پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق
تولید پروپیلن به دلیل فرآورده­ و مشتقات با ارزشی مانند پلیمرها، حلال‌ها، رنگ‌ها و ... بسیار حائز اهمیت است و یکی از مهم‌ترین بلوک‌های سازنده در صنعت شیمیایی است. فرآیندهای شکست حراتی و شکست کاتالیستی علاوه بر محدودیت‌های گزینش پذیری پایین، مصرف بالای انرژی و انتشار قابل‌توجهCO₂ ، نمی‌تواند تقاضای رو به افزایش پروپیلن را برآورده کنند. در چند دهه اخیر هیدروژن­زدایی از آلکان­های سبک، به دلیل بازده بالای پروپیلن، ایمنی و هزینه عملیاتی توجه زیادی را به خود جلب کرده‌است. کاتالیست­های Pt-Sn و CrO_x که به طور گسترده در فرآیند هیدروژن زدایی پروپان(PDH) مورد استفاده قرار می­گیرند، فعالیت هیدروژن زدایی و گزینش پذیری مطلوبی دارند؛ با این حال محدودیت‌های قیمت، غیر فعال شدن و مشکلات زیست‌محیطی جدی دارند و محققان را به بهبود پایداری در برابر کک، تف­جوشی کاتالیست های Pt و یافتن کاتالیزورهای جدید و طرفدار محیط زیست سوق داده‌است.
روش تحقیق
یکی از مسائل چالش برانگیز در فرآیند PDH دستیابی کاتالیست مناسب است. راهکارهای متعددی از جمله اصلاح پایه و معرفی مواد افزودنی برای تقویت عملکرد کاتالیستی و غلبه بر مشکلات و افزایش پایداری مقاوم کاتالیست های پلاتین و کروم پیشنهاد شده‌است. درک رابطه ساختار - عملکرد کاتالیست ها در طول واکنش PDH برای دستیابی به نوآوری در کاتالیست­های جدید با کارایی بالا ضروری است.
نتایج اصلی
این پژوهش با هدف معرفی ویژگی‌های واکنش هیدروژن زدایی، پیشرفت ایجاد شده در توسعه کاتالیست و چالش‌های موجود درک عمیقی از مکانیسم واکنش و نقش آن در توسعه و جهت‌های آتی کاتالیست برای توسعه کاربردی و صنعتی ارائه می‌دهد.

چکیده موضوع تحقیق : در سال‌های اخیر تولید پروپیلن با مقیاس صنعتی مبتنی بر روش اکسایشی هیدروژن‌زدایی پروپان به دلیل عدم محدودیت‌ های ترمودینامیکی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده‌است. دراین راستا، به‌کارگیری زئولیت‌های طبیعی با فراوانی بالا و قیمت پایین از جایگاه ویژه‌ای برخوردار بوده‌است. در این مقاله زئولیت‌ طبیعی پرلیت به عنوان پایه کاتالیستی اصلاح‌شد و سپس عملکرد کاتالیست های سنتزی با فلز فعال وانادیوم در فرآیند هیدروژن‌زدایی اکسایشی پروپان در راستای تولید پروپیلن بررسی‎شد. در این فرایند خوراک مخلوط از پروپان و هوا با دبیh^-1 40000 (GHSV)، تحت فشار اتمسفریک و دمای 500 درجه سانتی‌گراد در یک راکتور کوارتزی بستر ثابت مورد استفاده قرار گرفت.
روش تحقیق: در این پژوهش پایه پرلیت طبیعی به عنوان منبعی از آلومینیوم‌اکسید (Al₂O₃) و سیلیس (SiO₂) توسط محلول یک مولار آمونیوم نیترات (NH₄NO₃) مورد تعویض یونی قرار گرفت(PERLIT-I). در ادامه به منظور بررسی تاثیر آلومنیوم‌زدایی پایه، غلظت‌های مختلف اسیدی از اسید نیتریک (HNO₃) برابر با 0.75، 1.5، و 2.25 مولار، مورد استفاده قرار گرفت (PERLIT-IA). به منظور سنتز کاتالیست های 8% وزنی، چهار پایه سنتزشده توسط وانادیوم به عنوان فلز فعال به روش تلقیح خشک نشانده‌شدند. به منظور تعیین دقیق ساختار و ارزیابی ویژگی‌های کاتالیست، آنالیز‌های پراش اشعه ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترون روبشی (FE-SEM)، و برنامه دمایی واجذب آمونیاک (NH₃-TPD) مورد استفاده قرار گرفتند‌.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد میزان غلظت اسید مورد استفاده، پارامتری تاثیرگذار بر میزان درصد تبدیل و گزینش‌پذیری کاتالیست‌ها می‌باشد. در مقایسه، فعالیت متفاوت قابل توجهی بین عملکرد نمونه V/PERLIT-I نسبت به نمونه‌های V/PERLIT-IA مشاهده‌شد. مقدار بیشینه گزینش‌پذیری برای V/PERL-IA(2.25) برابر با 74 درصد نشان داده‌شد. با توجه به نتایج، پایه اصلاح‌شده پرلیت با گزینش‌پذیری مناسب می‌توانند در مطالعات بکارگیری به عنوان پایه‌صنعتی مورد توجه قرار گیرند.