TOLUENE METHYLATION WITH METHANOL OVER BI-POROUS ACIDIC AND BASIC ZEOLITE CATALYSTS:SYNTHESIS,CHARACTERIZATION AND KINETIC MODELING. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF full_thesis.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

أجريت تجارب ألكلة التولوين مع الميثانول باستخدام حفازات حمضية ثنائية المسام من النوع HZSM-5/AlMCM41 (ZM1، ZM2 وZM3) وحفاز CsX القاعدي المعدل. ولقد تم تعديل مسامية الحفازات بدرجات مختلفة من انحلال ZSM-5 باتباع طريقة من الأعلى إلى الأسفل. وتم تحديد الخواص التركيبية للحفازات بواسطة عدة تقنيات توصيف مختلفة. كما جريت مقارنة لنشاط الحفازات مع حفاز ZSM-5 الأساسي وMCM-41 بالنسبة لتفاعل ألكلة(methylation) التولوين وتفاعل عدم تناسبية ((disproportionation التولوين عند معدلات لقيم مختلفة من التولوين والميثانول: .(6:1; 3:1; 1:1; 1:3; 6:1) وأظهرت النتائج أن الحفازات ذات المسامات الكبيرة (ZM3 وAlMCM-41) كانت الأقل من ناحية النشاط الحفزي، في حين أظهر حفاز ZM2 ذات محتوى 47٪ من المسامات الكبيرة أفضل نشاط حفزي لإنتاج مزيج الزايلين وأدنى تفاعل عدم تناسبية التولوين (تم قياسه من خلال تشكل البنزين) عند جميع معدلات اللقيم. وأجريت دراسة حركية التفاعل باستخدام حفازات MOR/ZSM5 وZM2 (أحادي مركب المسامية) وHZSM-5 في مفاعل مميع عند درجات حرارة وزمن تفاعلي مختلف. وتم تطوير نموذج حركي مبسط لحساب تحويل التولوين (تفاعلات الألكلة وعدم التناسبية) وفقدان نشاط الحفاز. وتم تقدير طاقة التنشيط الحفزي وثابت معدل التفاعل وفقدان نشاط الحفاز من خلال نمذجة حركية التفاعل. وبالنسبة للحفاز القاعدي، فقد تم تحضير CsX بطريقة التبادل الأيوني وزيادة قاعديته بواسطة زيادة تحميل Cs2O واضافة ZrBO3 الى (CsX) من خلال الخلط الميكانيكي. وتمت دراسة التأثيرات الايجابية لهذه الاضافات في تفاعل ألكلة السلسلة الجانبية للتولوين إلى الستايرين عند معدلات مختلفة من لقيم التولوين والميثانول. وأظهرت النتائج أن حفازZrBO3/CsX يزيد كلاً من تحويل التولوين وانتقائية الستايرين بينما يزيد حفاز Cs2O/CsX من تحويل التولوين ويقلل من انتقائية الستايرين.

English Abstract

Toluene methylation with methanol was carried out over different bi-porous acidic composite HZSM-5/Almcm41 (ZM1, ZM2 and ZM3) and CsX modified basic catalysts. The porosity of the catalysts was adjusted through different degree of ZSM-5 dissolution via the top down approach. The textural properties of the composite catalysts were probed through various characterization techniques. The activity of the catalysts were compared with the parent ZSM-5 and MCM-41 with respect to toluene methylation and toluene disproportionation at different toluene to methanol molar feed ratios (6:1,3:1,1:1,1:3 and 1:6). The meso porous catalysts(ZM3 and AlMCM-41) were less active, whereas ZM2 with 47% meso content showed the best catalytic activity with the highest mixed xylenes production and lowest toluene disproportion(measure through benzene formation) at all the molar feed ratio. Kinetic study was carried out on ZM2, MOR/ZSM5 (composite mono porous) and HZSM-5 in a fluidized reactor at different temperatures and reaction time. Simplified power model was developed to account for toluene conversion (methylation and disproportionation) and catalyst deactivation. The activation energy, reaction rate constant and catalyst deactivation were all estimated through the kinetic modeling. For the basic catalyst, CsX was synthesized through ion exchange method, its basicity was increased by loading more Cs2O and ZrBO3 was also added to it (CsX) through mechanical mixing. The promoting effects of these additives were studied for side-chain methylation of toluene to styrene at different toluene to methanol molar feed ratio.ZrBO3/CsX increases both toluene conversion and styrene selectivity while Cs2O/CsX increases toluene conversion and reduces styrene selectivity.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	SULAIMAN, AL-KHATTAF
Committee Members:	NADHIR, AL-BAGLI and ABDULLAHI, AL-SHAMMARI
Depositing User:	Alabi Olaiya (g201002080)
Date Deposited:	07 Jul 2012 05:37
Last Modified:	01 Nov 2019 15:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138726