تبدیل متانول به هیدروکربن‏های آروماتیک با استفاده از گاماآلومینا و زئولیت H-Beta

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده فناوری‏های شیمیایی، سازمان پژوهش‏های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله نتایج مربوط به استفاده از دو کاتالیست گاماآلومینا و زئولیت H-Beta برای تبدیل متانول به هیدروکربن‎های آروماتیکی ارائه شده است. در آزمایش‏های انجام شده از یک راکتور بستر ثابت عمودی با جریان خوراک از بالا به پایین استفاده شد. گاماآلومینا در بالاترین بخش راکتور قرار داده شده تا با عبور متانول از روی آن به دی‌متیل‌اتر تبدیل شود و در ادامه از زئولیت H-Beta برای تبدیل دی‏متیل‌اتر به هیدروکربن آروماتیک استفاده شده است. هر دو کاتالیست تبدیل متانول و تبدیل دی‏متیل‌اتر دارای ابعاد بین 1 تا mm 2 و نسبت وزنی آنها 1 به 1 و در هر آزمایش حدود g 2 مورد استفاده قرار گرفته‏اند. به‌علاوه نسبت سیلیس به آلومینا در زئولیت H-Beta مورد استفاده 9/7 و سطح ویژه آن m2/g 500 است. همچنین اصلی‏ترین جزء گاماآلومینای استفاده شده Al2O3 با سطح ویژه m2/g192 است. آزمایش‏ها در گستره دمایی 250 تا 370ºC انجام گرفته است. سرعت فضایی (WHSV) مطلوب برای کاتالیست H-Beta در دمای 370ºC معادل h-1 11/7 (بدون در نظر گرفتن وزن گاماآلومینا) به‌دست آمده است. براساس آنالیز کروماتوگرافی گازی- طیف‏سنجی جرمی انجام گرفته برروی نمونه‏های خروجی از راکتور اصلی‏ترین ترکیب آروماتیک تولیدشده هگزامتیل‌بنزن است که توسط روش‏های طیف‏سنجی زیرقرمز و تشدید مغناطیسی هسته پروتون و کربن شناسایی شده است. اگر چه هیدروکربن‏های دیگری نظیر تری‏اتیل‌بنزن، اتیل‌پنتامتیل‌بنزن و دی‏متیل‌اتیل‌بنزن نیز در مواد خروجی از راکتور مشخص شده‏اند.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Methanol Conversion to Aromatic Hydrocarbons by Using Gamma Alumina and H-Beta Zeolite

نویسندگان [English]

  • Ali Eliassi
  • Seyed Heydar Mahmoudi Najafi
Department of Chemical Technologies, Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST), Tehran, Iran
چکیده [English]

In the present work, the obtained results are presented for aromatic hydrocarbons producing by gamma alumina and H-Beta zeolite as catalysts. Gamma alumina is placed at the entrance zone of a Vertical fixed bed reactor with up to down flow stream in order to convert methanol to dimethyl ether, and H-beta zeolite is loaded at follows for converting dimethyl ether to aromatic hydrocarbons. Both catalysts have sizes between 1 and 2 millimeter and the same weight ratio. The weight of each catalysts in the reactor is 2 grams. Silica to alumina ratio and specific surface area of H-beta are 7.9 and 500 m2/g respectively. Also, the specific surface area of the used gamma alumina is 192 m2/g. Experiments were done at 250 up to 370 oC. The desired space velocity (WHSV) for H-Beta at 370 oC was 7.11h1-. According to Gc-Mass analysis on the reactor products, the main component at the above mentioned conditions was Hexa-methyl Benzene. Formation of this component was satisfied by IR-spectroscopy and C-NMR and H-NMR analysis. Addition to hexa-methyl benzene, the analysis confirmed that some other components such as tri ethyl benzene, ethyl penta-methyl benzene and dimethy ethyl benzene were formed by the reaction.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Methanol Conversion
  • Zeolite
  • Dimethyl Ether
  • Hydrocarbon
  • Gamma Alumina

[1]. Hu Z., Wei W., Lei X., Ning Z. and Junjun S., “Review of methanol to aromatics,” Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section), Vol. 29, pp. 539-547, 2013. ##

[2]. Sommer S., Melin T., Falconer J. and Noble R. D., “Transport of C6 isomers through ZSM-5 zeolite membranes,” Journal of Membrane Science, Vol. 224, pp. 51-67, 2003.##

[3]. Chang C. D., “Hydrocarbons from methanol,” Catalysis Reviews. Science and Engineering, Vol. 25, No. 1, pp. 1-118, 1983.##

[4]. Olsbye U., Bjørgen M., Svelle S., Lillerud K. P. and Kolboe S., “Mechanistic insight into methanol-to-hydrocarbons reaction,” Catalysis Today, Vol. 106, pp. 108-111, 2005.##

[5]. Olsbye U., Svelle S., Bjørgen M., Beato P., Janssens T. V. W., Joensen F., Bordiga S. and Lillerud K. P., “Conversion of methanol to hydrocarbons: how zeolite cavity and pore size controls product selectivity,” Angewandte Chemie-International Edition in English, Vol.  51, No. 24, pp. 5810-5831, 2012.##

[6]. Ilias S. and Bhan A., “Mechanism of the catalytic conversion of methanol to hydrocarbons,” ACS Catalysis, Vol. 3, pp. 18-31, 2013.##

[7]. Argauer R. J. and Landolt G. R., “Crystalline Zeolite Zsm-5 and method of preparing the same,” US Patent 3702886, 1972.

[8]. Grce M. and Pavelic K., “Antiviral properties of clinoptilolite,” Microporous and Mesoporous Materials, Vol. 79, pp. 165-169, 2005.##

[9]. Wan Z., Wu W., Li G., Wang C., Yang H. and Zhang D., “Effect of SiO2/Al2O3 ratio on the performance of nanocrystal ZSM-5 zeolite catalysts in methanol to gasoline,” Applied Catalysis A: General, Vol. 523, pp. 312-320, 2016.##

[10]. Hutchings G. J., Johnston P., Lee D. F., Warwick A., Williams C. D. and Wilkinson M., “The conversion of methanol and other O-compounds to hydrocarbons over Zeolite β,” Journal of Catalysis, Vol. 147, pp. 177-185, 1994.##

[11]. Mikkelsen O. and Kolboe S., “The conversion of methanol to hydrocarbons over Zeolite H-Beta,” Microporous and Mesoporous Materials, Vol. 29, pp. 173-184, 1999.##

[12]. Bjørgen M., Olsbye U., Petersen D. and Kolboe S., “The methanol-to-hydrocarbons reaction: insight into the reaction mechanism from [12C] benzene and [13C]methanol coreactions over zeolite H-beta,” Journal of Catalysis, Vol. 221, pp. 1-10, 2004.##

[13]. Raoof F., Taghizadeh M., Eliassi A. and Yaripour F., “Effects of temperature and feed composition on catalytic dehydration of methanol to dimethyl ether over Gamma-Alumina,” Fuel, Vol. 87, pp. 2967-2971, 2008.##

[14]. Spectral Database for Organic Compounds (SDBS), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan, http://sdbs.db.aist.go.jp, 29 Nov. 2016.##

[15]. Dictionary of Organic Compounds, 6th Ed., Chapman & Hall, Vol. 4, p. 3503, 1996.##