17092

17092

بررسي و ارزيابي اثر پايه و ارتقاء دهنده نقره در كاتاليست هيدروژناسيون انتخابي استيلن

دكتري

ترموسينتيك و كاتاليست

ارديبهشت 1395

دكتر عباس طائب

دكتر مريم تخت روانچي

مهندسي شيمي

چكيده وجود استيلن در كنار اتيلن توليدي واحدهاي الفين مجتمع‌هاي پتروشيمي، يك سم پايدار براي كاتاليست‌هاي پليمريزاسيون است. اتيلن گريد پليمري حداكثر مي‌تواند ppm5 استيلن داشته باشد. استيلن مزاحم طي يك فرآيند كاتاليستي حذف و به اتيلن تبديل مي‌شود. كاتاليست ايده‌آل بايد در جريان غني از اتيلن، فقط استيلن را جذب و طي يك واكنش هيدروژناسيون جزئي به اتيلن تبديل كند و بر ساير تركيبات اثري نداشته باشد. بهترين عملكرد را در اين واكنش‌ها كاتاليست‌هاي پالاديومي دارند. در اين رساله، ابتدا نقش پايه كاتاليست مورد بررسي قرار گرفته است. پايه‌هايي از فازهاي مختلف آلومينا با عمليات حرارتي و همچنين آلومينات‌هاي فلزي (روي، نيكل و مس) با استفاده از روش سل-ژل و تلقيح تهيه شدند و خواص شيميايي و فيزيكي آن‌ها شناسايي شد و بر روي پايه‌هاي مطلوب، نقره و پالاديوم تلقيح شد و خواص كاتاليست مورد بررسي قرار گرفت. همچنين كميت‌هاي مؤثر بر بهبود قرارگيري نقره بر روي كاتاليست اعم از؛ استفاده از احياء هيدروژن، نوع تلقيح، نوع پيش ماده، pH و دماي تكليس مورد ارزيابي قرار گرفت. بهترين برهمكنش را فاز تتا و دلتا آلومينا با پالاديوم داشت. مراكز جذب يكسان و توزيع يكنواخت‌تري از مراكز فعال روي آن شكل گرفته بود. نمونه‌هاي آلومينات تهيه شده با روش تلقيح سطح تماس بيشتري نسبت به سل-ژل داشتند. نوع يون فلزي بر روند تغيير فاز آلومينا اثرگذار بود و فلز مس بيشترين شتاب را در مقايسه با نيكل و روي در تغيير فاز آلومينا ايجاد كرد. نوع يون فلزي بر مراكز اسيدي آلومينات هم اثر گذار بود. نمونه‌هاي آلومينات نيكل كمترين اسيديته را نسبت به آلومينات روي داشتند و مقدار اسيديته هر دوي آنها كمتر از آلومينا بود. مراكز فعال چند كؤورديناسيوني قوي پالاديوم بر روي پايه‌هاي آلومينات فلزي شكل گرفتند كه ميزان تبديل استيلن را تا 80% بالا بردند. با احياي سطوح با هيدروژن در طي تلقيح، اثرات مسدودكنندگي نقره بر روي پالاديوم كمتر ‌شد و درصد تبديل استيلن از 40% براي نمونه احياء نشده به 60% افزايش يافت. در بين كميت‌هاي روش تلقيح، pH پيش ماده اثر بيشتري داشت. نمونه تهيه شده با pH برابر با 11 و 4 به ترتيب راندمان عملكرد 45% و 30% را دارند. تلقيح خشك نقره در قياس با تلقيح مرطوب ميزان تبديل استيلن را از 30% به 50% بهبود مي دهد. واژه‌هاي كليدي: هيدروژناسيون، استيلن، پالاديوم، آلومينا، اتيلن

1396/01/21

5/25/2019 12:00:00 AM

Abstract: The presence of acetylene in ethylene flow produced in olefin plant of petrochemical complexes, is a permanent poison for the polymerization catalysts. The ethylene feedstock of polymerization should have acetylene content lower than 5ppm. The acetylene in the catalytic reactor converts to ethylene. The optimum catalyst should adsorb acetylene in ethylene rich feedstock an​d in the semi-hydrogenation reaction produce ethylene an​d no effect on the other components. The best performance in selective hydrogenation of acetylene is done by palladium catalysts. In this thesis, the role of support was studied primary. A series of alumina phases were produced by heat treatment an​d also some metal aluminates (metal: nickel, copper, an​d zinc) were prepared by sol-gel an​d impregnation methods. The physical an​d chemical characters were identified an​d the palladium an​d silver were impregnated on the selected supports, respectively. The catalysts properties an​d performances were investigated. Also some preparation parameters that effect on the silver deposition on the catalysts like; surface reduction by hydrogen, type of impregnation methods an​d precursors, pH, an​d calcination temperature were eva​luated. The theta an​d delta alumina phases had the best performance as the support of palladium. The uniform distribution an​d similar active sites was shaped on them. The aluminates prepared by impregnation method had high surface area compared to sol-gel method. The type of metal ions had effect on the alumina phase transformation rate an​d the copper ions was accelerates alumina phase transformation more than other ions. The nickel aluminates had lower acidity than zinc aluminate an​d the acidity both of them in lower than alumina. The multicoordination active sites of palladium were formed on the metal aluminate supports that increased the acetylene conversion to 80%. The active sites blocking by silver was decreased by using surface reduction of hydrogen in impregnation process so the acetylene conversion was increased from 40% to 60%. The pH of precursor had more effect on the performance than other impregnation parameters. The acetylene conversion of samples prepared at pH equal 11 an​d 4 were 45% an​d 30% ,respectively. The dry an​d wet impregnation of silver precursor had 50% an​d 30% acetylene conversion . Keywords: hydrogenation;acetylene; palladium; alumina; ethylene