در این تحقیق تاثیر افزایش مزوحفره‌ها بر عملکرد زئولیت Ref-ZSM-5 با نسبت سیلیس به آلومینیوم بالا در فرایند تبدیل متانول به الفین‌ها مورد بررسی قرار گرفت. بدین‌منظور از روش سیلیس‌زدایی با مواد سدیم هیدروکسید، تتراپروپیل‌آمونیوم هیدروکسید و ستیلتریمتیلآمونیوم برمید جهت ایجاد مزوحفره‌ها استفاده شد. آنالیزهای XRD، FESEM، N2 Adsorption/Desorption وNH3-TPD نیز جهت تعیین خصوصیات کاتالیست‌ها بر روی نمونه‌ها انجام شد. نتایج آنالیز XRD نشان داد که استفاده از تتراپروپیل‌آمونیوم هیدروکسید در عملیات سیلیس‌زدایی توسط سدیم هیدروکسید در نمونه مزوپور شده Na-TPA، سبب حفظ ساختار کریستالی زئولیت مرجع Ref-ZSM-5 در این نمونه شده است. تصاویر FESEM این نمونه ایجاد شکاف‌ها و حفرات کوچک بر روی سطح کریستال‌ها را نشان داده است. نتایج آنالیز N2 Adsorption/Desorption، افزایش سطح و حجم حفرات مزو را در نمونه زئولیت Na-TPA نسبت به زئولیت مرجع Ref-ZSM-5 تائید کرده است. حفرات مزو تشکیل شده با افزایش دسترسی به سایت‌های فعال داخل ساختار، سبب بهبود فعالیت کاتالیستی این زئولیت شده‌اند. به‌طوری‌که انجام تست راکتوری طولانی مدت بر روی این کاتالیست(Na-TPA) پایداری آن را به مدت 41 روز با تبدیل متانول بالای 90% نشان داد. متوسط انتخاب‌پذیری پروپیلن، کل الفین‌ها و نسبت پروپیلن به اتیلن نیز در این مدت به‌ترتیب 43، 76 و %6 است. درحالی‌که نتایج زئولیت سلیکون‌زدایی شده با استفاده از ستیل‌تری‌متیل-آمونیوم برمید و سدیم هیدروکسید نشان داد که ساختار زئولیت مرجع Ref-ZSM-5 به طور کامل تغییر کرده و غربال مولکولی کاملاً مزوحفره Al-MCM-41 تشکیل شده است. این غربال مولکولی به علت ساختار کاملاً مزوحفره و توزیع سایت‌های اسیدی با قدرت کم در فرایند تبدیل متانول به الفین‌ها هیچ‌گونه فعالیتی نداشت.
the effect of mesoporous increasing on activity high silica HZSM-5 zeolite in the methanol conversion to olefins
چکیده [English]
In this paper, the effect of mesoporous increasing on activity high silica Ref-ZSM-5 zeolite in the methanol conversion to olefins investigated. Therefore, for forming the mesoporous, desiliction method with Sodium Hydroxide, Tetrapropylammonium hydroxide and Cetyltrimethylammonium bromide materials is used. The samples were characterized by XRD, FESEM, N2 Adsorption/Desorption and NH3-TPD techniques. The XRD results indicated that using of Tetrapropylammonium hydroxide in desilication process by Sodium Hydroxide (in meso pore Na-TPA sample) caused high crystallinity preservation for Ref-ZSM-5 zeolite. FESEM images for this sample showed cracks and small holes on the crystals’ surface. The N2 Adsorption/Desorption results confirmed the increasing in the meso pore volume and meso surface area in NaTPA sample compare to Ref-ZSM-5 zeolite. These new mesoporous, with increasing access to active sites in framework, caused improvement on the catalytic performance. Performing the reactor test on catalyst in same reaction condition showed that this catalyst with methanol conversion higher than 90% in 41 days has acceptable stability. During this time, average of propylene selectivity, total olefins selectivity and propylene to ethylene ratio were 43%, 76% and 6%, respectively. While the desilicated sample with Sodium Hydroxide and Cetyltrimethylammonium bromide showed complete change from Ref-ZSM-5 zeolite to mesoporous Al-MCM-41 molecular sieves. This molecular sieves with completely mesoporous structure and acid sites with low strength did not show activity in the methanol to olefin reaction.
ابتدای صفحه