О процессе окислительной дегидродимеризации метана в С2-углеводороды на бинарных висмутсодержащих катализаторах

Аннотация

Прямое преобразование метана, основного компонента природного газа, в более ценные углеводороды C2 (этан и этилен) открывает значительные возможности для утилизации природного газа. В данной статье исследован потенциал бинарных висмутсодержащих катализаторов в окислительной дегидродимеризации метана. Способность висмута активировать метан и способствовать образованию связей C-C делает его перспективным каталитическим материалом. Объединение висмута с другим металлом или оксидом (например, молибденом, ванадием, ниобием) в бинарном катализаторе дает возможность повысить активность и селективность по отношению к продуктам C2. В этом обзоре обсуждаются ключевые аспекты этого подхода, включая механизм реакции, роль висмутового компонента и сокатализатора, а также проблемы, связанные с контролем селективности продукта и стабильности катализатора. Несколько висмутсодержащих бинарных оксидов Bi–M (M = Mn, Al, Pb, Sr, Ti, Zr, Sn, W) изучены при 730 °С в качестве катализаторов промышленно перспективной реакции окислительной дегидродимеризации метана в этан и этилен. Фазовый состав наиболее эффективных из них (Bi-Mn, Bi-Pb, Bi–Al) исследован методом рентгенофазового анализа; выявлены их каталитически активные компоненты. Изученные в работе бинарные оксидные системы приготовлены методом термического разложения совместно осажденных гидроксидов металлов. Исходными соединениями служили в основном азотнокислые соли металлов, в случае титана и олова – хлориды, а при синтезе вольфрамсодержащего контакта – паравольфрамат аммония. Введением малых количеств оксидов щелочных металлов, особенно Li, в состав Bi–Mn оксида удалось улучшить показатели его действия и достичь довольно значимых значений выхода целевых веществ ~20% при 47%-ной конверсии метана и суммарной селективности по этану и этилену 47–48%