hydrotreating catalysts with a bimodal pore distribution, prepared on the basis of a heteropolycompound with the composition (NH4)6[NiMo9O32]. Oil refining and petrochemicals. 2017. N 12. P. 12-18. (in Russian).

Houalla M., Nag N.K., Sapre A.V., Broderick D.H., Gates B.C. AIChE Journal. 1978. V. 24. I. 6. P. 1015–1021. DOI: 10.1002/aic.690240611.

Meille V., Schulz E., Lemaire M., Vrinat M. Journal of Catalysis. 1997. V. 170. N 1. P. 29–36. DOI: 10.1006/ jcat.1997.1732.

Денисов Е.Т., Саркисов О.М., Лихтенштейн Г.И. Химическая кинетика. Учебник для вузов. М.: Химия. 2000. 568 с. Denisov Ye.T., Sarkisov O.M., Likhtenshteyn G.I. Chemical kinetics. Textbook for universities. М.: Chemistry. 2000. 568 p. (in Russian).

Пурмаль А.П. А, Б, В… химической кинетики. М.: ИКЦ "Академкнига". 2004. 277 с. Purmal A.P. A, B, C... chemical kinetics. М.: ICC "Akademkniga". 2004. 277 p. (in Russian).

Борисов И.М. Введение в физическую химию: учебник для вузов. Санкт-Петербург: Лань. 2023. 216 с. Borisov I.M. Introduction to physical chemistry: a textbook for universities. St. Petersburg: Lan. 2023. 216 p. (in Russian).

Xiao C.K., Zou Y.T., Li D.Z., Wang E.H., Wang A.C., Gao D.W., Duan A.J., Zheng P., Wang X.L. Petroleum Science. 2023. V. 20. N 4. P. 2521–2530. DOI: 10.1016/j.petsci.2023.07.004.

Cervantes J.A.M., Huirache-Acuna R., Diaz de Leon J.N., Fuentes Moyado S., Paraguay-Delgado F., Berhault G., Alonso-Nunez G. Microporous and Mesoporous Materials. 2020. V. 309. 110574. DOI: 10.1016/j.micromeso.2020.110574.

Huirache-Acuna R., Perez-Ayala E., Cervantes-Gaxiola M.E., Alonso-Nunez G., Zepeda T.A., Rivera-Munoz E.M., Pawelec B. Catalysis Communications. 2021. V. 148. 106162. DOI: 10.1016/j.catcom.2020.106162.

Lopez-Mendoza M.A., Nava R., Millan-Malo B., Peza-Ledesma C., Huirache-Acuna R., Morales-Ortuno J.C., Guevara-Martinez S.J., Diaz de Leon J.N., Rivera-Munoz E.M. Chemical Engineering Journal Advances. 2023. V. 14. 100454. DOI: 10.1016/j.ceja.2023.100454.

Lewandowski M., Szymanska-Kolasa A., Sayag C., Beaunier P., Djega-Mariadassou G. Applied Catalysis B: Environmental. 2014. V. 144. P. 750–759 DOI: 10.1016/j.apcatb.2013.08.011.

Whitehurst D.D., Isoda T., Mochida I. Advances in Catalysis. 1998. V. 42. P. 345–471. DOI: 10.1016/S0360-0564(08)60631-8.

Опубликован
2025-02-20
Как цитировать
Борисов, И., Нагиев, Р., Бадикова, А., Сахибгареев, С., & Султанова, М. (2025). КИНЕТИКА КАТАЛИТИЧЕСКОГО ГИДРОДЕСУЛЬФИДИРОВАНИЯ ДИБЕНЗОТИОФЕНА. Российский химический журнал, 68(3), 54-61. https://doi.org/10.6060/rcj.2024683.9
Выпуск
Том 68 № 3 (2024)
Раздел
Статьи