بخشی از مقاله
چکیده
فرآیند هیدروکراکینگ، یکی از فرآیندهاي کاتالیستی پالایش نفت است و کاتالیزورهاي این فرآیندعمدتاٌ کاتالیزورهاي دو عاملی هستند. با توجه به این موضوع، تلاش براي مطالعه و ساخت این دسته از کاتالیزورها مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، مزوپورAl-HMS با نسبت مولی Si/Al =10 ساخته شد و به وسیله تکنیک هاي پراش اشعه X - XRD - ، جذب – واجذب نیتروژن و واجذب آمونیاك با برنامه ریزي حرارتی - NH3-TPD - شناسایی شد.
کاتالیست تک فلزي 0/4درصد وزنی پلاتین وکاتالیست هاي دو فلزي - Pt-Ni - با درصدهاي وزنی متفاوت شامل - 0/3پلاتین و 0/1نیکل، 0/2پلاتین و 0/2نیکل، 0/1پلاتین و 0/3نیکل - از این دو فلز روي پایهAl-HMS ساخته شد . کاتالیست هاي سنتز شده براي فرآیند هیدروکراکینگ -n دکان در محدوده دمایی 300 -550℃ به کار گرفته شدند . تاثیر فاز فلزي به وسیله مقایسه بین کاتالیزورهاي تک و دو فلزي بررسی شد . کاتالیزورهاي مزوپوري فعالیت بالایی رادر هیدروکراکینگ نرمال دکان نشان دادند . توزیع محصولات بر اساس توازن سایتهاي اسیدي و فلزي و برهمکنشهاي فلز- فلز توضیح داده شده است .
فرآیند هیدروکراکینگ، یکی از فرآیندهاي کاتالیستی پالایش نفت است که برشهاي سنگین با نقاط جوش بالارا به محصولات سبک تر با نقاط جوش پائین تر، تبدیل میکند. در این فرآیند، شکست پیوند کربن – کربن و متعاقب آن هیدروژناسیون ترکیبات سیر نشده حاصل، صورت می پذیرد. مزیت اصلی فرآیند هیدروکراکینگ ، انعطاف پذیري آن است که باعث می شود محدوده وسیعی از خوراك به محصولات مختلف تبدیل شوند . بطوریکه با تغییر خوراك، نوع فرآیند، شرایط عملیاتی و طراحی کاتالیست، بازده وکیفیت محصولات تغییر می کند.[1]
کاتالیزورهاي هیدروکراکینگ عموٌما کاتالیزورهاي دو عاملی هستند. ترکیب کاتالیزور بکار رفته در فرآیند، تاًثیر قابل ملاحظه اي بر توزیع محصولات حاصل از هیدروکراکینگ خوراك دارند. به همین دلیل محققان، تحقیقات زیادي در زمینه بهینه کردن کاتالیزورفرآیند هیدروکراکینگ انجام دادند. در این میان یک دسته از ترکیباتی که در مورد توجه قرارگرفته است ترکیبات مزوپوري می باشد به این دلیل که مزوپورها غالباً داراي مساحت سطح بسیار زیاد - >1000m2g-1 - ، توزیع اندازه حفره باریک و پایداري حرارتی بالایی هستند.
در سال 2012، یکسري از کاتالیستهاي مزوپوري آلومینا با خواص ساختاري متفاوت به روش سل- ژل توسط لویی وهمکارانش ساخته شد، که در آنها، مواد تشکیل دهنده ي آلومینیوم، طول زنجیره ي سورفکتانت و دماي کلسیناسیون متفاوت بود. تاثیر پارامترهاي مختلف روي نتایج بدست آمده از مساحت سطح پایه آلومینا، اندازه ي حفرات، حجم حفرات و میزان اسیدیته مورد بررسی قرار گرفت. مزوپورهاي آلومینا با مساحت سطح بزرگ 380-270m gr و اندازه ي حفرات در محدوده ي 3 الی 19 nmبا موفقیت سنتز شدند. فعالیت کاتالیستهاي Mo بر پایه ي آلومیناي مزوپوري با خواص متفاوت در هیدروکراکینگ پسماند نفت در400℃ اندازه گیري شد. کاتالیستهاي MoO3/Al2O3، فعالیت هیدروکراکینگی خوبی از خود نشان دادند.[2]
با توجه به آنچه ذکر شد، می توان فهمید که ترکیبات مزوپوري می توانند گزینه ي مناسبی براي استفاده به عنوان پایه کاتالیزوري در واکنش هایی که در حضور کاتالیزورهاي دو عاملی پیش می روند، باشند. از طرف دیگر، مشخص شده است که ساختارهاي مزوپوري با نظم کمتر - مانند - 1HMS که از نظر هیدروترمالی پایدارترمی باشند، اسیدیته ي قوي تر و فعالیت بالاتري در مقایسه با ساختارهاي منظم مانندAl-MCM-41دارند. به همین دلیل بر آن شدیم تا نقش ترکیبات مذکور را در واکنش هیدروکراکینگ که یکی از مهمترین فرآیندهاي صنعت نفت می باشد بررسی کنیم.
-2بخش تجربی
Al-HMS - 10 - با استفاده از روش ارائه شده توسط موکایا و جونز سنتز گردید.[3]و در کوره الکتریکی در دماي 600℃ به مدت 5 ساعت کلسینه شد. ساختار - Al-HMS - 10بدست آمده توسط پراش اشعه - X - XRD شناسایی شد. مساحت سطح، حجم و قطر حفرات بوسیله جذب-واجذب N2 در نیتروژن مایع و همچنین تعداد و قدرت اسیدي نمونه مزوپوري سنتز شده، با استفاده از تکنیک واجذب آمونیاك با برنامه ریزي مورد بررسی قرار گرفت.
کاتالیزور تک فلزي پلاتین بر روي پایه Al-HMS - 10 - به روش تلقیح تهیه شد. همچنین با استفاده از این روش کاتالیزورهاي دو فلزي با درصدهاي وزنی مختلف از Pt و Niتهیه شد. کاتالیزورهاي تهیه شده در جریان هوا در دماي 300°C و به مدت 3 ساعت کلسینه شدند. براي بررسی تبدیل -nدکان، کاتالیزورهاي مذکور درون سیستم راکتوري و در محدودة دمایی 300-550°Cوارد واکنش شده و سپس محصولات آن به صورت کیفی و کمی توسط دستگاه GCآنالیز شد.
نتیجه گیري
همانطور که در شکل - - 1می توان دید ، در الگويXRDبراي Al-HMS - 10 - یک پیک انعکاسی در2= 1/5-3° مشاهده می شود که نشان دهنده ساختار با درجه هگزاگونالی می باشدکه مشخصه ساختارهاي مزو است و با گزارش ارائه شده در منابع در توافق می باشد.[3] تعداد و قدرت اسیدي نمونه مزوپوري سنتر شده با استفاده از تکنیک واجذب آمونیاك برنامه ریزي حرارتی مورد بررسی قرار گرفت، نتایج حاصل در جدول - - 2آورده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد دماي ماکزیمم پیک در محدوده400℃است که مربوط به سایت هاي با قدرت اسیدي متوسط می باشد.
گزینش پذیري نسبت به محصولات مختلف براي همه کاتالیزورها در شکل - 2 - تا - - 4آورده شده است.قابل ذکر است، تمامی کاتالیزورهاي مذکور درصد تبدیل 100درصد را از خود نشان دادند - جزئیات نشان داده نشده است - . به دلیل محدودیت حجم مقاله جهت ارائه همه جزئیات،نتایج کلی در شکل ها آورده شده است. کاتالیزور1نشان دهنده - پلاتین0/4درصد وزنی - ،کاتالیزور0/3 - 2پلاتین و 0/1نیکل - ، کاتالیزور0/2 - 3پلاتین و 0/2نیکل - وکاتالیزور4نشان دهنده 0/1 - پلاتین و 0/3نیکل - می باشد.
