احیای کاتالیست Pd-Ag/Al2O3 مورد استفاده در هیدروژناسیون استیلن

خانه / سایر موارد / احیای کاتالیست Pd-Ag/Al2O3 مورد استفاده در هیدروژناسیون استیلن

احیای کاتالیست Pd-Ag/Al2O3 مورد استفاده در هیدروژناسیون استیلن

در سایر موارد
احیای کاتالیست Pd-Ag/Al2O3 مورد استفاده در هیدروژناسیون استیلنReviewed by رضا فرضی on Nov 20Rating: 5.0احیای کاتالیست Pd-Ag/Al2O3 مورد استفاده در هیدروژناسیون استیلناحیای کاتالیست Pd-Ag/Al2O3 مورد استفاده در هیدروژناسیون استیلن

 

اتیلن یکی از مهمترین محصولات تولیدی صنایع پتروشیمی است که برای تولید پلی اتیلن‌های با خواص مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتیلن به طور معمول از کراکینگ بخار نفتا در دمای حدود ۸۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد تولید می‌شود [۱] که در این فرآیند ماده‌ی جانبی و ناخواسته‌ی استیلن نیز تشکیل می‌شود که موجب آسیب غیر قابل برگشت به کاتالیست‌های مورد استفاده در فرآیندهای پایین دستی می‌شود. به منظور جلوگیری از این آسیب لازم است که میزان استیلن در جریان محصول به کمتر از ppmv 1 کاهش یابد [۲]. به منظور حذف استیلن و رساندن آن به درصد قابل قبول، از هیدروژناسیون آن و در نتیجه تولید اتیلن استفاده می‌شود [۳]. بنابراین در این فرآیند اتیلن مازاد تولید شده از نظر اقتصادی مقبولیت بیشتری دارا می‌باشد.

شکل ۱ دیاگرام فرآیندی هیدروژناسیون استیلن را نشان می‌دهد [۴].

استیلن

تولید اتیلن مازاد تابع انتخاب پذیری کاتالیست بوده و بهبود کاتالیست بر بازدهی فرآیند تاثیر به سزایی دارد. کاتالیست باید پایداری و انتخاب پذیری بالایی در زمان انجام فرآیند داشته باشد. در سال ۱۹۵۰ پالادیم به عنوان فلز فعال برای هیدروژناسیون استیلن مطرح شد [۵]. در حدود ۲۰ سال بعد نوع جدیدی از کاتالیست‌ها شامل ۰٫۰۴ wt.% پالادیم بر پایه‌ی آلومینیم اکسید ساخته شد [۶]. ده سال بعد کاتالیست‌های جدید Pd-Ag/Al2O3 سنتز شد که تا عصر حاضر از آن‌ها استفاده می‌شود.

غیر فعال شدن کاتالیست مورد استفاده در فرآیند هیدروژناسیون در طول انجام فرآیند ناشی از تشکیل کک بر روی آن است [۷]. اصلی‌ترین منبع غیر فعال شدن کاتالیست بر اساس تشکیل کک، تولید روغن سبز بر روی کاتالیست است که بر روی سطح کاتالیست جمع شده و مانع از انجام واکنش می‌شود [۸]. در این صورت استیلن امکان رسیدن به سطح کاتالیست را از دست داده و به اتیلن تبدیل نمی‌شود. در طی این شرایط در صنعت برای داشتن تولید ثابت و پایدار، دمای کاتالیست افزایش می‌یابد [۸]. شکل ۲ نمونه‌ای از روغن سبز را نشان می‌دهد.

روغن سبز

مکانیزم‌های اصلی غیرفعال شدن کاتالیست شامل عوامل مکانیکی، سمی شدن کاتالیست و تشکیل کک بر سطح کاتالیست می‌شود. دو مورد اول غیر قابل بازگشت و احیا بوده اما مورد سوم را با استفاده از اکسیژن و هیدروژن می‌توان حذف نمود [۹]. فرآیند احیا با افزایش دمای کاتالیست با استفاده از نیتروژن یا هیدروژن و بخار داغ شروع می‌شود سپس با استفاده از اکسیژن اقدام به سوزاندن کک‌های تولیدی می‌شود. ابتدا با جریان نیتروژن دمای کاتالیست را به حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسانند. در این حالت مواد فرار از کاتالیست خارج می‌شود. سپس با همان جریان هیدروژن دما را به ۱۶۵ درجه می‌رسانند. در این مرحله فشار نیتروژن زیاد شده و در محدوده‌ی مناسب برای احیا قرار می‌گیرد. از بخار داغ با دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشار ۱۰۵ بار برای رساندن دمای کاتالیست به ۴۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد استفاده می‌شود [۱۰]. در صورتی که دما پایین‌تر از ۱۶۵ درجه باشد در هنگام تزریق بخار داغ، بخار کندانس می‌شود. مرحله‌ی بعد، مرحله‌ی اکسیداسیون است. مراحل مطرح شده در شکل ۳ نشان داده شده اند [۴].

احیا

در مقیاس آزمایشگاهی برای انجام فرآیند احیا می‌توان کاتالیست‌های نمونه را در راکتور لوله‌ای با طول mm200 و قطر mm 20 قرار داده و جریان نیتروژن را از روی آن عبور داد [۱۱].

منابع:

[۱]

K. Weissermel and H. -J. Arpe, Industrielle Organische Chemie-Bedeutende Vor-und Zwischenprodukte 5., Weinheim: Wiley, 1998.
[۲] H. Arnold, F. Dobert and J. Gaube, Handbook of Heterogeneous Catalysis, Weinheim: Wiley, 2008.
[۳] A. Pachulski, R. Schodel and P. Claus, “Performance and regeneration studies of Pd–Ag/Al2O3 catalysts for the selective hydrogenation of acetylene,” Applied Catalysis A, vol. 400, no. 1-2, pp. 14-24, 2011.
[۴] M. R. Rahimpour, O. Dehghani, M. R. Gholipour, M. S. Shokrollahi, S. Seifizadeh and A. Shariati, “A novel configuration for Pd/Ag/a-Al2O3 catalyst regeneration in the acetylene hydrogenation reactor of a multi feed cracker,” Chemical Engineering Journal, vol. 198, pp. 491-502, 2012.
[۵] “The selective hydrogenation of acetylene,” Transactions of the Faraday Society, vol. 54, pp. 1537-1546, 1958.
[۶] W. K. Lam and L. Lioyd, “K.W. Lam, L. Lloyd, Oil Gas J. 3 (1972) 66–۷۲٫,” Oil gas J., vol. 3, pp. 95-108, 1972.
[۷] S. He, C. Sun, X. Yang, B. Wang, X. Dai and Z. Bia, “Characterization of coke deposited on spent catalysts for long-chain-paraffin dehydrogenation,” Chem. Eng. J., vol. 163, pp. 389-394, 2010.
[۸] B. L. Schulman, “Building a mathematical model for catalyst regeneration in fixed beds,” Ind. Eng. Chem, vol. 55, pp. 44-49, 1963.
[۹] H. Hu, F. Cao, W. Ying, Q. Sun and D. Fang, “Study of coke behaviour of catalyst during methanol-to-olefins process based on a special TGA reactor,” Chem. Eng. J., vol. 160, pp. 770-778, 2010.
[۱۰] R. J. Liu, P. A. Crozier, C. M. Smith, D. A. Hucul, J. Blackson and G. Salaita, “Metal sintering mechanisms and regeneration of palladium/alumina hydrogenation catalysts,” Applied Catalysis A: General, vol. 282, pp. 111-121, 2005.
[۱۱] A. Pachulski, R. Schodel and P. Claus, “Performance and regeneration studies of Pd–Ag/Al2O3 catalysts for the selective hydrogenation of acetylene,” Applied Catalysis A: General, vol. 400, pp. 14-24, 2011.

رضا فرضی
رضا فرضی
رضا فرضی هستم متولد 71 در شهرستان دیر استان بوشهر، فارغ التحصیل مقطع کارشناسی رشته مهندسی شیمی دانشگاه خلیج فارس بوشهر و در حال حاضر دانشجوی مقطع ارشد مهندسی شیمی دانشگاه شیراز می باشم..
پست های توصیه شده

ارسال نظر


*

تماس با ما

پیغام خود را بگذارید تا در سریع ترین زمان پاسخگوی شما باشیم.

قابل خواندن نیست ؟ تغییر دهید.. captcha txt

متن خود را برای جستجو وارد نماید

oxide