هیدروژن زدایی پروپان PtSnNa@SUZ-4 کاتالیز شده
چکیده
Pt-Sn بر پایه-4- SUZهای کاتالیزور با محتوی یونی سدیم مختلف از طریق روش اشباع مداوم تهیه می‌شوند. خواص کاتالیزوری و ساختاری کاتالیزورها با روش‌های مختلف ترکیبی با تست میکرو-راکتور بررسی‌شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند که کاتالیزور PtSnNa/SUZ-4 ماندگاری ، جذب پروپیلن و پایداری بالایی با محتوی یون سدیم مناسب نشان می‌دهد. افزایش یون سدیم محیط‌های اسیدی قوی را خنثی می‌کند و مانع تشکیل زغال (کک) می‌شود. بااین‌حال، وجود بیش‌ازحد یون سدیم تنها نمونه قلع را به قلع فلزی کاهش می‌دهد، که فعالیت کاتالیزور را با شکل‌دهی آلیاژ PtSn کم می‌کند، که این به ذرات بیشتر پلاتین داخل منافذ زئولیت (هر نوع سیلیکات آبدار) منجر می‌شود، که به‌راحتی توسط زغال غیرفعال می‌شود. مشخص شد که کاتالیزوری با محتوی یون سدیم در 0.5-1.5 wt% باعث بیشترین تبدیل پروپان و جذب پروپیلن می‌شود.
1. مقدمه
پلاتین دوفلزی-قلع (Pt-Sn)-کاتالیزور پایه به دلیل کاربردهای صنعتی‌اش توجه زیادی را در سال‌های اخیر به خود جلب کرده است [1-3]. آن‌ها به‌طور گسترده در اکثر واکنش‌ها مانند هیدروژن زدایی پارافین سبک[1,4,5]، اکسیداسیون الکل [6,7]، و هیدروژناسیون ترکیبات کربونیل [8,9] استفاده می‌شوند. در میان این کاربردها، هیدروژن زدایی پروپان به‌منظور تولید پروپیلن، یک فرآیند پتروشیمیایی مهم برای افزایش سریع تقاضای پروپیلن می‌باشد [10,11]. بااین‌حال، شرایط واکنش موردنظر از دمای بالا و فشار جزئی H_2 کم رنج می‌برد، که این منجر به واکنش‌های فعال دمایی نامطلوبی در زغال و آلکان های سبک و درنتیجه تولید محصول کم و درنهایت غیرفعال سازی کاتالیزور می‌شود [11-13]. بنابراین، تولید کاتالیزوری کارآمد با فعالیت، پایداری و جذب پروپیلن بالا خیلی ضروری است. معمولاً PtSn/γ-Al_2 O_3 به‌عنوان یکی از کارآمدترین کاتالیزورها برای هیدروژن زدایی پروپان استفاده می‌شود، اما آن به دلیل پایداری ناچیز و ماندگاری کم پس از بازیابی غیرمفید است [10,14,15]. به‌منظور حل این مشکل، مواد افزودنی مانند فلزات قلیایی (K,Na) و فلزات نادر خاکی (La,Ca) برای بهبود کاتالیزورها به کار گرفته شدند [14,16-18].
4. نتیجه‌گیری
درنتیجه، محتوی یون سدیم محیط اسیدی قوی در زئولیت SUZ-4 را خنثی می‌کند و ماندگاری کاتالیزور و جذب پروپیلن را با متوقف کردن واکنش‌های جانبی در فرآیند هیدروژن زدایی پروپان افزایش می‌دهد. اگرچه واکنش‌پذیری کاتالیزور ممکن است در شروع واکنش کاهش یابد، جذب پروپیلن و پایداری کاتالیزور تا حد زیادی بهبود می‌یابد، که این حتی شاخص مهم‌تری در تولید صنعتی است. بااین‌حال، افزایش بیش‌ازحد یون سدیم تا حد زیادی کاتالیزور را به دلیل کاهش مساحت سطح و کاهش Sn(II) به Sn(0) غیرفعال می‌کند، که این آلیاژ PtSn را به Pt تبدیل می‌کند و فعالیت کاتالیزوری را کاهش می‌دهد. افزایش بیش‌ازحد یون سدیم همچنین به دلیل خنثی‌سازی محیط اسیدی قوی که اجازه ورود پیش ساز اسیدی Pt (H_2 PtCl_6) به داخل کانال‌های زئولیت را می‌دهد، رسوب Pt بیشتری داخل منافذ می‌شود. وجود Pt داخل منافذ می‌تواند به‌راحتی با ته‌نشین شدن زغال غیرفعال شود، که این برای کاتالیزور مضر است. بنابراین، افزایش کافی یون سدیم یک شاخص کلیدی در طراحی کاتالیزور است و مشخص شد که افزایش 0.5-1.5 wt% محتوی یون سدیم بهترین پروتکل در طراحی کاتالیزور PtSnNa/SUZ-4 است.
Abstract
SUZ-4-based Pt-Sn catalysts with different sodium ion contents were prepared through sequential impregnation method. The structural and catalytic properties of the catalysts were studied by using various techniques combined with micro-reactor tests. The experimental results showed that PtSnNa/SUZ-4 catalysts exhibited high durability, high propylene selectivity and high stability with adequate sodium ion content. Sodium ion additives neutralized the strong acid sites and prevented the formation of coke. However, excess sodium ion not only reduced tin species to metallic tin, which reduced the catalyst activity by forming PtSn alloys, but also led to more Pt particles inside the pore of zeolite, which were easily deactivated by coke. It was found that catalysts with the sodium ion content at 0.5–1.5wt % led to the highest propane conversion and propylene selectivity.
1. Introduction
Bimetallic platinum-tin (Pt-Sn)-based catalysts have attracted much attention for their industrial application potential in recent years. [1–3]. They have been widely employed in many reactions, such as light paraffin dehydrogenation [1,4,5], alcohol oxidation [6,7] and the hydrogenation for carbonyl compounds [8,9] et al. Among these applications, dehydrogenation of propane to produce propylene is a significant petrochemical process for the rapidly increasing demand of propylene [10,11]. However, current reaction conditions suffer high temperature and low H2 partial pressure, which leads to undesirable thermal cracking reactions to coke and light alkanes and results in low product yield and eventually deactivation of the catalyst [11–13]. Therefore, developing an efficient catalyst with high activity, high stability and high propylene selectivity is urgently required. The conventionally employed PtSn/-Al2O3 is considered to be one of the most efficient catalysts for propane dehydrogenation, but is deficiency for their poor stability and weak durability after recoveries [10,14,15]. To resolve the problem, additives, including alkali metals (K, Na) and rare earth metals (La, Ce) have been employed to improve the catalysts [14,16–18].
4. Conclusions
In conclusion, sodium ion contents neutralized the strong acid sites on SUZ-4 zeolite and enhanced the catalyst durability and propylene selectivity by suppressing the side reactions in propane dehydrogenation processes. Although the reactivity of the catalyst might be lowered at the beginning of the reaction, the propylene selectivity and catalytic stability were largely improved, which was even more important factors in industrial production. However, over-addition of sodium ion largely deactivated the catalyst because of the decreased surface area and the reduction of Sn(II) to Sn(0), which led to PtSn alloys with Pt and reduced the catalyst activity. Over-addition of sodium ion also led to more Pt clusters inside the pores because of the neutralization of strong acid sites that allowed the entrance of Pt precursor (H2PtCl6) into zeolite channels. Since Pt inside the pores could be easily deactivated by coke deposition, the effect was harmful to catalyst. Therefore, an adequate addition of sodium ion additives is a key factor for the catalyst designing and it was found that addition of 0.5–1.5wt % sodium ion content should be the best protocol in PtSnNa/SUZ-4 catalyst designing.
چکیده
1. مقدمه
2. آزمایشگاهی
1-2- آماده‌سازی کاتالیزور
2-2- مشخصات کاتالیزور
3. نتایج و بحث
3-1- هیدروژن زدایی پروپان
2-3- خواص ساختار و سطح کاتالیزور
3-3- آزمایش پیش عملیات حرارتی با دی بنزو[b,d] سیوفین
4-3- تعامل اجزاء کاتالیزور
4. نتیجه‌گیری
Abstract
1. Introduction
2. Experimental
2.1. Catalyst preparation
2.2. Catalyst characterization
3. Results and discussion
3.1. Propane dehydrogenation
3.2. Structure and surface properties of the catalysts
3.3. Pre-treatment experiment with dibenzo[b,d]thiophene
3.4. Interaction of catalyst components
4. Conclusions
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه