مقاله بررسی اثر پیش کاهش کاتالیزور بروی هیدروژاناسیون ایزوبوتان بر کروم و آلومینیوم
| دسته بندی | فنی و مهندسی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 32 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 21 |
مقاله بررسی اثر پیش کاهش کاتالیزور بروی هیدروژاناسیون ایزوبوتان بر کروم و آلومینیوم در 21 صفحه ورد قابل ویرایش
اثر پیش کاهش کاتالیزور بر دی هیدروژناسیون ایزوبوتان بر کروم / آلومینیوم
اثر پیش کاهش مونوکسید کربن و هیدروژن بر فعالیت اولیه و غیرفعال کردن آلومینیوم/ کروم در روند دی هیدروژناسیون ایزوبوتان بررسی شد، ارزیابی ها در 58 درجه در یک واکنشگر با سطح ثابت شده انجام شده و با پخش در محل x اشعه مادون قرمز اسپکتروسکوپی انتقال (DRIFTS) Fourier با اسپکترومتری انبوه ترکیب شد. پیش کاهش با هیدروژن فعالیت دی هیدروژناسیون را در مقایسه با یک کاتالیزور با ایزو بوتان کاهش یافته، کم کرده و پیش کاهش توسط مونوکسید کربن فعالیت شکاف گذاری را افزایش داد کاتالیزور با زمان در جریان و به دلیل شکل گیری رسوبات حاوی کربن غیرفعال شد. کربوکسیلاتها و آلیفاتیک و گونه های هیدروکربن خوشبو/ غیراشباع شده اثرات مشاهده شده عمدتاً به گروههای هیدروکسیل شکل گرفته در طول پیش کاهش هیدروژن و برای کربنات و شکل دادن گونه ها در طول کربن پیش کاهش مونوکسید نسبت داده شد. به علاوه سطح مونوکسید پیش کاهش یافته کربن احتمالاً تعداد بیشتری از محل‌های کرومیم فعال انتخاب شده برای دی هیدروژناسیون را شامل می شد.
مقدمه
کرومیوم حمایت شده در آلومینیوم یک کاتالیزور فعال در دی هیدروژناسیون آلکانهای سبک در آلکن ها است. آلومینیوم/ کروم اکسید شده عمدتاً کرومیوم Cr6+ , Cr3+ و در مقادیر کم Cr5+ را شامل میشود. مقادیر نسبی و ساختارهای Cr3+ و اکسیدهای Cr6+ به مقدار کرومیوم کاتالیزور بستگی دارد. در بارهای کرومیوم کم زیر حدود %4-8wt) 5atcm2 بسته به سطح محل کاتالیزور)، Cr6+ غالب شده و مونو و پلی کرومات ها را شکل میدهد. با مقدار فزاینده کرومیم، مقدار Cr6- ثابت میشود. در حالیکه مقدار Cr3+ اضافه میشود. مرحله اکسید Cr3+ ابتدا نامنظم است، کریستال Cr2O3 شناسایی شده، مثلاً پخش اشعه ایکس بالای حدود 10-8 است. در شرایط هیدروژناسیون، وضعیت اکسیداسیون بالا و گونه های کرومیوم توسط آلکان با آزادسازی اکسید کربن و آب کاهش یافته است. سپس محصولات دی هیدروژناسیون شکل می گیرند.
یونهای مرتبط اشباع نشده و شکل گرفته در کاهش یا موجود در کاتالیزور اکسید شده به طور کل به عنوان محل های فعال در هیدروژناسیون بررسی شده اند. دوره اولیه احتراق غیرانتخابی را میتوان توسط پیش کاهش کاتالیزور مثلاً با هیدروژن یا مونوکسید کربن جلوگیری کرد. اما این گازها بر فعالیت دی هیدروژناسیون در مقایسه با کاهش با تغذیه آلکان اثرگذار هستند.
پیش کاهش با هیدروژن کاهش دهنده فعالیت دی هیدروژناسیون و پیش کاهش توسط مونوکسید کربن افزایش دهنده واکنش های فرعی است. مثل شکاف پیدا کردن و شکل گیری کک در طول دی هیدروژناسیون است. این اثرات توسط شکل گیری گونه های سطح جذب شده متفاوت یا وضعیتهای اکسیداسیون کرومیوم در طول کاهش با گازهای مختلف دیده شده است. قبلاً ما با اسپکتروسکوپی انتقال fouried اشعه قرمز و انعکاس پخش در محل (DRIFTS)، خصوصیت گونه های سطح شکل گرفته در طول کاهش کرومیوم آلومینیوم توسط مونوکسید کربن، هیدروژن، پروپان، ایزوبوتان را بررسی کردیم- گروههای هیدروکسیل در کاهش توسط هیدروژن یا آلکان ها شکل گرفتند و گونه های کربن حاوی اکسیژن در کاهش توسط مونوکسید کربن یا آلکانها شکل گرفتند- هدف این مطالعه ارزیابی اثر این گونه ها بر فعالیت اولیه کرومیم/ آلومینیوم در دی هیدروژناسیون ایزوبوتان است. هدف دیگر این مطالعه تعیین اثر پیش تولید مونوکسید کربن بر غیرفعال کردن آلومینیوم/ کرومیوم بود. کربن حاوی رسوبات در طول دی هیدروژناسیون شکل گرفته که کاهش دهنده فعالیت کاتالیزوری و بازتولید دوره ای ضروری کاتالیزور است- قبلاً ما انحلال کک در کاتالیزورهای آلومینیوم/ کرومیوم با هیدروژن پیش تولید شده پروپان و دی هیدروژناسیون ایزوبوتان در محل DRIFT و اسپکتروسکوپی های Raman را بررسی کردیم- این 2 روش مکمل اطلاعاتی را در مورد انواع گوناگون رسوبات کربن به دست میدهد- اسپکتروسکوپی دارای اشعه مادون قرمز را میتوان برای پیگیری در شکل گیری گوشه های هیدروکربن معطر و آلیفاتیک و رسوبات اکسیژن (مثل کربنات ها و کربوکسیلات ها) و نمونه های اکسید به کار برد. ارزیابی های اسپکتروسکوپی شاید نشان دهنده گونه های هیدروکربن معطر و رسوبات مشابه گرافیت باشد. ارزیابی های DRIFT ما نشان داد که بر آلومینیوم / کرومیوم ابتدا کربوکسیلاتها و رسوبات هیدروکربن و سپس با افزایش زمان بر جریان گونه های معطر/ اشباع شده شکل گرفتند. به علاوه، ارزیابی های اسپکتروسکوپیک شکل گیری رسوبات مشابه گرافیت در زمان طولانی تر در جریان را نشان داد. پیش کاهش هیدروژن، کاهش دهنده نسبت رسوب کک بوده اما بر خصوصیت رسوبات اثری نگذاشت.
دی هیدروژناسیون ایزوبوتان توسط ارزیابی های فعالیت در 580 درجه سانتیگراد و در محل DRIFTهای ترکیب شده با اسپکترومتری انبوه MS بررسی شد. روشهای استفاده شده به ما اجازه داد تا به طور مطمئن تر اثر پیش کاهش را بر مراحل آغازین دی هیدروژناسیون و بر غیرفعال سازی کاتالیزور به کار ببریم. فعالیت کاتالیزور را میتوان تقریباً به طور مداوم اندازه گیری کرد. و چون DRIFT به عنوان روش اسپکتروسکوپی در محل انتخاب شده اند، کاهش Cr6+ و شکل گیری هیدروکسیل ها و اکسیژن و گونه‌های کربناتی نوع هیدروکربن در طول کاهش و دی هیدروژناسیون را میتوان پیگیری کرد.
بخش آزمایشی
نمونه های استفاده شده در مطالعه- سه کاتالیزور آلومینیوم/ کرومیوم آماده شده توسط تکنیک رسوب لایه اتمی در مطالعه استفاده شده در تکنیک ALD ، تولید اکسید فلز در حمایت از مرحله گازی در طول اشباع کردن واکنش های گاز- جامد، رسوب پیدا کرده است. حفاظت آلومینیوم y خرد و الک شده و با هوا در 600 درجه سانتیگراد برای 16 ساعت کلسین شده است. کاتالیزورها در واکنشگر ALD نوع جریان آماده شدند. شکل قدیمی کرومیوم، کرومیوم (3) استیلاستونات، Cr ، تبخیر شده و در بستر حفاظتی در 200 درجه سانتیگراد نگهداری شدند. پس از جذب شیمیایی Cr ، شکل قبلی اضافه از واکنشگر با نیتروژن حذف شده و لیگاندها توسط هوا در 520 درجه سانتیگراد حذف شدند.
جذب شیمیایی لیگاند و چرخه های حذف آن تکرار شدند، 1، 6 یا 12 بار بارهای متفاوت کرومیوم را به دست آوردند که پس از آن نمونه ها با هوا در 600 درجه سانتیگراد برای 4 ساعت کلسین شدند. برطبق تحلیل های اولیه، کاتالیزورها کرومیوم 2/1 و 5/7 و 5/13 را شامل شدند و نیز 3% - نمونه ها را در متن بر طبق مقادیر کرومیوم آنها بررسی می‌کنیم- هیچ کریستالین Cr2D3 توسط پخش اشعه ایکس شناسایی نشد- و نشان داد که گونه های کرومیوم به خوبی پخش شده اند- ارزیابی‌های (xps) اسپکتروسکوپیک الکترون فوتو نشان داد که کاتالیزور 13.5 CrAl حاوی Cr6+ , Cr3+ پس از اکسیداسیون بوده و عمدتاً Cr3+ پس از کاهش با هیدروژن، مونوکسید کربن یا بوتان n بوده است. روشها در یک واکنشگر متصل شده مستقیم به سیستم xps انجام شدند که انتقال نمونه در وکیوم را اجازه می دادند. برای مقایسه همچنین، محافظ آلومینیومی و یک نمونه کروم بررسی شدند- نمونه کروم در هوای 600 درجه سانتیگراد به مدت 4 ساعت قبل از استفاده کلسین شده و Cr6+ را شامل می شد.
نتایج:
ارزیابی‌های فعالیت دی‌هیدروژناسیون ایزوبوتان فعالیت دی‌هیدروژناسیون کاتالیزور 5/13 در یک واکنشگر بستر ثابت شده پس از کلسیناسیون و پس از پیش کاهش توسط هیدروژن یا مونوکسید کربن ارزیابی شدند این نمونه برای آزمایش نزدیک‌تر انتخاب شده بود چون بالترین مقدار کرومیم را داشته و بنابراین مشارکت توسط حمایت آلومینیوم کمترین بود.
کاهش کاتالیزور توسط ایزوبوتان اکسیدهای کربن آزاد کرده و هیدروژن آب را آزاد کرده و توسط مونوکسیدکربن به دی‌اکسید کربن آزاد شد. کاهش سریع بود. محصولات و کاهش گازی برای کمتر از 1 دقیقه در جریان شناسایی شدند. همانطور که قبلاً بررسی شده بود، هیچ آبی از ایزوبوتان آزاد نشد، اگر چه شکل‌گیری آن را انتظار داشتیم و مقدار هیدروژن کمتر از مقدار پیش‌بینی شده براساس مقدار ارزیابی شده Cr6+ قابل کاهش در کاتالیزور بود. برآورد شده بود که حدود 50-30% از مقدار تئوری آب شکل گرفته از هیدروژن در کاتالیزور باقی بماند. حفظ هیدروژن یا گونه‌های حاوی کربن از پیش کاهش گازها توسط باز تولید نمونه‌ها توسط هوا مستقیماً پس از پیش کاهش تائید شدند آب از کاتالیزور پیش‌کاهش یافته هیدروژن آزاد شده و دی‌اکسید کربن از مورد مونوکسید پیش‌کاهش یافته آزاد شد.
وضعیت متوسط اکسیداسیون (aos) از کرومیوم کاهش یافته براساس مقدار Cr6+ در کاتالیزور جدید و مقادیر ارزیابی شده محصولات کاهش گازی ارزیابی شدند.
در محاسبه فرض شد که 50% از آب شکل گرفته در پیش کاهش توسط هیدروژن در کاتالیزور باقی بماند- aos در نزدیکی به +3 پس از کاهش توسط ایزوبوتان، هیدروژن، یا مونوکسید کربن محاسبه شد. هیچ تفاوت واضحی میان سه گاز دیده نشد. این بر طبق ارزیابی‌های جداگانه xps است: که نشان داد (r3+) عمدتاً پس از کاهش‌ها موجود بوده و نیز با نتایج دیگران مرتبط است.
تصویر 1 نشاندهنده تبدیل ایزوبوتان و انتخاب کرده آن در ایزوبوتان به دست آمده باکاتالیزور 13.5 پس از پیش آزمایشاتمتفاوت است. نتایج ارائه شده از 1 دقیقه در جریان شروع می‌شوند چون قبل از این اکسیدهای کربن در کاتالیزورهای کلسین شده به دلیل کاهش وسط تغذیه ایزوبوتان شکل گرفتند. محصول اصلی در کاتالیزورهای کاهش یافته ایزوبوتان بود. شکاف هیدروکربنهای C4 به هیدروکربنهای C1-C3 به عنوان واکنش فرعی شکل گرفت. محصولات ایزوبوتان و هیدروکربنهای C1-C3 در تصویر 2 ارائه شدهاند.
تبدیل ایزوبوتان در 1 دقیقه بر جریان پس از پیش تولید توسط مونوکسید کربن بیشترین بود. اما این کاتالیزور بیشترین فعالیت خورد شده را داشت که باعث کم شدن محصولات ایزوبوتان شد که قبلاً توسط Hakali مشاهده شده بود. کاتالیزور کلسین شده بالاترین فعالیت دی‌هیدروژناسیون را داشت فعالیت با زمان شد جریان برای تمام سه نمونه با یک افزایش در انتخاب‌پذیر بودن بوتان کاهش یافت اگر چه پیش‌کاهش هیدروژن
به نظر می‌رسید که مانع غیرفعال‌سازی شود- فعالیت‌های خرد شدن نمونه‌ها به ارزشهای مشابهی پس از حدود 5 دقیقه در جریان رسید- مقادیر کک کلسین شده، هیدروژن پیش کاهش یافته و مونوکسید کربن و کاتالیزورهای پیش کاهش یافته پس از 15 دقیقه دی‌هیدروژناسیون 3، 2، 9، 2 و 6، 3 بودند.
انحلال (تجزیه) کک به عنوان عملکرد زمان بر جریان پس از پیش‌کاهش هیدروژن بررسی شد چون در اینجا هیچ ماده طول کربن در طول کاهش کاتالیزور شکل نگرفت- مقدار کک و محصول ایزوبوتان در تصویر 3 آمده‌اند- ارزشهای متفاوت در مقایسه با نتایج شرح داده شده در بالا- توسط شرایط مختلف استفاده شده در آزمایشات شرح داده شدهاند مقدار کک به مقدار مناسب به شکل خطی با زمان در جریان افزایش و نسبت HIC از کک از 82/0% به 03/0% کاهش یافت که نشاندهنده فقدان هیدروژن از کک بود- در همین زمان فعالیت دی‌هیدروژناسیون با افزایش در انتخاب‌پذیری برای ایزوبوتان کاهش یافت که غیراتنخابی بودن آغازین محل‌های غیرفعال شده توسط کک را خبر می‌داد.
جهت دریافت فایل مقاله بررسی اثر پیش کاهش کاتالیزور بروی هیدروژاناسیون ایزوبوتان بر کروم و آلومینیوم لطفا آن را خریداری نمایید