بررسی اثر غشاء سرامیکی Pd/Ag بر هیدروژن‌زدایی پروپان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

هیدروژن‌زدایی کاتالیستی پروپان جهت تولید پروپیلن به‌عنوان ماده اولیه در تولید پلی پروپیلن برای کاربردهای مختلف اهمیت زیادی دارد. کاتالیست صنعتی Pt-Sn/γ–Al2O3 در فرآیند هیدروژن‌زدایی پروپان بسیار فعال و گزینش‌پذیر عمل می‌کند. استفاده از راکتورهای غشایی روشی برای فائق آمدن بر محدودیت ترمودینامیکی این واکنش است. در این مطالعه، هیدروژن‌زدایی از پروپان در راکتور غشایی مطالعه شده است. در بخش اول این مطالعه ساخت غشاء و انجام آزمایشات مربوط به غشاء و در بخش دوم انجام واکنش هیدروژن‌زدایی به کمک غشاء مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات بررسی مورفولوژی سطح غشاء و همچنین آزمایش XRD وجود یک فاز همگن پالادیم - نقره را در سطح غشاء تایید می‌کند. اثر پارامترهای مختلف مانند دما، نسبت هلیم به پروپان و دبی پروپان بر میزان تبدیل و گزینش‌پذیری نسبت به پروپن بررسی شده است. این واکنش در شرایط بدون استفاده از غشاء و با استفاده از غشاء انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد استفاده از غشاء میزان تبدیل را در محدوده 34/10-2% و گزینش‌پذیری نسبت به تولید محصول را در محدوده 61/22-44/8% تغییر می‌دهد
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Pd/Ag Ceramic Membrane on Propane Dehydrogenation

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Omidkhah 1
  • Mojtaba Babaei 2
چکیده [English]

The catalytic dehydrogenation of propane as an initial material in propylene production is very important. The application of Pt-Sn/γ-Al2O3 as a industrial catalyst in dehydrogenation process of propane has shown to be very active and selective. Using membrane reactors is the suitable method for solving the thermodynamic limitation of this process. In this study, the dehydrogenation of propane has been investigated by using a membrane reactor. This study is based on two parts; first the manufacturing of membrane and its structure are investigated and, in the other section, the application of membrane to dehydrogenation is studied. The investigation of membrane surface morphology and XRD show the existence of a Pd-Ag homogeneous phase. The effects of different parameters such as temperature, He/propane ratio, and propane flow on conversion and propene selectivity have been investigated. This reaction has been performed with and without a membrane. The results show that the application of membrane increases the conversion from a range of 19.78-43.24 to 21-47.13 and raises the selectivity from 41.36-79.86 to 50.71-89.44

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dehydrogenation
  • Propane
  • Membrane Reactor
  • Pd-Ag Membrane
  • Propylene
[1]. Shu J. B. P. A., Grandjean A., Neste2 V., and Kaliaguine S., “Catalytic palladium-based membrane reactors: A review”, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 69(5): pp. 1036-1060, 1991.##

[2]. Fogler H. S., Elements of Chemical Reaction Engineering, 4th ed., Prentice Hall, 2006.##

[3]. Dittmeyer R., Höllein V., and Daub K., “Membrane reactors for hydrogenation and dehydrogenation processes based on supported palladium”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 173(1–2): pp. 135-184, 2001.##

[4]. Ge Z., Ping Q., and He Z., “Hollow-fiber membrane bioelectrochemical reactor for domestic wastewater treatment”, Journal of Chemical Technology & Biotechnology, pp. 1584-1590, 2013..##

[5]. Liu J. j., Sh. Zhang q., Wang W. D, Gao J. F., Liu W., C. Chen sh., “Partial oxidation of methane in a Zr0.84Y0.16O1.92La0.8Sr0.2Cr0.5Fe0.5O3−δ hollow fiber membrane reactor targeting solid oxide fuel cell applications”, Journal of Power Sources, 217(0): pp. 287-290, 2012.##

[6]. Di Carlo A., Dell’Era A., and Del Prete Z., “3D simulation of hydrogen production by ammonia decomposition in a catalytic membrane reactor”, International Journal of Hydrogen Energy, 36(18): pp. 11815-11824, 2011.##

[7]. Steel P. J., “Aromatic biheterocycles: syntheses, structures, and properties, in advances in heterocyclic chemistry”, R.K. Alan, Editor 1996, Academic Press. pp. 1-117., 1996.##

[8]. Matsuda T., Koike I., and Kubo N., Kikuchi E., “Dehydrogenation of isobutane to isobutene in a palladium membrane reactor”, Applied Catalysis A: General, 96(1): pp. 3-13, 1993.##

[9]. Hou K., Hughes R., Ramos R., Menendez M., and Santamaria J., “Simulation of a membrane reactor for oxidative dehydrogenation of propane, incorporating radial concentration and temperature profiles”, Chemical Engineering Science 56(11), pp. 57-67, 2001.##

[10]. Shelepova E. V. and Vedyagin A. A., “Effect of catalytic combustion of hydrogen on the dehydrogenation process in a membrane reactor, mathematical model of the process”, Combustion, Explosion, and Shock Waves, 47(6), pp. 499-507, 2011.##

[11]. Ward T. L. and Dao T., “Model of hydrogen permeation behavior in palladium membranes”, Journal of Membrane Science, 153(2), pp. 211-231, 1999.##

[12]. Shih S. J. and Tuan W. H. “Reducing the solubility of Ag into BaTiO3 by alloying Ag with Pd”, Journal of the European Ceramic Society, 31(15): 2981-2985, 2011.##