بررسی آزمایشگاهی فعالیت کاتالیستی مولیبدن بر پایه نانو لوله تیتانیم اکسید در فرایند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

آزمایشگاه الفین، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

پروپیلن یکی از فراورده ­های کلیدی پتروشیمی است که به عنوان خوراک برای تولید پلیمرهای گوناگون و فراورده ­های میانی به کار می رود. در این مطالعه فرایند هیدروژن زدایی اکسایشی برای تولید پروپیلن از پروپان به­ کار گرفته شد و از اکسیژن به عنوان اکسنده استفاده شد. برای اولین بار در فرایند یادشده کاتالیست مولیبدن با درصد وزنی 5، 10 و 15 از مولیبدن اکسید بر پایه نانولوله تیتانیت تهیه شدند. کاتالیست مولیبدن با درصد وزنی برابر 5 از مولیبدن اکسید  بر پایه تیتانیای تجاری نیز تهیه شد تا برای مقایسه به­ کار برده شود. از روش تلقیح برای ساخت کاتالیست­ ها استفاده شد. همه­ ی کاتالیست­ ها در دمای °C500 در هوا کلسینه شدند. تحلیل­ های FT-IR، XRD، Raman، BET،  TEM و TPR  H2-انجام گرفت.  بررسی­ های XRD حضور فاز H2Ti5O11.H2O را تأیید می­ کند. در تحلیل رامان نانولوله تهیه شده اثری از باند Na-O-Ti  دیده نشد. پیوند Ti-O-H توسط رامان مشخص شد. تحلیل TEM ساختار لایه‌ای نانولوله ها را تأیید می­ کند. در کاتالیست مولیبدن 5 درصد وزنی بر پایه تجاری و 15 درصد وزنی فاز روتیل در کنار آناتاز هم دیده می ­شود. افزایش بارگذاری مولیبدن باعث جابه جایی پیک بیشینه­ ی احیا در تحلیل H2-TPR می ­شود. درصد همانندی از مولیبدن بر پایه تیتانیای صنعتی و بر پایه نانو لوله تیتانیت بیانگر برتری نانو لوله­ ی تیتانیت هم از نظر کارایی کاتالیستی و هم طول عمر آن است. کاتالیست دارای10 درصد وزنی از مولیبدن بالاترین میزان بازدهی را در حدود 7/6% و گزینش­ پذیری در حدود31% و درصد تبدیل 4/21% داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Boizumault-Moriceau P., Pennequin A., Grzybowska B., Barbaux  Y., “Oxidative Dehydrogenation of Propane on NiCeO Oxide: Effect of the Preparation Method, Effect of Potassium Addition and Physical Characterization,” Appl. Catal. A Gen., 245(1): 55-67 (2003).
[2] Testova N.V., Shalygin A.S., Kaichev V.V., Glazneva T.S., Paukshtis E.A., Parmon V.N., Oxidative Dehydrogenation of Propane by Molecular Chlorine, Appl. Catal. A Gen., 505: 441-446 (2015).
[3] Cavani F., Ballarini. N., Cericola. A., Oxidative Dehydrogenation of Ethane and Propane: How Far from Commercial Implementation?,” Catal. Today, 127(1-4): 113-131 (2007).
[4] Pieck C.L. Bañares M.A. Fierro J.L.G. Propane Oxidative Dehydrogenation on VOx/ZrO2 Catalysts,” J. Catal., 224(1): 1-7 (2004).
[5] Kootenaei A.H.S., Towfigh. J., Khodadadi A., Mortazavi. Y., Stability and Catalytic Performance of Vanadia Supported on Nanostructured Titania Catalyst in Oxidative Dehydrogenation of Propane, Appl. Surf. Sci., 298: 26-35 (2014).
[6] Tania M., Costa H., Gallas M.R., Benvenutti E.V., da Jornada J.A.H., “Study of Nanocrystalline γ-Al2O3 Produced by High-Pressure Compaction,” (1999).
[7] Heracleous E., Machli M. Lemonidou, A.A. Vasalos I.A., Oxidative Dehydrogenation of Ethane and Propane Over Vanadia and Molybdena Supported Catalysts, J. Mol. Catal. A Chem., 232(1–2): 29-39 (2005).
[8] Putra M.D., Al-Zahrani S.M., Abasaeed A.E., Oxidehydrogenation of Propane to Propylene Over Sr-V-Mo Catalysts: Effects of Reaction Temperature and Space Time, J. Ind. Eng. Chem., 18(3): 1153-1156 (2012).
[9] Goudarzi E., Asadi R., Towfighi Darian J., Kootenaei A.S., The Stability and Catalytic Performance of K-Modified Molybdena Supported on a Titanate Nanostructured Catalyst in the Oxidative Dehydrogenation of Propane, RSC Adv., 9(21): 11797-11809 (2019).
[10] Bavykin D.V., Walsh F.C., “Titanate and Titania Nanotubes“. Cambridge: Royal Society of Chemistry, (2009).
[11] Kemdeo S.M., Sapkal V.S., Chaudhari G.N., TiO2-SiO2 Mixed Oxide Supported MoO3 Catalyst: Physicochemical Characterization and Activities in Nitration of Phenol, J. Mol. Catal. A Chem., 323(1-2): 70-77 (2010).
[12] Martínez-Huerta M.V., Fierro J.L.G., Bañares M.A., Monitoring the States of Vanadium Oxide During the Transformation of TiO2 Anatase-to-Rutile Under Reactive Environments: H2 Reduction and Oxidative Dehydrogenation of Ethane, Catal. Commun., 11(1): 15-19 (2009).
[13] Kootenaei A.H.S., Towfighi J., Khodadadi A., Mortazavi Y., Stability and Catalytic Performance of Vanadia Supported on Nanostructured Titania Catalyst in Oxidative Dehydrogenation of Propane, Appl. Surf. Sci., 298: 26-35 (2014).
[14] Murgia V., Farfán Torres E.M., Gottifredi J.C., Sham E.L., Influence of Concentration and Order of Aggregation of the Active Phases in V-Mo-O Catalysts in the Oxidative Dehydrogenation of Propane, Catal. Today, 133-135(1-4): 87-91 (2008).
[15] Sasikala R., Sudarsan V., Sakuntala T., Jagannath., Sudakar C., Naik R., Bharadwaj  S.R., Nanoparticles of Vanadia–Zirconia Catalysts Synthesized by Polyol-Mediated Route: Enhanced Selectivity for the Oxidative Dehydrogenation of Propane to Propene, Appl. Catal. A Gen., 350(2): 252-258 (2008).
[16] Palcheva R., Dimitrov L., Tyuliev G., Spojakina A., Jiratova K., TiO2 Nanotubes Supported NiW Hydrodesulphurization Catalysts: Characterization and Activity, Appl. Surf. Sci., 265: 309-316 (2013).
[17] Wong C.L., Tan Y.N., Mohamed A.R., A Review on the Formation of Titania Nanotube Photocatalysts by Hydrothermal Treatment, Journal of Environmental Management, 92(7): 1669-1680 (2011).
[18] Moghaddam M.S., Towfighi J., Vanadium Oxide Supported on Al-modified Titania Nanotubes for Oxidative Dehydrogenation of Propane, 51: 113-121 (2017).
[19] Varzaneh A.Z., Moghaddam M.S., Darian J.T., Oxidative Dehydrogenation of Propane Over Vanadium Catalyst Supported on Nano-HZSM-5, Pet. Chem., 58(1): 13-21 (2018).
[20] Moghaddam M.S., Towfighi J., Synthesis of Vanadium Catalysts Supported on Cerium Containing TiO2 Nanotubes for the Oxidative Dehydrogenation of Propane, Pet. Chem., 58(8): 659-665 (2018).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار