تعیین سینتیک و شبکه واکنش فرایند بهبود کیفیت سوخت‌های زیستی به دست آمده از لیگنین در حضور هیدروژن

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تهران، گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، بهبود کیفیت سوخت سیکلوهگزانون به عنوان نماینده ­ای از سوخت ­های زیستی به دست آمده از لیگنین در فرایند تصفیه هیدروژنی در حضور کاتالیست Pt/γ-Al2O3 با استفاده از واکنشگاه پیوسته بستر ثابت در بازه دمایی K 673-573 ، فشار bar 14و سرعت فضایی در بازه­ی (گرم کاتالیست×h / گرم سیکلوهگزانون) 120-3 بررسی شد. به منظور تعیین شبکه و سینتیک واکنش­ها، میزان تبدیل­ سیکلوهگزانون و انتخاب­ پذیری به فراورده­ ها در شرایط عملیاتی گسترده ارزیابی شد. نتیجه ­ها نشان می ­دهد شبکه­ ی اصلی واکنش تصفیه هیدروژنی سیکلوهگزانون از فرایند­­های هیدروژناسیون، دی­هیدروژناسیون، هیدرودی­اکسیژناسیون، آب ­زدایی و تراکم تشکیل می­ شود. بررسی­ های سینتیکی نشان داد در بین فرایند­های گوناگون، فرایند تراکم، بالاترین انرژی فعال­ سازی ظاهری را دارد. بررسی­ های آزمایشگاهی نشان داد انرژی فعال­سازی ظاهری مربوط به تولید فنول، به عنوان یکی از فراورده­ های اصلی این فرایند برابر با kJ/mol 17 می­ باشد. همچنین میزان ثابت سرعت شبه مرتبه اول برای تشکیل فراورده­ های اصلی تبدیل سیکلوهگزانون، به صورت فنول> 2-سیکلو هگزیلیدن سیکلو هگزان 1-اون> 2-متیل فنون >سیکلوهگزیل بنزن >سیکلوهگزان >بی فنیل >2-سیکلوهگزن 1-اون> 2-سیکلوهگزیل سیکلوهگزان 1-اون> 2- فنیل فنول > سیکلوهگزن>2-سیکلوهگزیل فنول می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Saidi M., Samimi F., Karimipourfard D., Nimmanwudipong T., Gates B.C., Rahimpour M.R., Upgrading of Lignin-Derived Bio-Oils by Catalytic Hydrodeoxygenation, Energy & Environmental Science, 7: 103-129 (2014).
[2] میرشکرایی، سید احمد؛ عبدالخانی، علی؛ همزه، یحیی؛ کریمی، علی نقی؛ مقایسه ساختار شیمیایی لیگنین های MWL و EL استخراج شده از چوب صنوبر دلتوئیدس، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)30: 67 تا 82 (1390).
[3] صابری خواه، الهام؛ ابراهیمیان پوربازاری، آزاده؛ محمدی روشنده، جمشید؛ مطالعه سینتیک لیگنین زدایی ساقه گندم در فرایند خمیر کاغذسازی با گلیسرول، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)34: 51 تا 57 (1394).
[4] یونسی کرد خیلی، حامد ؛ بهروز، ربیع؛ کاظمی نجفی، سعید؛ استفاده از لیگنین کرافت به روش اختلاط حلال در ترکیب ماده مرکب آرد چوب ـ پلی پروپیلن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)30 69 تا 76 (1390).
[5] Venderbosch R.H., Ardiyanti A.R., Wildschut J., Oasmaa A., Heeres H.J., Stabilization of Biomass-Derived Pyrolysis Oils, J. Chem. Technol. Biot., 85: 674-686 (2010).
[6] Busetto L., Fabbri D., Mazzoni R., Salmi M., Torri C., Zanotti V., Application of the Shvo Catalyst in Homogeneous Hydrogenation of Bio-Oil Obtained from Pyrolysis of White Poplar: New Mild Upgrading Conditions, Fuel, 90: 1197-1207 (2011).
[7] Majhi A., Sharma Y.K., Bal R., Behera B., Kumar J., Upgrading of Bio-Oils over PdO/Al2O3 Catalyst and Fractionation, Fuel, 107: 131-137  (2013).
[8] Crossley S., Faria J., Shen M., Resasco D.E., Solid Nanoparticles that Catalyze Biofuel Upgrade Reactions at the Water/Oil Interface, Science, 327: 68-72 (2010).
[9] Perego C., Bosetti A., Biomass to Fuels: The Role of Zeolite and Mesoporous Materials, Microporous and Mesoporous Materials, 144(1): 28-39 (2011).
[10] Runnebaum R.C., Nimmanwudipong T., Block D.E., Gates B.C., Catalytic Conversion of Compounds Representative of Lignin-Derived Bio-Oils: A Reaction Network for Guaiacol, Anisole, 4-methyl anisole, and Cyclohexanone Conversion Catalyzed by Pt/ γ−Al2O3, Catal. Sci. Technol., 2: 113-118 (2012).
[11] Runnebaum R.C., Lobo-Lapidus R.J., Nimmanwudipong T., Block D.E., Gates B.C., Conversion of Anisole Catalyzed by Platinum Supported on Alumina: The Reaction Network, Energ. Fuel., 25: 4776-4785 (2011).
[12] Nimmanwudipong T., Runnebaum R., Block D., Gates B., Catalytic Reactions of Guaiacol: Reaction Network and Evidence of Oxygen Removal in Reactions with Hydrogen, Catal. Lett. 141 (2011) 779-783.
[13] Nimmanwudipong T., Runnebaum R., Tay K., Block D., Gates B., Cyclohexanone Conversion Catalyzed by Pt/γ-Al2O3: Evidence of Oxygen Removal and Coupling Reactions, Catal. Lett. 141: 1072-1078 (2011).
[14] Alvarez F., Magnoux, Ribeiro F.R., Guisnet M., Transformation of Cyclohexanone on PtHZSM5 Catalysts — Reaction Scheme, J. Mol. Catal., 92: 67-79 (1994).
[15] Silva A.I., Alvarez F., Ramôa Ribeiro F., Guisnet M., Synthesis of Cyclohexylcyclohexanone on Bifunctional Pd Faujasites: Influence of the Balance between the Acidity and the Metallic Function, Catal Today., 60: 311-317 (2000).
[16] Olivas A., Samano E.C., Fuentes S., Hydrogenation of Cyclohexanone on Nickel-Tungsten Sulfide Catalysts, Appl. Catal. A-Gen, 220: 279-285 (2001).
[17] Prasomsri T., Nimmanwudipong T., Roman-Leshkov Y., Effective Hydrodeoxygenation of Biomass-Derived Oxygenates into Unsaturated Hydrocarbons by MoO3 Using Low H2 Pressures, Energ. Environ. Sci., 6: 1732-1738 (2013).
[18] Durand R., Geneste P., Moreau C., Pirat J.L., Heterogeneous Hydrodeoxygenation of Ketones and Alcohols on Sulfided NiO-MoO3 / γ−Al2O3 Catalyst, J. Catal., 90: 147-149 (1984).
[19] Maier W.F., Bergmann K., Bleicher W., Schleyer P.v.R, Heterogeneous Deoxygenation of Ketones, Tetrahedron Lett., 22: 4227-4230 (1981).
[20] Shin E.-J., Keane M.A., Gas-Phase Hydrogenation/Hydrogenolysis of Phenol over Supported Nickel Catalysts, Ind. Eng. Chem. Res., 39: 883-892 (2000).
[21] Zhao C., Kou Y., Lemonidou A.A., Li X., Lercher J.A., Highly Selective Catalytic Conversion of Phenolic Bio-Oil to Alkanes, Angew. Chem. Int. Edit., 48: 3987-3990 (2009).
[22] Yan N., Yuan Y., Dykeman R., Kou Y., Dyson P.J., Hydrodeoxygenation of Lignin-Derived Phenols into Alkanes by Using Nanoparticle Catalysts Combined with Brønsted Acidic Ionic Liquids, Angew. Chem. Int. Edit. 49: 5549-5553 (2010).
[23] Şenol O.İ., Ryymin E.M., Viljava T.R., Krause A.O.I., Effect of Hydrogen Sulphide on the Hydrodeoxygenation of Aromatic and Aliphatic Oxygenates on Sulphided Catalysts, J.  Mol. Catal. A-Chem., 277: 107-112 (2007).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار