THE INFLUENCE OF POSTSYNTHETIC ALKALINE TREATMENT AND MODIFICATION WITH NICKEL NANOPOWDER ON THE PROPERTIES OF A ZEOLITE CATALYST FOR GASOLINE UPGRADING
Authors: ВЕЛИЧКИНА Л.М. , БАРБАШИН Я.Е. 
Published: September 2024

Проведена постсинтетическая обработка цеолита ZSM-5 водным раствором NaOH с последующим модифицированием обработанного цеолита наноразмерным порошком никеля. Порошок никеля введен в цеолит методом сухого механического смешения. Исследованы текстурные, кислотные и каталитические свойства исходного цеолита ZSM-5 и образцов на его основе после щелочной обработки и модифицирования. Каталитическая активность цеолитов изучена в процессе превращения прямогонной бензиновой фракции нефти. Наряду с определением характеристик целевых продуктов реакции - высокооктановых бензинов, проведен анализ образующихся газообразных углеводородов и углеродных продуктов уплотнения - кокса. Установлено, что щелочная обработка цеолита и последующее смешение его с нанопорошком никеля приводит к снижению величин общей удельной поверхности и общего удельного объема пор, уменьшению концентрации кислотных центров и увеличению их силы. Определено усиление совокупного влияния щелочной обработки и модифицирования нанопорошком никеля на текстурные и кислотные свойства цеолитных катализаторов. Показано, что модифицирование цеолитных катализаторов практически не влияет на состав газообразных продуктов процесса превращения прямогонной бензиновой фракции нефти. При этом постсинтетическая щелочная обработка цеолита ZSM-5 значительно уменьшает его ароматизирующую и крекирующую активность, в результате чего увеличивается выход высокооктановых бензинов с улучшенными экологическими характеристиками. Введение нанопорошка никеля в обработанный щелочью цеолит усиливает эту тенденцию, хотя и несущественно. На модифицированных цеолитах снижается количество углеродных продуктов уплотнения, что будет способствовать увеличению времени стабильной работы полученных катализаторов и улучшению условий их регенерации.

Postsynthetic treatment of ZSM-5 zeolite with an aqueous solution of NaOH was carried out, followed by the modification of the treated zeolite with nanosized nickel powder. Nickel powder is introduced into the zeolite by dry mechanical mixing. The textural, acidic and catalytic properties of the original ZSM-5 zeolite and zeolite-based samples after alkaline treatment and modification are studied. The catalytic activity of zeolites has been studied in the process of conversion of straight-run gasoline fraction of oil. Along with determining the characteristics of the target reaction products - high-octane gasolines, an analysis of the resulting gaseous hydrocarbons and carbon compaction products (coke) was carried out. It has been established that alkaline treatment of zeolite and its subsequent mixing with nickel nanopowder leads to a decrease in the total specific surface area and total specific pore volume, a decrease in the concentration of acid sites and an increase in their strength. The enhancement of the combined effect of alkaline treatment and modification with nickel nanopowder on the textural and acidic properties of zeolite catalysts was determined. It has been shown that modification of zeolite catalysts has almost no effect on the composition of gaseous products formed in the conversion of straight-run gasoline fraction of oil. Post-synthetic alkaline treatment of ZSM-5 zeolite significantly reduces its aromatising and cracking activity, resulting in an increased yield of high-octane gasoline with improved environmental characteristics. The introduction of nickel nanopowder into alkali-treated zeolite enhances this trend, although not significantly. On modified zeolites, the amount of carbon compaction products is reduced, which will increase the time of stable operation of the resulting catalysts and improve the conditions for their regeneration.