مقاله بررسی اثر پیش كاهش كاتالیزور بروی هیدروژاناسیون ایزوبوتان بر كروم و آلومینیوم

مقاله بررسی اثر پیش كاهش كاتالیزور بروی هیدروژاناسیون ایزوبوتان بر كروم و آلومینیوم در 21 صفحه ورد قابل ویرایش  

اثر پیش كاهش كاتالیزور بر دی هیدروژناسیون ایزوبوتان بر كروم / آلومینیوم

اثر پیش كاهش مونوكسید كربن و هیدروژن بر فعالیت اولیه و غیرفعال كردن آلومینیوم/ كروم در روند دی هیدروژناسیون ایزوبوتان بررسی شد، ارزیابی ها در 58 درجه در یك واكنشگر با سطح ثابت شده انجام شده و با پخش در محل x اشعه مادون قرمز اسپكتروسكوپی انتقال (DRIFTS) Fourier با اسپكترومتری انبوه تركیب شد. پیش كاهش با هیدروژن فعالیت دی هیدروژناسیون را در مقایسه با یك كاتالیزور با ایزو بوتان كاهش یافته، كم كرده و پیش كاهش توسط مونوكسید كربن فعالیت شكاف گذاری را افزایش داد كاتالیزور با زمان در جریان و به دلیل شكل گیری رسوبات حاوی كربن غیرفعال شد. كربوكسیلاتها و آلیفاتیك و گونه های هیدروكربن خوشبو/ غیراشباع شده اثرات مشاهده شده عمدتاً به گروههای هیدروكسیل شكل گرفته در طول پیش كاهش هیدروژن و برای كربنات و شكل دادن گونه ها در طول كربن پیش كاهش مونوكسید نسبت داده شد. به علاوه سطح مونوكسید پیش كاهش یافته كربن احتمالاً تعداد بیشتری از محل‌های كرومیم فعال انتخاب شده برای دی هیدروژناسیون را شامل می شد.

مقدمه

كرومیوم حمایت شده در آلومینیوم یك كاتالیزور فعال در دی هیدروژناسیون آلكانهای سبك در آلكن ها است. آلومینیوم/ كروم اكسید شده عمدتاً كرومیوم Cr⁶⁺ , Cr³⁺ و در مقادیر كم Cr⁵⁺ را شامل می‎شود. مقادیر نسبی و ساختارهای Cr³⁺ و اكسیدهای Cr⁶⁺ به مقدار كرومیوم كاتالیزور بستگی دارد. در بارهای كرومیوم كم زیر حدود %4-8^wt) 5atcm² بسته به سطح محل كاتالیزور)، Cr⁶⁺ غالب شده و مونو و پلی كرومات ها را شكل می‎دهد. با مقدار فزاینده كرومیم، مقدار Cr^6- ثابت می‎شود. در حالیكه مقدار Cr³⁺ اضافه می‎شود. مرحله اكسید Cr³⁺ ابتدا نامنظم است، كریستال Cr₂O₃ شناسایی شده، مثلاً پخش اشعه ایكس بالای حدود 10-8 است. در شرایط هیدروژناسیون، وضعیت اكسیداسیون بالا و گونه های كرومیوم توسط آلكان با آزادسازی اكسید كربن و آب كاهش یافته است. سپس محصولات دی هیدروژناسیون شكل می گیرند.

یونهای مرتبط اشباع نشده و شكل گرفته در كاهش یا موجود در كاتالیزور اكسید شده به طور كل به عنوان محل های فعال در هیدروژناسیون بررسی شده اند. دوره اولیه احتراق غیرانتخابی را می‎توان توسط پیش كاهش كاتالیزور مثلاً با هیدروژن یا مونوكسید كربن جلوگیری كرد. اما این گازها بر فعالیت دی هیدروژناسیون در مقایسه با كاهش با تغذیه آلكان اثرگذار هستند.

پیش كاهش با هیدروژن كاهش دهنده فعالیت دی هیدروژناسیون و پیش كاهش توسط مونوكسید كربن افزایش دهنده واكنش های فرعی است. مثل شكاف پیدا كردن و شكل گیری كك در طول دی هیدروژناسیون است. این اثرات توسط شكل گیری گونه های سطح جذب شده متفاوت یا وضعیتهای اكسیداسیون كرومیوم در طول كاهش با گازهای مختلف دیده شده است. قبلاً ما با اسپكتروسكوپی انتقال fouried اشعه قرمز و انعكاس پخش در محل (DRIFTS)، خصوصیت گونه های سطح شكل گرفته در طول كاهش كرومیوم آلومینیوم توسط مونوكسید كربن، هیدروژن، پروپان، ایزوبوتان را بررسی كردیم- گروههای هیدروكسیل در كاهش توسط هیدروژن یا آلكان ها شكل گرفتند و گونه های كربن حاوی اكسیژن در كاهش توسط مونوكسید كربن یا آلكانها شكل گرفتند- هدف این مطالعه ارزیابی اثر این گونه ها بر فعالیت اولیه كرومیم/ آلومینیوم در دی هیدروژناسیون ایزوبوتان است. هدف دیگر این مطالعه تعیین اثر پیش تولید مونوكسید كربن بر غیرفعال كردن آلومینیوم/ كرومیوم بود. كربن حاوی رسوبات در طول دی هیدروژناسیون شكل گرفته كه كاهش دهنده فعالیت كاتالیزوری و بازتولید دوره ای ضروری كاتالیزور است- قبلاً ما انحلال كك در كاتالیزورهای آلومینیوم/ كرومیوم با هیدروژن پیش تولید شده پروپان و دی هیدروژناسیون ایزوبوتان در محل DRIFT و اسپكتروسكوپی های Raman را بررسی كردیم- این 2 روش مكمل اطلاعاتی را در مورد انواع گوناگون رسوبات كربن به دست می‎دهد- اسپكتروسكوپی دارای اشعه مادون قرمز را می‎توان برای پیگیری در شكل گیری گوشه های هیدروكربن معطر و آلیفاتیك و رسوبات اكسیژن (مثل كربنات ها و كربوكسیلات ها) و نمونه های اكسید به كار برد. ارزیابی های اسپكتروسكوپی شاید نشان دهنده گونه های هیدروكربن معطر و رسوبات مشابه گرافیت باشد. ارزیابی های DRIFT ما نشان داد كه بر آلومینیوم / كرومیوم ابتدا كربوكسیلاتها و رسوبات هیدروكربن و سپس با افزایش زمان بر جریان گونه های معطر/ اشباع شده شكل گرفتند. به علاوه، ارزیابی های اسپكتروسكوپیك شكل گیری رسوبات مشابه گرافیت در زمان طولانی تر در جریان را نشان داد. پیش كاهش هیدروژن، كاهش دهنده نسبت رسوب كك بوده اما بر خصوصیت رسوبات اثری

نتایج:

ارزیابی‌های فعالیت دی‌هیدروژناسیون ایزوبوتان فعالیت دی‌هیدروژناسیون كاتالیزور 5/13 در یك واكنشگر بستر ثابت شده پس از كلسیناسیون و پس از پیش كاهش توسط هیدروژن یا مونوكسید كربن ارزیابی شدند این نمونه برای آزمایش نزدیك‌تر انتخاب شده بود چون بالترین مقدار كرومیم را داشته و بنابراین مشاركت توسط حمایت آلومینیوم كمترین بود.

كاهش كاتالیزور توسط ایزوبوتان اكسیدهای كربن آزاد كرده و هیدروژن آب را آزاد كرده و توسط مونوكسیدكربن به دی‌اكسید كربن آزاد شد. كاهش سریع بود. محصولات و كاهش گازی برای كمتر از 1 دقیقه در جریان شناسایی شدند. همانطور كه قبلاً بررسی شده بود، هیچ آبی از ایزوبوتان آزاد نشد، اگر چه شكل‌گیری آن را انتظار داشتیم و مقدار هیدروژن كمتر از مقدار پیش‌بینی شده براساس مقدار ارزیابی شده Cr⁶⁺ قابل كاهش در كاتالیزور بود. برآورد شده بود كه حدود 50-30% از مقدار تئوری آب شكل گرفته از هیدروژن در كاتالیزور باقی بماند. حفظ هیدروژن یا گونه‌های حاوی كربن از پیش كاهش گازها توسط باز تولید نمونه‌ها توسط هوا مستقیماً پس از پیش كاهش تائید شدند آب از كاتالیزور پیش‌كاهش یافته هیدروژن آزاد شده و دی‌اكسید كربن از مورد مونوكسید پیش‌كاهش یافته آزاد شد.

وضعیت متوسط اكسیداسیون (aos) از كرومیوم كاهش یافته براساس مقدار Cr⁶⁺ در كاتالیزور جدید و مقادیر ارزیابی شده محصولات كاهش گازی ارزیابی شدند.

در محاسبه فرض شد كه 50% از آب شكل گرفته در پیش كاهش توسط هیدروژن در كاتالیزور باقی بماند- aos در نزدیكی به +3 پس از كاهش توسط ایزوبوتان، هیدروژن، یا مونوكسید كربن محاسبه شد. هیچ تفاوت واضحی میان سه گاز دیده نشد. این بر طبق ارزیابی‌های جداگانه xps است: كه نشان داد (r³⁺) عمدتاً پس از كاهش‌ها موجود بوده و نیز با نتایج دیگران مرتبط است.

تصویر 1 نشاندهنده تبدیل ایزوبوتان و انتخاب كرده آن در ایزوبوتان به دست آمده باكاتالیزور 13.5 پس از پیش آزمایشاتمتفاوت است. نتایج ارائه شده از 1 دقیقه در جریان شروع می‌شوند چون قبل از این اكسیدهای كربن در كاتالیزورهای كلسین شده به دلیل كاهش وسط تغذیه ایزوبوتان شكل گرفتند. محصول اصلی در كاتالیزورهای كاهش یافته ایزوبوتان بود. شكاف هیدروكربنهای C₄ به هیدروكربن‌های C₁-C₃ به عنوان واكنش فرعی شكل گرفت. محصولات ایزوبوتان و هیدروكربنهای C₁-C₃ در تصویر 2 ارائه شده‌اند.