CC BY
26
УДК 544.476
https://doi.org/10.24412/2310-8266-2022-1-2-00-10-14
Получение ароматических углеводородов из лигнина на железосодержащих
катализаторах
Каримов О.Х.1, Каримов Э.Х.2, Тептерева Г.А.2, Мовсумзаде Э.М.2,3, Колчина Г.Ю.4, Буканова А.С.5, Кайрлиева Ф.Б.5, Харин С.В.1, Терскова А.П.1
1 МИРЭА - Российский технологический университет, 119454, Москва, Россия ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0383-4268, E-mail: karimov@mirea.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8723-1976, E-mail: AngruHedgehog@yandex.ru 0RCID:https://orcid.org/0000-0001-8723-1976, E-mail: fduecn199236at@mail.ru
2 Уфимский государственный нефтяной технический университет, 452062, г. Уфа, Россия ORCID: http://orcid.org/0000-0002-4224-4586, E-mail: karimov.edyard@gmail.com
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2328-6761, E-mail: teptereva.tga@yandex.ru ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
3 Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), 117997, Москва, Россия ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
4 Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, 453103, г. Стерлитамак, Россия ORCID: http://orcid.org/0000-0003-2808-4827, E-mail: kolchina.gyu@mail.ru
5 Атырауский университет нефти и газа им. Сафи Утебаева, 060027, г. Атырау, Казахстан
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2307-8463, E-mail: bukanova66@mail.ru ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5323-0916, E-mail: kairlieva.fazi@mail.ru
Резюме: Показаны возможности использования растительного полимера лигнина в качестве источника ароматических углеводородов. Рассмотрены термохимические процессы переработки лигнина на примерах пиролиза, гидрогенизации и окисления. На примере использования железосодержащих катализаторов приведены результаты влияния переходных металлов на процессы получения ароматических соединений.
Ключевые слова: лигнин, пиролиз, гидрирование, гидрогенизация, окисление, ароматические углеводороды, оксид железа. Для цитирования: Каримов О.Х., Каримов Э.Х., Тептерева Г.А., Мовсумзадэ Э.М., Колчина Г.Ю., Буканова А.С., Кайрлиева Ф.Б., Харин С.В., Терскова А.П. Получение ароматических углеводородов из лигнина на железосодержащих катализаторах // НефтеГазо-Химия. 2022. № 1-2. С. 10-14. DOI:10.24412/2310-8266-2022-1-2-10-14
PRODUCTION OF AROMATIC HYDROCARBONS FROM LIGNIN ON IRON-CONTAINING CATALYSTS Oleg KH. Karimov1, Eduard KH. Karimov2, Galina A. Teptereva2, Eldar M. Movsumzade2,3, Galina YU. Kolchina4, Aygul S. Bukanova5, Fazilat B. Kayrlieva5, Semen V. Kharin1, Alisa P. Terskova1
1 MIREA - Russian Technological University,119454, Moscow, Russia ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0383-4268, E-mail: karimov@mirea.ru ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8723-1976, E-mail: AngruHedgehog@yandex.ru ORCID:https://orcid.org/0000-0001-8723-1976, E-mail: fduecn199236at@mail.ru
2 Ufa State Petroleum Technological University, 450062, Ufa, Russia
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-4224-4586, E-mail: karimov.edyard@gmail.com ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2328-6761, E-mail: teptereva.tga@yandex.ru ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
3 Kosygin Russian State University (Technology. Design. Art),117997, Moscow, Russia ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
4 Sterlitamak branch of the Bashkir State University, 453103, Sterlitamak, Russia ORCID: http://orcid.org/0000-0003-2808-4827, E-mail: kolchina.gyu@mail.ru
5 Atyrau Oil and Gas University, 060027, Atyrau, Republic Kazakhstan ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2307-8463, E-mail: bukanova66@mail.ru ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5323-0916, E-mail: kairlieva.fazi@mail.ru
Abstract: The article shows the possibilities of using the plant polymer lignin as a source of aromatic hydrocarbons. The thermochemical processes of lignin processing are considered on the examples of pyrolysis, hydrogenation and oxidation. The results of the influence of transition metals on the processes of obtaining aromatic compounds are given on the example of the use of iron-containing catalysts. Keywords: lignin, pyrolysis, hydrogenation, hydrogenation, oxidation, aromatic hydrocarbons, iron oxide.
For citation: Karimov O.KH., Karimov E.KH., Teptereva G.A., Movsumzade E.M., Kolchina G.YU., Bukanova A.S., Kayrlieva F.B., Kharin S.V., Terskova A.P. PRODUCTION OF AROMATIC HYDROCARBONS FROM LIGNIN ON IRON-CONTAINING CATALYSTS. Oil & Gas Chemistry. 2022, no. 1-2, pp. 10-14. DOI:10.24412/2310-8266-2022-1-2-10-14
Ароматические углеводороды являются одними из важных промежуточных продуктов в основном органическом синтезе и нефтехимии. Их мировое потребление с каждым годом растет, что обусловлено высокой потребностью в синтезе мономеров, растворителей, химических добавок. Так, например, по оценкам экспертов [1], мировой объем рынка бензола, толуола и ксилола в 2020 году превысил 121,8 млн т и, по прогнозам, до 2026 года среднегодовой темп роста составит 3,76%.
Сегодня основным источником ароматических углеводородов является нефть, где их содержание варьируется от 15 до 50%. В то же время ископаемое сырье становится все более дорогостоящим, а устойчивое развитие подразумевает использование возобновляемых источников сырья, например, растений.
Один из распространенных компонентов сосудистых растений (древесины) - лигнин. Ежегодно во всем мире производится около 150 млрд т лигнина [2], который может быть источником ценных ароматических углеводородов [3]. Ароматические соединения лигнина идеально подходят для биоперерабатывающих заводов второго поколения, чья химическая продукция может составить конкуренцию углеводородам нефти. Известны различные способы термохимической деполимеризации лигнинов с получением разнообразных продуктов - пиролиз, окисление, гидроге-нолиз и гидрирование, гидролиз, газификация. Подробно об этих процессах можно прочитать в ряде обзоров [4-6].
В данной работе проведен анализ каталитических процессов переработки лигнинсодержащего сырья с использованием катализаторов на основе соединений железа.
Каталитический пиролиз
Лигнин начинает разлагаться уже при 280 °С за счет расщепления эфирных а- и р-О-4- связей и мостиковых углерод-углеродных связей. Наиболее желательными продуктами пиролиза лигнина являются производные мономеры.
При проведении традиционного пиролиза лигнин медленно нагревают до 500 °С, в результате чего образуются как жидкие (метанол, уксусная кислота, ацетон и т.д.), газообразные (СО, СО2, СН4, Н2) продукты, так и твердый углеродный остаток. В случае необходимости получения преимущественно смеси жидких органических продуктов (биомасло) применяют быстрый пиролиз - высокую скорость нагрева и короткое время контакта (0,5-5 с) при высокой температуре (от 600 до 1000 °С). Изменение параметров процесса позволяет варьировать состав продуктов.
В последние годы как более перспективный для получения химических соединений из биомассы рассматривается каталитический пиролиз. Среди различных кислотных катализаторов наибольшее применение нашли цеолиты. Они могут эффективно удалять кислород, образующийся при пиролизе биомассы, что приводит к образованию жидких продуктов с низким содержанием кислорода и высоким соотношением водорода к углероду. В настоящее время технологии каталитического пиролиза лигнина для производства жидкого топлива и химических соединений хорошо изучены [7-9].
Как правило, цеолит с более высокой кислотностью и большим размером пор проявляет более высокую активность. Например, цеолит Y проявляет себя как эффективный катализатор для получения моноциклических углеводородов, а цеолит Beta - для получения нафталина [10].
Установлено, что модифицирование цеолитов металлами повышает их каталитические свойства, способствуя повышению селективности по углеводородам. При использовании модифицированного железом цеолитного катализатора (4%Fe/ZSM-5) увеличивается селективность пиролиза по бензолу, толуолу, нафталину и его производным, и при этом снижается по ксилолам, этилбензолу и 1,2,4-триме-тилбензолу [11]. Присутствие в структуре катализатора железа оказывает значительное влияние на вторичные реакции образования углеводородов, приводя к дальнейшей ароматизации с образованием нафталина и его производных вместо алкилирования с образованием производных бензола. Предполагается, что это связано со снижением кислотной активности катализатора вследствие взаимодействия ионов металлов с кислотными центрами при приготовлении катализатора. Кроме того, железо препятствует образованию фенола, тем самым уменьшая образование кокса [12]. Аналогичные результаты были получены в других работах [13-15]. Так, в работе [15] выход моноциклических ароматических и алифатических соединений на Fe-HZSM-5 примерно в 2,5 раза выше по сравнению с исходным ZSM-5, при этом содержание кокса сокращается на 38%.
В работе [16] рассматривали пиролиз гидролизного лигнина на катализаторах Fe/ZrO2 и FePd/ZrO2, однако они продемонстрировали низкую эффективность, что связано, по мнению авторов исследования, с высокой основностью данных катализаторов. Это подтверждается и в другой работе [17], где среди оксидов переходных металлов использование Fe2Oз в качестве катализатора не дало высокой селективности и больших выходов жидких продуктов.
Катализатор Fe(Ш)/CaO превращал тяжелые фенолы в легкие фенолы без метоксильных групп и ненасыщенных связей в боковой цепи и значительно увеличивал выходы ароматических продуктов [18, 19]. В качестве недорогого и стабильного катализатора для пиролиза биомассы предлагают красный шлам - отходы производства Al2O3 из боксита, состоящий из Fe2O3 (основной компонент), А^^ ТЮ2, CaO, SЮ2 и Na2O [20].
Недавно было установлено, что валентное состояние переходных металлов может изменяться в результате окислительно-восстановительных реакций при пиролизе лигнина. Известно, что лигнин можно использовать в качестве восстановителя для оксидной руды железа в сталелитейной промышленности. Оказалось, что углерод, полученный из лигнина, обладает более высокой восстановительной способностью по сравнению с традиционно используемым коксом [21]. В работе [22] был изучен эффект сочетания пиролиза лигнина и восстановления железной руды. Было установлено, что выделяемый водород сначала восстанавливает железную руду с образованием большого количества СО. Это указывало на то, что железная руда или металлическое железо могут катализировать образование более летучих продуктов. Оксид железа Fe2O3 восстанавливается до FeO в смеси с лигнином при температурах ниже 750 °С [23]. При достижении 900 °С оксид железа полностью восстанавливается до железа Fe. В процессе сопряженного пиролиза смеси лигнина и оксида железа образуются окислитель (оксид железа) и восстановитель (углерод, водород и другие продукты). Восстановленное железо в таком случае действует как катализатор. Схематически реакции окисления и восстановления можно представить так [22, 23]:
1-2 • 2022
НефтеГазоХимия 11
^л-О,
Лигнин — —Нз + СО + С + другие продукты
РехОг: + >«2 -уЩО + хРе
Ре^О), + уСО — —*■ уСОг + яРе Рел-0,
Ее.^О, + 2у/ЗС — > у/3 СО: + >'/ЗСО + хРе
Несмотря на полученные результаты, механизм каталитического действия изменения валентного состояния переходных металлов при пиролизе лигнина остается малоизученным.
Другим направлением переработки лигнина является проведение каталитического пиролиза под действием микроволнового излучения. При этом добавление в лигнин частиц железа увеличивает поглощение микроволнового излучения. Так в работе [24] в качестве катализаторов были использованы наноразмерные мононикель-, железо-и биметаллические никель- железосодержащие каталитические системы, сформированные непосредственно на поверхности лигнина древесного происхождения. Нанесение металлов ^е и N0 на лигнин позволяет направленно менять селективность процесса риформинга. В другой работе [25] изучалась деполимеризация лигнина в этаноле в токе низкотемпературной плазмы. Использование реакции Фентона в данном случае (путем добавления Fe2O3 и Н20) способствовало увеличению конверсии лигнина с 42,6 до 66% масс.
Гидрогенолиз, гидрирование, гидродеоксигенация
Данные процессы позволяют получать органические соединения в результате насыщения или восстановления за счет водорода. Гидрогенизационные процессы проводятся при температурах от 300 до 600 °С, позволяя получать больший выход монофенолов, чем при пиролизе. В качестве доноров водорода используют различные растворители, например тетралин, формиат натрия, муравьиная кислота.
Для гидрогенолиза лигнина были предложены типичные катализаторы гидрирования, например на основе никеля [26], палладия [27]. Однако проводились исследования и на железных катализаторах. Без использования растворителей катализ Fe2O3 оказался малоэффективным: выход фенольных соединений составлял 1-4% масс. В пересчете на сухой лигнин, но при гидрировании с гидрогенизирован-ным антраценовым растворителем выход фенолов увеличился до 9-10% масс. [28].
Для процесса гидродеоксигенации, позволяющего удалить кислород из фенольных молекул для повышения качества бионефти, были предложены монометаллические катализаторы на основе фосфидов металлов. Так, катализатор Fe2P показал высокую селективность по бензолу -96,7% [29].
Окисление
Каталитическое окисление лигнина проходит при более мягких условиях, чем пиролиз и гидрирование. В
процессе окисления лигнина кислород вводится в боковую цепь или ароматическое кольцо, что снижает электронную плотность и увеличивает стерические затруднения между ароматическими кольцами лигнина, облегчая диссоциацию структурных единиц лигнина. Поэтому каталитическое окисление лигнина представляет перспективный метод его переработки. Окислением лигнина получают альдегиды, например ванилин и сиреневый альдегид и соответствующие им ванилиновую и сиреневую кислоту [30]. Для деполимеризации лигнина используют нитробензол, оксиды металлов, кислород и перекись водорода [4].
Каталитическое окисление лигнина можно разделить на процессы гомогенного и гетерогенного катализа, в которых широко применяются катализаторы на основе переходных и драгоценных металлов ^ и Pd).
При окислении лигнина перекисью водорода основными продуктами являются моно- и дикарбоновые кислоты, а промежуточными продуктами - альдегиды [31]. Добавление переходных металлов, например Fe2+, может ускорить разложение перекиси водорода на молекулярный кислород, участвуя в переносе атомарного кислорода [4].
При использовании в качестве окислителя кислорода воздуха добавление переходных металлов способствует увеличению выхода фенольных соединений. При окислении в щелочных условиях молекулярным кислородом в работе [28] показана эффективность каталитической системы CuSO4-FeCl3 для получения ванилина и сиреневого альдегида. Ионы Fe3+ могут увеличить выход бензальдеги-дов и бензойных кислот [32, 33]. В то же время известно, что катионы Си2+ и Fe3+ препятствуют дальнейшему окислению альдегидов до карбоновых кислот. Катион Си2+ действует как акцептор электронов от фенолят-ионов, ранее образовавшихся при щелочной деградации лигнина. Затем следует реакция молекулярного кислорода с радикалами феноксида с образованием альдегидов. Роль катиона Fe3+ несколько отличается от роли Си2+ - перенос электрона от фенолят-ионов к катиону Fe3+ затруднен, если процесс не проводится в жестких условиях. Однако катион Fe3+ образует комплекс с молекулярным кислородом, так что перенос кислорода в щелочной раствор осуществляется лучше. Ионы железа также могут окислять катион Си+ до катиона Си2+ и, таким образом, регенерировать электро-ноакцепторные частицы в реакции [28]. Это увеличивает скорость реакции. В результате при использовании этого катализатора достигаются более высокие выходы отдельных соединений, чем при использовании отдельных катализаторов.
Таким образом, несмотря на широкое использование переходных металлов в термохимических процессах переработки лигнина в ароматические углеводороды, железные катализаторы не являются высокоэффективными, хотя и позволяют селективно выделять отдельные ароматические соединения. В то же время модифицирование железом цеолитов позволяет в ряде случаев достигать более высоких выходов продуктов при снижении таких негативных явлений, как коксообразование. А при микроволновом синтезе железные катализаторы способствуют эффективному поглощению излучения, создавая плазменнокаталитический режим в реакционной зоне.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Benzene-Toluene-Xylene (BTX) Market-Growth, Trends, COVID-19 Impact, and Forecasts (2021-2026): report. Research and Markets. 2021. 185 p.
2. Hu J., Zhang Q., Lee D.-J. Kraft lignin biorefinery: A perspective. Bioresource Technology. 2018. Vol. 247. Pp. 1181-1183.
3. Каримов О.Х., Четвертнева И.А., Тептерева Г.А., Исмаков Р.А. Продукты переработки древесины как альтернатива углеводородам нефти // Нефте-ГазоХимия. 2019. № 3-4. С. 35-40.
4. Арапова О.В., Чистяков А.В., Цодиков М.В., Моисеев И.И. Лигнин-возоб-новляемый ресурс углеводородных продуктов и энергоносителей (обзор) // Нефтехимия. 2020. Т. 60, № 3. С. 251-269.
5. Khan R.J., Lau C.Y., Guan J., Lam C.H., Zhao J., Ji Y., Wang H., Xu J., Lee D.-J., Leu S.-Y. Recent advances of lignin valorization techniques toward sustainable aromatics and potential benchmarks to fossil refinery products/ Bioresource Technology. 2022. Vol. 346.
6. Тептерева Г.А., Пахомов С.И., Четвертнева И.А., Каримов Э.Х., Егоров М.П., Мовсумзаде Э.М., Евстигнеев Э.И., Васильев А.В., Севастьянова М.В., Волошин А.И., Нифантьев Н.Э., Носов В.В., Докичев В.А., Бабаев Э.Р., Роговина С.З., Берлин А.А., Фахреева А.В., Баулин О.А., Колчина Г.Ю., Воронов М.С., Староверов Д.В., Козловский И.А., Козловский Р.А., Тарасова Н.П., Занин А.А., Кривобородов Е.Г., Каримов О.Х., Флид В.Р., Логинова М.Е. Возобновляемые природные сырьевые ресурсы, строение, свойства, перспективы применения // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2021. Т. 64. Вып. 9. С. 4-121.
7. Ben H., Ragauskas A.J. Influence of Si/Al ratio of ZSM-5 zeolite on the properties of lignin pyrolys is products. ACSS ustainable Chemistry & Engineering. 2013. V. 1. Is. 3. Pp. 316-324.
8. Shen D., Zhao J., Xiao R., Gu S. Production of aromatic monomers from catalytic pyrolysis of black-liquor lignin. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2015. V. 111. P. 47-54.
9. Adhikari S., Srinivasam V., Fasina O. Catalytic pyrolysis of rawand thermally treated lignin using different acidic zeolites. Energy Fuels. 2014. V. 28. Is. 7. Pp. 4532-4538.
10.Kim J.-Y., Moon J., Lee J.H., Jin X., Choi J.W. Conversion of phenol intermediates into aromatic hydrocarbons over various zeolites during lignin pyrolysis. Fuel. 2020. V. 279.
11.Zhang S., Zhamg H., Liu X., Zhu S., Hu S., Hu L., Zhamg Q. Upgrading of bio-oil from catalytic pyrolysis of pretreated rice husk over Fe-modified ZSM-5 zeolite catalyst. Fuel Processing Technology. 2018. V. 175. Pp. 17-25.
12.Нехаев А.И., Максимов А.Л. Получение ароматических углеводородов из биомассы (обзор) // Нефтехимия. 2021. Т. 61. № 1. С. 21-42.
13.Li P., Li D., Yang H.P., Wang X., Chen H. Effects of Fe-, Zr-, and Co-modified zeolites and pretreatments on catalytic upgrading of biomass fast pyrolysis vapors. Energy Fuels. 2016. V. 30. No. 4. Pp. 3004-3013.
14.Mullen C.A., Boateng A.A. Production of aromatic hydrocarbons via catalytic pyrolysis of biomass over Fe-modified HZSM-5 zeolites. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2015. V. 3. Is. 7. Pp. 1623-1631.
15.Li X., Dong W., Zhang J., Shao S., Cai Y. Preparation of bio-oil derived from catalytic upgrading of biomass vacuum pyrolysis vapor over metal-loaded HZSM-5 zeolites. Journal of the Energy Institute. 2020. V. 93. No. 2. Pp. 605-613.
16.Hendry A., Ahlen M., Fernandes T., Cheung O., Sanna A. Catalytic cracking of Etek lignin with zirconia supported metal-oxides for alkyl and alkoxyphenols recovery. Bioresource Technology. 2020. V. 317.
17.Ma Z., Custodis V., van Bokhoven J.A. Selective deoxygenation of lignin during
catalytic fast pyrolysis. Catalysis Science & Technology. 2014. V. 4. № 3. Pp. 766-772.
18.Zhang X., Sun L., Chen L., Xie X., Zhao B., Si H., Meng G. Comparison of catalytic upgrading of biomass fast pyrolysis vapors over CaO and Fe(III)/CaO catalysts. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2014. V. 108. Pp. 35-40.
19.Sun L., Zhang X., Chen L., Xie X., Yang S., Zhao B., Si H. Effect of preparation method on structure characteristics and fast pyrolysis of biomass with Fe/ CaO catalysts // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2015. V. 116. P. 183-189.
20.Santosa D.M., Zhu C., Agblevor F.A., Maddi B., Roberts B.Q., Kutnyakov I.V., Lee S.-J., Wang H. In situ catalytic fast pyrolys is using red mud catalyst: Impact of catalytic fast pyrolys is temperature and biomass feedstocks. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2020. V. 8. Is. 13. Pp. 515-516.
21.Mayyas M., Nekouei R.K., Sahajwalla V. Valorization of lignin biomass as a carbon feedstock in steel industry: Iron oxide reduction, steel carburizing and slag foaming. Journal of Cleaner Production. 2019. V. 219. Pp. 971-980.
22.Wei R., FengS., Long H, LiJ., Yuan Z., Cang D., Xu C. Coupled biomass (lignin) gasification and iron ore reduction: A novel approach for biomass conversion and application. Energy. 2017. V. 140. Pp. 406-414.
23.Wei R., XiangD., LongH., Xu C., Li J. Reduction of iron oxide by lignin: Characteristics, kinetics and superiority. Energy. 2020. V. 197.
24.Zharova P.A., Chistyakov A.V., Lesin S.V., Konstantinov G.I., Arapova O.V., Tsodikov M.V. Microwave-Assisted Lignin Conversion for Energy Carriers. Russian Journal of Physical Chemistry B. 2019. V. 13, Is. 3. Pp. 421-426.
25.Zhou R., Wang S., Mihiri Ekanayake U.G., Fang Z., Cullen P.J., Bazaka K., Ostrikov K.K. Power-to-chemicals: Low-temperature plasma for lignin depolymerization in ethanol. Bioresource Technology. 2020. V. 318.
26.Si X., Chen J., Lu F., Liu X., Ren Y., Lu R., Jiang H., Liu H., Miao S., Zhu Y., Luo X., Xu J. Immobilized NiC lusters in Mesoporous Aluminum Silica Nanospheres for Catalytic Hydrogenolysis of Lignin. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2019. V. 7. Is. 23. Pp. 19034-19041.
27.Шиманская Е.И., Гребенникова О.В., Сульман А.М. Каталитический гидро-генолиз щелочного лигнина с получением биотоплива // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. № 12. С. 20-25.
28. Amen-Chen C., Pakdel H., Roy C. Production of monomeric phenols by thermochemical conversion of biomass: a review. Bioresource Technology. 2001. V. 79. Iss. 3. Pp. 277-299.
29. Wang S., Xu D., Chen Y., Zhou S., Zhu D., Wen X., Yang Y., Li Y. Hydrodeoxygenation of an isoletobenzene over an Fe2P catalyst by a direct deoxygenation path way. Catalysis Science & Technology. 2020. Iss. 10. Pp. 3015-3023.
30.Тарабанько В.Е., Коропачинская Н.В. Каталитические методы получения ароматических альдегидов из лигнинсодержащего сырья // Химия растительного сырья. 2003. № 1. С. 5-25.
31.Figueiredo P., Lintinen K., Hirvonen J.T., Kostiainen M.A., Santos H.A. Properties and chemical modifications of lignin: Towards lignin-based nanomaterials for biomedical applications. Progressin Materials Science. 2018. V. 93. Pp.233-269.
32. Ma R., Xu Y., Zhang X. Catalytic oxidation of biorefinery lignin to value-added chemicals to supports ustainable biofuel production // ChemSusChem. 2015. V. 8. Pp. 24-51.
33. Xiang Q., Lee Y.Y. Production of oxychemicals from precipitated hardwood lignin. Applied Biochemistry and Biotechnology - Part A Enzyme Engineering and Biotechnology. 2001. V. 91. Pp.71-80.
REFERENCES
1. Benzene-Toluene-Xylene (BTX) market - growth, trends, COVID-19 impact and Forecasts (2021 - 2026): report. Research and Markets. 2021. 185 p.
2. Hu J., Zhang Q., Lee D.-J. Kraft lignin biorefinery: A perspective. Bioresource Technology, 2018, vol. 247, pp. 1181-1183.
3. Karimov O.KH., Chetvertneva I.A., Teptereva G.A., Ismakov R.A. Products of wood processing as an alternative to petroleum hydrocarbons. NefteGazoKhimiya, 2019, no. 3-4, pp. 35-40 (In Russian).
4. Arapova O.V., Chistyakov A.V., Tsodikov M.V., Moiseev I.I. Lignin as a renewable resource of hydrocarbon products and energy carriers (a review). Neftekhimiya, 2020, vol. 60, no. 3, pp. 251-269 (In Russian).
5. Khan R.J., Lau C.Y., Guan J., Lam C.H., Zhao J., Ji Y., Wang H., Xu J., Lee D.-J., Leu S.-Y. Recent advances of lignin valorization techniques toward sustainable aromatics and potential benchmarks to fossil refinery products. Bioresource Technology, 2022, vol. 346.
6. Teptereva G.A., Pakhomov S.I., Chetvertneva I.A., Karimov E.K., Egorov M.P., Movsumzade E.M., Evstigneev E.I., Vasiliev A.V., Sevastyanova M.V., Voloshin A.I., Nifantyev N.E., Nosov V.V., Dokichev V.A., Babaev E.R., Rogovina S.Z., Berlin A.A., Fakhreeva A.V., Baulin O.A., Kolchina G.YU., Voronov M.S., Staroverov D.V., Kozlovsky R.A., Tarasova N.P., Zanin A.A., Krivoborodov E.G., Karimov O.Kh., Flid V.R., Loginova M.E. Renewable natural raw materials, structure, properties, application prospects. Izvestiya vuzov. Seriya «Khimiya i
1-2 • 2022
khimicheskaya tekhnologiya», 2021, vol. 64, no. 9, pp. 4-121 (In Russian).
7. Ben H., Ragauskas A.J. Influence of Si/Al ratio of ZSM-5 zeolite on the properties of lignin pyrolysis products. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2013, vol. 1, no. 3, pp. 316-324.
8. Shen D., Zhao J., Xiao R., Gu S. Production of aromatic monomers from catalytic pyrolysis of black-liquor lignin. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2015, vol. 111, pp. 47-54.
9. Adhikari S., Srinivasam V., Fasina O. Catalytic pyrolysis of raw and thermally treated lignin using different acidic zeolites. Energy Fuels, 2014, vol. 28, no. 7, pp. 4532-4538.
10.Kim J.-Y., Moon J., Lee J.H., Jin X., Choi J.W. Conversion of phenol intermediates into aromatic hydrocarbons over various zeolites during lignin pyrolysis. Fuel, 2020, vol. 279.
11.Zhang S., Zhamg H., Liu X., Zhu S., Hu S., Hu L., Zhamg Q. Upgrading of bio-oil from catalytic pyrolysis of pretreated rice husk over Fe-modified ZSM-5 zeolite catalyst. Fuel Processing Technology, 2018, vol. 175, pp. 17-25.
12.Nekhaev A.I., Maksimov A.L. Obtaining aromatic hydrocarbons from biomass (review). Neftekhimiya, 2021, vol. 61, no. 1, pp. 21-42 (In Russian).
13.Li P., Li D., Yang H.P., Wang X., Chen H. Effects of Fe-, Zr-, and Co-modified zeolites and pretreatments on catalytic upgrading of biomass fast pyrolysis vapors. Energy Fuels, 2016, vol. 30, no. 4, pp. 3004-3013.
He$Tera3oXMMMH 13
14.MuNen C.A., Boateng A.A. Production of aromatic hydrocarbons via catalytic pyrolysis of biomass over Fe-modified HZSM-5 zeolites. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2015, vol. 3, no. 7, pp. 1623-1631.
15.Li X., Dong W., Zhang J., Shao S., Cai Y. Preparation of bio-oil derived from catalytic upgrading of biomass vacuum pyrolysis vapor over metal-loaded HZSM-5 zeolites. Journal of the Energy Institute, 2020, vol. 93, no. 2, pp. 605-613.
16.Hendry A., Ahlen M., Fernandes T., Cheung O., Sanna A. Catalytic cracking of Etek lignin with zirconia supported metal-oxides for alkyl and alkoxy phenols recovery. Bioresource Technology, 2020, vol. 317.
17.Ma Z., Custodis V., van Bokhoven J.A. Selective deoxygenation of lignin during catalytic fast pyrolysis. Catalysis Science & Technology, 2014, vol. 4, no. 3, pp. 766-772.
18.Zhang X., Sun L., Chen L., Xie X., Zhao B., Si H., Meng G. Comparison of catalytic upgrading of biomass fast pyrolysis vapors over CaO and Fe(III)/ CaO catalysts. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2014, vol. 108, pp. 35-40.
19.Sun L., Zhang X., Chen L., Xie X., Yang S., Zhao B., Si H. Effect of preparation method on structure characteristics and fast pyrolysis of biomass with Fe/ CaO catalysts. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2015, vol. 116, pp. 183-189.
20.Santosa D.M., Zhu C., Agblevor F.A., Maddi B., Roberts B.Q., Kutnyakov I.V., Lee S.-J., Wang H. In situ catalytic fast pyrolysis using red mud catalyst: Impact of catalytic fast pyrolysis temperature and biomass feedstocks. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, vol. 8, no. 13, pp. 515-516.
21.Mayyas M., Nekouei R.K., Sahajwalla V. Valorization of lignin biomass as a carbon feedstock in steel industry: Iron oxide reduction, steel carburizing and slag foaming. Journal of Cleaner Production, 2019, vol. 219, pp. 971-980.
22.Wei R., Feng S., Long H, Li J., Yuan Z., Cang D., Xu C. Coupled biomass (lignin) gasification and iron ore reduction: A novel approach for biomass conversion and application. Energy, 2017, vol. 140, pp. 406-414.
23.Wei R., Xiang D., Long H., Xu C., Li J. Reduction of iron oxide by lignin: Characteristics, kinetics and superiority. Energy, 2020, vol. 197.
24.Zharova P.A., Chistyakov A.V., Lesin S.V., Konstantinov G.I., Arapova O.V., Tsodikov M.V. Microwave-assisted lignin conversion for energy carriers. Russian Journal of Physical Chemistry B, 2019, vol. 13, no. 3, pp. 421-426.
25.Zhou R., Wang S., Mihiri Ekanayake U.G., Fang Z., Cullen P.J., Bazaka K., Ostrikov K.K. Power-to-chemicals: Low-temperature plasma for lignin depolymerisation in ethanol. Bioresource Technology, 2020, vol. 318.
26.Si X., Chen J., Lu F., Liu X., Ren Y., Lu R., Jiang H., Liu H., Miao S., Zhu Y., Luo X., Xu J. Immobilized Ni clusters in mesoporous aluminum silica nanospheres for catalytic hydrogenolysis of lignin. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2019, vol. 7, no. 23, pp. 19034-19041.
27.Shimanskaya E.I., Grebennikova O.V., Sulman A.M. Catalytic hydrogenolysis of alkaline lignin to obtain biofuel. Byulleten naukiipraktiki, 2019, vol. 5, no. 12, pp. 20-25 (In Russian).
28.Amen-Chen C., Pakdel H., Roy C. Production of monomeric phenols by thermochemical conversion of biomass: a review. Bioresource Technology, 2001, vol. 79, no. 3, pp. 277-299.
29.Wang S., Xu D., Chen Y., Zhou S., Zhu D., Wen X., Yang Y., Li Y. Hydrodeoxygenation of anisole to benzene over an Fe2P catalyst by a direct deoxygenation pathway. Catalysis Science & Technology, 2020, no. 10, pp. 3015-3023.
30.Tarabanko V.E., Koropachinskaya N.V. Catalytic methods for obtaining aromatic aldehydes from lignin-containing raw materials. Khimiya rastitelnogo syrya, 2003, no. 1, pp. 5-25 (In Russian).
31.Figueiredo P., Lintinen K., Hirvonen J.T., Kostiainen M.A., Santos H.A. Properties and chemical modifications of lignin: towards lignin-based nanomaterials for biomedical applications. Progress in Materials Science, 2018, vol. 93, pp. 233-269.
32.Ma R., Xu Y., Zhang X. Catalytic oxidation of biorefinery lignin to value-added chemicals to support sustainable biofuel production. ChemSusChem, 2015, vol. 8, pp. 24-51.
33.Xiang Q., Lee Y.Y. Production of oxychemicals from precipitated hardwood lignin. Applied Biochemistry and Biotechnology - Part A Enzyme. Engineering and Biotechnology, 2001, vol. 91, pp. 71-80.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ / INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
Каримов Олег Хасанович, к.т.н., доцент кафедры физической химии им. Я.К. Сыркина, МИРЭА - Российский технологический университет. Каримов Эдуард Хасанович, д.т.н., профессор кафедры общей химической технологии, Уфимский государственный нефтяной технический университет. Тептерева Галина Алексеевна, д.т.н., проф. кафедры общей, аналитической и прикладной химии, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Мовсумзаде Эльдар Мирсамедович, д.х.н., проф., чл.-корр. РАО, советник ректора, Уфимский государственный нефтяной технический университет, Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство).
Колчина Галина Юрьевна, к.х.н., доцент кафедры химии и химической технологии, Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета. Буканова Айгуль Сокеевна, к.т.н., проф., декан Института нефтехимической инженерии и экологии, Атырауский университет нефти и газа имени Сафи Уте-баева.
Кайрлиева Фазилат Басаровна, к.т.н., проф., заместитель декана Института нефтехимической инженерии и экологии, Атырауский университет нефти и газа имени Сафи Утебаева.
Харин Семен Владимирович, студент, МИРЭА - Российский технологический университет.
Терскова Алиса Петровна, студент, МИРЭА - Российский технологический университет.
Oleg KH. Karimov, Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof., MIREA - Russian Technological University.
Eduard KH. Karimov, Dr. Sci. (Tech.), Prof., Ufa State PetroleumTechnological University.
Galina А. Teptereva, Dr. Sci. (Tech.), Prof., Ufa State Petroleum Technological University.
Eldar M. Movsumzade, Corresponding Member RAE, Dr. Sci. (Chem.), Prof., Adviser to the Rector, Ufa State Petroleum Technological University, Kosygin Russian State University (Technology. Design. Art).
Galina YU. Kolchina, Cand. Sci. (Chem.), Assoc. Prof., Sterlitamak branch of the Bashkir State University.
Aigul S. Bukanova, Cand. Sci. (Tech.), Prof., Atyrau Oil and Gas University Fazilat B. Kairlieva, Cand. Sci. (Tech.), Prof., Atyrau Oil and Gas University. Semen V. Kharin, Student, MIREA - Russian Technological University. Alisa P. Terskova, Student, MIREA - Russian Technological University.
