SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND APPLICATION OF BIMETALLIC-BASED NANOCOMPOSITES FOR HYDROCRACKING OF NAPHTHALENE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Taye_Damola__Shuaib_Thesis.pdf - Submitted Version Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives. Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

ملخص الرسالة الاسم الكامل: دامولا تاي شعيب عنوان الرسالة: تحضير وتوصيف مخاليط نانوية ثنائية المعادن وتطبيقاتها في التفكيك الهيدروجيني للنفثالين التخصص: كيمياء تاريخ الدرجة العلمية: مايو 2015 لقد تم تحضير مجموعتين من المواد الحافزة مكونة من معدني الروثينيوم والبلاديوم مدعمة على سطح الزيوليت. تم استخدام كميات مختلفة من جسيمات الروثينيوم والبلاديوم النانومترية. كما تم استخدام نوعين من أسطح الزيوليت وهما زيوليت واي والزيوليت المعامل بأكسيد الألمنيوم. تم توصيف المواد المحضرة عن طريق مطيافية المسح الالكتروني ومطيافية الانتقالات الالكترونية ومطيافية الذرة وتشتت اشعة اكس والاختزال الحراري المبرمج وجهاز مطياف القياس بالبلازما وغيرها. أثبتت نتائج التوصيف أن جسيمات المعادن البلورية توزعت بشكل شبه متجانس وثابت على سطح الزيوليت. هذا وقد أثبتت التجارب فاعلية هذه المواد فى التكسير الهيدروجينى فى الحالة السائلة تحت ظروف التفاعل العادية لمركبات الوقود المشتقة من البترول سواء الهيدروكربونات الأروماتية عديدة الحلقات مثل النفثالين، أو المركبات الأروماتية الغير متجانسة مثل داي بنزو ثيوفين. كما ثبت أن تكسير النفثالين يعتمد على كمية المعدن المستخدم بعلاقة خطية؛ بالإضافة إلى أن كمية ونوعية الناتج النهائي تعتمد على طبيعة سطح الزيوليت المستخدم، حيث أثبتت التجارب أن العامل الحفاز المحٌمل على الزيوليت الغير مطلي بالألومينا قد قام بتكسير النفثالين إلى عدد من المركبات (مركبات أروماتية وحيدة الحلقة وهكسان حلقي) أكبر من تلك التى تكونت فى حالة استخدام زيوليت مطلي بالألومينا بسبب زيادة الحامضية فى حالة عدم طلاء الزيوليت. إلا أنه قد أثبتت التجارب أن العوامل الحفازة المحٌملة على الزيوليت المطلى بالألومينا أكثر إنتاجاً للمركبات المشبعة بالهيدروجين (تيترالين وديكالين)، حيث أن معدل عملية الهدرجة كان أعلى بكثير من معدل التكسير أو التفكيك. جدير بالذكر أن كل العوامل الحفازة التى تم تحضيرها أظهرت ثباتاً وقابلية للاستخدام أكثر من مرة دون تأثر فاعلية الحفز، حتى فى وجود المركبات التى قد تقلل من كفاءة العامل الحفاز مثل داى بنزو ثيوفين. هذا وقد تم تحويل حوالي 88.3% من النفثالين باستخدام الروثينيوم فقط، مقارنة ب 86.4% في حالة الروثينيوم والبالاديوم؛ إلا أنه عند استخدام البالاديوم فقط، تم تحويل أقل من 20% من النفثالين وهي نسبة أعلى بقليل من تلك التى تم تحويلها فى حالة عدم طلاء الزيوليت. هذا وقد أثبتت التجارب أن فاعلية العوامل الحفازة التي تعتمد على معدنين تجاه المركبات التي تحتوي على عنصر الكبريت أفضل من تلك التي تعتمد على الروثينيوم فقط، مما يؤكد التأثير الفعال الناجم عن استخدام معدنين. وأخيراً عند تصميم عامل حافز معدني، فعال، مقاوم للمركبات التى تقلل من معدل الحفز لاستخدامه فى عمليات التكسير الهيدروجينى؛ فإنه يجب مراعاة أكثر من متغير مثل حجم مسام السطح الذي يتم تحميل العامل الحفاز عليه، كمية العامل الحفاز المستخدمة، ودرجة الحامضية.

English Abstract

Different series of bimetallic-based catalysts (RuPdECYB and RuPd-Al2O3_YD) composed of varying amounts of Ru-Pd nanoparticles supported on naked and alumina-coated Y-zeolite were developed and characterized by PXRD, SEM, TEM, EDX, ICP-OES, H2 chemisorptions and TPR experiments. The crystalline metal particles are well dispersed and stabilized on the supports. These materials proved to be versatile for the liquid-phase hydrocracking of poly-cyclic aromatic hydrocarbons (naphthalene) and S-heteroaromatics (dibenzothiophene) which are representative components of petroleum-derived fuels, under moderate reaction conditions. The effect of metal loading on conversion of naphthalene was observed to be linear and the nature of supports affects product distribution and yield. The catalysts with naked Y-Zeolite support yielded more cracking products (Monoaromatics and Cyclohexanes) than alumina-coated Y-Zeolite supported catalysts due to the more acidic nature On the contrary, the coated series of catalysts were more selective towards hydrogenation products (Tetralin and Decalins). The faster rate of hydrogenation process than cracking further confirmed the higher yield and selectivity of all the tested catalysts to Tetralin and Decalins. All the prepared catalysts were very stable and regenerable which indicate their re-usability without any appreciable loss of catalytic activity, even in the presence of catalyst’s poison-containing dibenzothiophene (DBT). A maximum conversion of 88.3 % of naphthalene was achieved on ruthenium single metal-based catalyst and 86.4 % for Ru-Pd bimetallic-based catalyst. With Pd single metal catalyst, the conversion achieved was less than 20 % which is slightly higher than what is observed for bare supports employed in this study. Nonetheless, the thio-tolerant activity was better with bimetallic catalyst than single metal Ru catalyst. This could be confirming the promotional effect of metals in a bimetallic system. The pore-size of the catalyst’s support, optimum metal loading and acidity are key factors to be considered for future designs of new, efficient and poison-resistant metal catalyst system for hydrocracking process.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	SALEH, TAWFIK A.
Committee Members:	AL-DAOUS, MOHAMMED A. and OWEIMREEN, GHASSAN A.
Depositing User:	TAYE DAMOLA SHUAIB (g201304590)
Date Deposited:	16 Jun 2015 11:14
Last Modified:	01 Nov 2019 16:29
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139659