УДК 544.47
AGRIS P33

Изменение поверхностных характеристик цинкмодифицированного цеолита типа H-ZSM-5 в процессе трансформации метанола в синтетические углеводороды

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №20-08-00433)

Изменение поверхностных характеристик цинкмодифицированного цеолита типа H-ZSM-5 в процессе трансформации метанола в синтетические углеводороды
©Сидоров А. И., ORCID: 0000-0002-0983-420X, SPIN-код:4463-4071, канд. хим. наук, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, sidorov_science@mail.ru
©Молчанов В. П., SPIN-код:7265-3331, д-р техн. наук, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, vp_molt@mail.ru
©Мушинский Л. С., ORCID: 0000-0002-0819-6664, SPIN-код: 5679-1478, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, 18071998@rambler.ru
©Бровко Р. В., ORCID: 0000-0001-9945-566X, SPIN-код: 1638-1220, Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, romanvictorovich69@mail.ru

Аннотация. Метод t-графика является хорошо известным способом определения объема микро- и/или мезопористых материалов и удельной площади поверхности образца путем сравнения с эталонной изотермой адсорбции непористого материала, имеющего сходный химический состав поверхности. В статье показана применимость метода t-графика к анализу свойств поверхности цинк модифицированных образцов цеолита H-ZSM-5 до и после протекания на них реакций трансформации метанола в углеводороды. Цеолиты широко используются в качестве катализаторов в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Эти материалы содержат активные Бренстедовские кислотные центры, распределенные внутри микропористой структуры цеолитов, что приводит к избирательному катализу за счет разницы формы пор используемых цеолитов. Размер, форма цеолитного катализатора определяют каталитические характеристики, как в отношении селективности продукта, так и в отношении дезактивации катализатор. В большинстве реакций превращения углеводородов, катализируемых цеолитами, происходит потеря активности катализатора из-за отложения углерода. В связи с чем определение поверхностных свойств цеолитов является важной задачей, способствующей раскрытию физико-химической сущности процесса дезактивации цеолитов. Пересчет изотерм адсорбции азота с использованием модели t-графика позволил определить объем микро- и мезопор. На основании данных t-графика можно сделать вывод о том, что в процессе трансформации метанола в углеводороды происходит накопление углерода на поверхности цеолита. При этом преимущественное отложение углерода на поверхности мезопор, в связи с тем, что в процессе дезактивации теряется от 61% до 73% объема мезопор. Количество микропор также уменьшается, но доля потерь составляет 42–54%, что ниже по сравнению с потерями объема мезопор на 10–15%.

Ключевые слова: цеолит, H-ZSM-5, изотерма адсорбции, модель адсорбции, t-график.

Surface Characteristics Change of Zinc Modified H-ZSM-5 Zeolites in Methanol to Hydrocarbons Transformation Process
©Sidorov A., ORCID: 0000-0002-0983-420X, SPIN-code: 4463-4071, Ph.D., Tver State Technical University, Tver, Russia, sidorov_science@mail.ru
©Molchanov V., SPIN-code: 7265-3331, Dr. habil., Tver State Technical University, Tver, Russia, sidorov_science@mail.ru
©Mushinskii L., ORCID: 0000-0002-0819-6664, SPIN-code: 5679-1478, Tver State Technical University, Tver, Russia, l18071998@rambler.ru
©Brovko R., SPIN-code: 1638-1220, ORCID: 0000-0001-9945-566X, Tver State Technical University, Tver, Russia, romanvictorovich69@mail.ru

Abstract. The t-plot method is a well-known method for determining the volumes of micro- and/or mesoporous materials and the specific surface area of a sample by comparison with a reference adsorption isotherm of a non-porous material having a similar surface chemical composition. The article describes the applicability of the t-graph method to the analysis of the surface properties of zinc modified samples of zeolite H-ZSM-5 before and after the reactions of methanol transformation into hydrocarbons occur on them. Zeolites are widely used as catalysts in the petrochemical and refining industries. These materials contain active Bronsted acid sites, distributed within the microporous structure of zeolites, which leads to selective catalysis due to the difference in the pore shape of the zeolites used. The size, shape of the zeolite catalyst determines the catalytic performance in terms of both product selectivity and catalyst deactivation. In most zeolite catalyzed hydrocarbon conversion reactions, catalyst activity is lost due to carbon deposition. In this connection, the determination of the surface properties of zeolites is an important task that contributes to the disclosure of the physicochemical essence of the process of deactivation of zeolites. The recalculation of nitrogen adsorption isotherms using the t-plot model made it possible to determine the volume of micro and mesopores. Based on the t-graph data, it can be concluded that during the transformation of methanol into hydrocarbons, carbon accumulates on the surface of the zeolite. In this case, the predominant deposition of carbon on the surface of mesopores, due to the fact that in the process of decontamination, from 61 to 73% of the volume of mesopores is lost. The number of micropores also decreases, but the share of losses is 42–54%, which is 10–15% lower compared to the loss of mesopore volume.

Keywords: zeolite, H-ZSM-5, adsorption isotherm, adsorption model, t-plot.

Ссылка для цитирования:

Сидоров А. И., Молчанов В. П., Мушинский Л. С., Бровко Р. В. Изменение поверхностных характеристик цинкмодифицированного цеолита типа H-ZSM-5 в процессе трансформации метанола в синтетические углеводороды // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6. №11. С. 23-30. https://doi.org/10.33619/2414-2948/60/02

Cite as (APA):

Sidorov, A., Molchanov, V., Mushinskii, L., & Brovko, R. (2020). Surface Characteristics Change of Zinc Modified H-ZSM-5 Zeolites in Methanol to Hydrocarbons Transformation Process. Bulletin of Science and Practice, 6(11), 23-30. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/60/02

© 2015–20 Издательский центр НАУКА И ПРАКТИКА. Сайт создан на Wix.com

  • Facebook Social Icon
  • Twitter Social Icon