KFUPM ePrints

DEVELOPMENT OF CERIA-ZIRCONIA NANOCOMPOSITES FOR CATALYTIC CRACKING OF HYDROCARBONS

l DEVELOPMENT OF CERIA-ZIRCONIA NANOCOMPOSITES FOR CATALYTIC CRACKING OF HYDROCARBONS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (Thesis Report) - Submitted Version
Restricted to Abstract Only until 11 June 2018.

2955Kb

Arabic Abstract

الهيدرو حراري عند 180 درجة مئوية لمدة تتراوح مابين 8- 24 ساعة، وتم استخدام المادة المصنعة كمادة محفزة في تفاعل تكسير مركب الهكسان، حيث تم استخدام العديد من التقنيات لمعرفة خصائص المادة المصنعة. تأثير كلا من الحديد والكوبلت في تحسين الخصائص الاساسية لصفيحة الزركونيا والسيريا النانوية كذلك تم دراستها، وأظهرت نتائج الاشعة السينية (XRD) بإن نتائج كلا من الصفيحة الأم و المطعمة بمركبي الحديد والكوبلت متشابهة تماما. بالنسبة لاختبار المادة النانونية المصنعة في تكسير الهكسان تم اختبارها لمدة 10 ساعات. وجب التذكير بانه لم يسبق قط استخدام صفيحة الزركونيا والسيريا النانوية في هذا التفاعل مما يجعل هذا البحث فريد من نوعه. اظهرت النتائح بشكل ملحوظ ان اختيارية المادة لمركبي الايثيلين والبروبيلين كانت اكثر من 30% لصفيحة الزركونيا والسيريا و بعد تطعيمهما بالحديد والكوبلت عند الزمن المنصوص سابقا. وللمقارنه، الصفيحة المطعمة بالحديد كانت اكثر فعالية واستقرارا، حيث كانت نسبة تحول الهكسان 49% بعد ساعة من بدأ التفاعل و 33% بعد 10 ساعات من بدا التفاعل. بعد ذلك تم اختبار تاثير درجة الحرارة ونسبة وزن المادة المحفزة لمعدل التدفق على المادة التي اظهرت افضل فعالية وهي المادة المطعمة بالحديد. نسبة تحول اعلى للهكسان تم اختباره عند درجة حرارة عالية و عند نسبة اقل لوزن المادة لمعدل التدفق. اضافة انه تم بنجاح اعادة تنشيط المادة بعد ان فقدت فعاليتها عن طريق التسخين عند 600 درجة مئوية لمدة 4 ساعات، حيث تم استخدام المادة مجدد في التفاعل واعادة تنشيطة لدورتين اخرى. اظهرت نتائج الاشعة السينية وكذلك المجهر الالكتروني بان خصائص المادة ( كالشكل والتركيب والحجم) بعد التنشيد لم تفقد. كذلك تم اختبار المادة المنشطة في التفاعل حيث انها فقدت 9.1% من تحول الهكسان بعد التنشيط الاول و 16.9% بعد الدورة الثانية من التنشيط.

English Abstract

Nano-sized iron- and cobalt-doped ceria-zirconia nanocomposites were synthesized via hydrothermal synthesis technique at 180 °C for 8 - 24 h, with the novel incorporation of both Co and Fe into ceria-zirconia (CZ), for n-hexane catalytic cracking. The intrinsic properties of ceria-zirconia were investigated using different characterization techniques. Influence of dopant ions on the improvement of basic properties of ceria-zirconia nanocomposites were also studied. Ceria-zirconia and its doped nanocomposites showed similar x-ray diffraction (XRD) patterns and significant to full fusion of the metal/dopant ions into the ceria-zirconia lattice structure. The prepared nanocomposite catalysts were tested for n-hexane cracking for 10 h time-on-stream. It should be noted that there has been no previous report or study on catalytic cracking of hexane via ceria-zirconia nanocomposites, highlighting the novelty of this application. Appreciably high ethylene and propylene selectivity, each > 31%, was obtained over CZ, FeCoCZ_A and FeCoCZ_B at the stipulated time-on-stream. Comparatively, FeCoCZ_A exhibited the best catalytic activity and stability with higher n-hexane conversions (49% at 1 h and 33% after 10 h) over time-on-stream. Temperature and time factor (W/F) variations were carried out on the best catalyst (FeCoCZ_A). Higher conversions were evaluated at higher reaction temperature and lower W/F. In addition, the spent catalysts were successfully regenerated via thermal approach by calcining the spent samples at 600 °C for 4 h. The regenerated samples were tested, repeating the regeneration and reusability procedure for two additional cycles. The XRD and scanning electron microscopy characterization results showed that the morphology (shape, phase structure and size) of the samples were restored after regeneration. Also, the regenerated samples were tested and exhibited catalytic activity for hexane cracking, with 9.1 % and 16.9 % loss in conversion after the first and second regeneration cycle, respectively.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Engineering
Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Committee Advisor:Al Amer, Adnan/M.
Committee Co-Advisor:Muraza, Oki/M.
Committee Members:Hossain, Mohammad/M. and Malaibari, Zuhair/O. and Abdur Razaq, Shaikh
ID Code:140321
Deposited By:OLUWOLE AJUMOBI (g201405760)
Deposited On:11 Jun 2017 11:49
Last Modified:02 Nov 2017 10:21

Repository Staff Only: item control page