اثر اکسیدهای مخلوط زیرکونیم و تنگستن بر روی فعالیت کاتالیزور Pt-HMS در واکنش ریفرمینگ کاتالیزوری نرمال هپتان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو

2 هیئت علمی

3 فارغ التحصیل

چکیده

در این پژوهش یک سری از کاتالیزورهای Pt/W-Zr-HMS به منظور استفاده در واکنش ریفرمینگ با نسبت‌های مولی متفاوت از Si/Zr تهیه شد و سطح آنها با استفاده از ته‌نشست WO3 اصلاح گردید. کاتالیزورهای تهیه‌شده با استفاده از روش‌های XRD ،NH3–TPD، جذب شیمیایی H2 و جذب نیتروژن شناسایی شد. اثر مقادیر مختلف زیرکونیم بر فعالیت و گزینش‌پذیری در محدوده دمایی C° 500-200 مقایسه گردید. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش تلفیق Zr و W در ساختار کاتالیزورهای Pt-HMS، اسیدیته کاتالیزورها بیشتر شده و فعالیت و گزینش‌پذیری کاتالیزوری برای محصولات مطلوب (مخصوصاً محصولات ایزومریزاسیون) با کاهش مقدار Si/Zr (یا افزایش محتوای زیرکونیم) افزایش می‌یابد. طبق نتایج به‌دست‌آمده، کاتالیزورهای مزوحفره فعالیت بالا و گزینش‌پذیری خوبی برای محصولات مطلوب دارند. گزینش‌پذیری بالا برای محصولات موردنظر مخصوصاً ایزومرهای چندشاخه و غیاب بنزن، مزیت اصلی این کاتالیزورهاست. بهترین گزینش‌پذیری i-C7، بر خلاف خواص اسیدیتی، برای Pt/W-Zr(35)-HMS در C°ا200 =T به‌دست آمد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of zirconium and tungsten mixed oxides on the activity of Pt/HMS catalyst in catalytic reforming reaction of normal heptane

چکیده [English]

A series of Pt/W-Zr-HMS catalysts with different molar ratios of Si/Zr has been prepared and modified their surface by depositing WO3. Then these catalysts were used for reforming reaction. The prepared catalysts were characterized by XRD, NH3–TPD, H2 chemisorption and nitrogen sorption techniques. The effect of various amounts of zirconium on activity and selectivity in temperature range of 200–500°C were compared. The results show that by increasing the incorporation of Zr and W into the Pt-HMS catalysts structure, the acidity of catalysts increases and the catalytic activity and selectivity for desired products (especially isomerization products) increases with decreasing Si/Zr amount (or increasing zirconium content). According to the results, these mesoporous catalysts have high activity and good selectivity for desirable products. High selectivity to desirable products especially multibranched isomers and absence of benzene are the main advantage of these catalysts. The best i-C7 selectivity, contrary to the acidic property, was observed for Pt/W-Zr(35)-HMS at T=200°C.

کلیدواژه‌ها [English]

  • W-Zr-HMS
  • Reforming Reaction
  • Mesoporous Catalysts
  • Isomerization
  • i-C7 Selectivity

[1]. Hamoule T., Peyrovi M. H., Rashidzadeh M. and Toosi M. R., “Catalytic reforming of n-heptane over Pt/Al-HMS catalysts,” Catal. Commun., Vol. 16, No. 1, pp. 234–239, 2011.##

[2]. Okuhara T., Mizuno N. and Misono M., “Catalysis by heteropoly compoundsrecent developments,” Appl. Catal. A: Gen., Vol. 222, No. 1, pp. 63-77, 2001.##

[3]. Misono M., “A view on the future of mixed oxide catalysts: The case of heteropolyacids (polyoxometalates) and perovskites,” Catal. Today, Vol. 100, No. 1, pp. 95-100, 2005.##

[4]. Chimienti M. E., Pizzio L. R., Cáceres C. V. and Blanco M. N., “Tungstophosphoric and tungstosilicic acids on carbon as acidic catalysts,” Appl. Catal. A: Gen., Vol. 208, No. 1, pp. 7-19, 2001.##

[5]. Udayakumar S., Ajaikumar S. and Pandurangan A., “Synthesis of commercial important diethyl phthalate over Al-, Fe-and Al, Zn-MCM-41 molecular sieves,” Appl. Catal. A: Gen., Vol. 307, No. 2, pp. 245-256, 2006.##

[6]. Calleja G., Aguado J., Carrero A. and Moreno J., “Chromium supported onto swelled Al-MCM-41 materials: a promising catalysts family for ethylene polymerization,” Catal. Commun., Vol. 6, No. 2, pp. 153-157, 2005.##

[7]. De Stefanis A., Kaciulis S. and Pandolfi L., “Preparation and characterization of Fe-MCM-41 catalysts employed in the degradation of plastic materials,” Micropor. Mesopor. Mater., Vol. 99, No. 1, pp. 140-148, 2007.##

[8]. Gläser R. and Weitkamp J., “The application of zeolites in catalysis. In Basic Principles in Applied Catalysis,” Springer, Berlin Heidelberg, pp. 159-212, 2004.##

[9]. Yang X.L., Dai W.L., Chen H., Xu J.H., Cao Y., Li H. and Fan K., “Novel tungsten-containing mesoporous HMS material: its synthesis, characterization and catalytic application in the selective oxidation of cyclopentene to glutaraldehyde by aqueous H2O2,” Appl. Catal. A: Gen., Vol. 283, No. 1, pp. 1-8, 2005.##

[10]. Zhou W., Ross-Medgaarden E. I., Knowles W. V., Wong M. S., Wachs I. E. and Kiely C. J., “Identification of active Zr-WOx clusters on a ZrO2 support for solid acid catalysts, Nature Chem.” Vol. 1, No. 9, pp. 722-728, 2009.##

[11]. Li T., Wong S. T., Chao M. C., Lin H. P., Mou C. Y. and Cheng S., “n-Pentane isomerization over platinum-promoted W/Zr mixed oxides supported on mesoporous silica,” Appl. Catal. A: Gen., Vol. 261, No. 2, pp. 211-219, 2004.##

[12]. Mazzieri V. A., Grau J. M., Vera C. R., Yori J. C., Parera J. M. and Pieck C. L., “Role of Sn in PtReSn/Al2O3Cl catalysts for naphtha reforming,” Catal. Today, Vol. 107, pp. 643-650, 2005.##

[13]. Katada N., Suzuki K., Noda T., Miyatani W., Taniguchi F. and Niwa M., “Correlation of the cracking activity with solid acidity and adsorption property on zeolites,” Appl. Catal. A: Gen., Vol. 373, pp. 208-213, 2010.##

[14]. Kotrel S., Knözinger H. and Gates B. C., “The HaagDessau mechanism of protolytic cracking of alkanes,” Micropor. Mesopor. Mater., Vol. 35, No. 1, pp. 11-20, 2000.##

[15]. Epron F., Carnevillier C. and Marécot P., “Catalytic properties in n-heptane reforming of PtSn and PtIrSn/Al2O3 catalysts prepared by surface redox reaction,” Appl. Catal. A: Gen, Vol. 295, No. 2, pp. 157-169, 2005.##

[16]. Viswanadham N., Kamble R., Saxena S. K. and Garg M. O., “Studies on octane boosting of industrial feed stocks on Pt/H-BEA zeolite,” Fuel, Vol. 87, No. 12, pp. 2394-2400, 2008.##

[17] Patrigeon A., Benazzi E., Travers C. and Bernhard J. Y., “Influence of the zeolite structure and acidity on the hydroisomerization of n-heptane,” Catal. Today, Vol. 65, No. 2, pp. 149-155, 2001.##

[18] Wang J. A., Zhou X. L., Chen L. F., Norena L. E., Yu G. X. and Li C. L., “Hydroisomerization of n-heptane on the Pt/H3PW12O40/Zr-MCM-41 catalysts,” J. Mol. Catal. A: Chem., Vol. 299, No. 1, pp. 68-76, 2009.##

[19] Wang J. A., Chen L. F., Noreña L. E., Navarrete J., Llanos M. E., Contreras J. L. and Novaro O., “Mesoporous structure, surface acidity and catalytic properties of Pt/ZrMCM-41 catalysts promoted with 12-tungstophosphoric acid,” Micropor. Mesopor. Mater., Vol. 112, No. 1, pp. 61-76, 2008.##