Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Οξειδωτική αφυδρογόνωση του προπανίου με CO2 σε σύνθετα οξείδια μετάλλων

Tsokanis Christos

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Το προπυλένιο (C3H6), αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα πετροχημικά προϊόντα με ευρεία χρήση στην βιομηχανία, του οποίου η ζήτηση τις τελευταίες δεκαετίες αυξάνεται εντατικά. Προέρχεται κυρίως μέσω των διεργασιών πυρόλυσης με ατμό (Steam Cracking, SC) και της καταλυτικής πυρόλυσης (Fluid catalytic cracking, FCC) οι οποίες αποτελούν τις κυριότερες διεργασίες παραγωγής του. Ωστόσο, δεδομένου του ρυθμού αύξησης της ζήτησης σε προπυλένιο, νέες καινοτόμες διεργασίες διερευνώνται για την κάλυψη αυτών των αναγκών. Μία από αυτές, είναι η οξειδωτική αφυδρογόνωση του προπανίου (ODHP), χρησιμοποιώντας ως οξειδωτικό μέσο το O2, το CO2, το N2O ή το SO2. Η χρήση του CO2 ως οξειδωτικό παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον, λόγω της ήπιας οξειδωτικής του δράσης σε συνδυασμό με τα περιβαλλοντικά οφέλη που προκύπτουν από την αξιοποίησή του. Κύριο αντικείμενο της παρούσας μελέτης είναι η σύνθεση και η αξιολόγηση νέων καταλυτικών συστημάτων βασισμένων σε οξείδια μετάλλων για την οξειδωτική αφυδρογόνωση του προπανίου με CO2 (ODHP-CO2). Παρασκευάστηκαν σύνθετα οξείδια μετάλλων 10% MxOy-TiO2, 10% MxOy- Al2O3 και 10% MxOy- SiO2 (MxOy: Ga2O3, Cr2O3, CaO, SnO2 με την μέθοδο του υγρού εμποτισμού τα οποία χαρακτηρίστηκαν με τις τεχνικές ρόφησης Ν2 (BET) και περίθλασης ακτίνων Χ (XRD). Η καταλυτική ενεργότητα για την αντίδραση ODHP-CO2 εξετάστηκε στη θερμοκρασιακή περιοχή 500-750 οC με σύσταση τροφοδοσίας αποτελούμενη από 5%C3H8+25%CO2/He. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μετατροπή του προπανίου και η απόδοση ως προς προπυλένιο επηρεάζεται από τη φύση του μεταλλικού οξειδίου (Ga2O3, Cr2O3, CaO, SnO2) που είναι διεσπαρμένο στο φορέα (TiO2, Al2O3 ή SiO2) με τους καταλύτες που περιέχουν Ga2O3 ή Cr2O3 να παρουσιάζουν τα βέλτιστα αποτελέσματα. Συγκεκριμένα η προσθήκη οξειδίων στο φορέα TiO2 οδηγεί σε μετατόπιση της καμπύλης μετατροπής του προπανίου προς χαμηλότερες θερμοκρασίες, ακολουθώντας τη σειρά 10%Cr2O3-TiO2 ≈ 10%Ga2O3-TiO2 >> 10%CaO- TiO2 > 10%SnO2-TiO2 ≈ TiO2. Οι βέλτιστοι καταλύτες 10%Cr2O3-TiO2 και 10%Ga2O3-TiO2 παρουσιάζουν μετατροπή (XC3H8) ίση με 80% και απόδοση ως προς προπυλένιο (YC3H6) ίση με 18% στους 750 οC. Παρόμοια αποτελέσματα βρέθηκαν για τα οξείδια που είναι υποστηριγμένα σε Al2O3 ή SiO2, με την ενεργότητα να ακολουθεί τη σειρά 10%Cr2O3-Al2O3 ≈ 10%Ga2O3-Al2O3 >> 10%SnO2-Al2O3 ≥ 10%CaO-Al2O3 ≥ Al2O3 και 10%Cr2O3-SiO2 > 10%Ga2O3-SiO2 ≥ 10%SnO2-SiO2 > SiO2 > 10%CaO- SiO2, αντίστοιχα. Βέλτιστες μετατροπές προπανίου και αποδόσεις ως προς προπυλένιο επιτεύχθηκαν για τους καταλύτες 10%Cr2O3-Al2O3 (XC3H8=80%, YC3H6 =20% στους 750 οC), 10%Ga2O3-Al2O3 (XC3H8=80%, YC3H6=20% στους 750 οC) και 10%Cr2O3-SiO2 (XC3H8=80%, YC3H6 =30% στους 750 οC). Επιπλέον μελετήθηκε η επίδραση του λόγου CO2:C3H8 στη τροφοδοσία για τα μεικτά οξείδια 10%Ga2O3-Al2O3 και 10% Ga2O3-ΤιΟ2 και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η καταλυτική ενεργότητα δεν επηρεάζεται σημαντικά με αύξηση του λόγο CO2:C3H8 από 1:1 σε 10:1. Τέλος οι καταλύτες 10%Ga2O3- Al2O3, 10% Ga2O3-ΤιΟ2 και 10% Ga2O3-SiO2 υποβλήθηκαν σε μακροχρόνια πειράματα σταθερότητας στους 660 οC (600 οC για τον καταλύτη 10%Ga2O3- Al2O3) και 710 oC. Με εξαίρεση τον καταλύτη 10%Ga2O3-Al2O3 ο οποίος απενεργοποιείται μόνο όταν η αντίδραση διεξάγεται στους 600 οC, οι υπόλοιποι καταλύτες παρουσιάζουν εξαιρετική σταθερότητα για 30-35 h αντίδρασης και στις δύο θερμοκρασίες που εξετάστηκαν.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες