DEVELOPMENT OF SSZ-54 CATALYST FOR CATALYTIC CRACKING OF ALKANES FOR PRODUCTION OF LIGHT OLEFINS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Saheed_Adewale_Lateef.pdf - Accepted Version Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

دراسة تفصيلية لإعداد إس إس زد-54 (SSZ-54)، وهي محفز زيوليتي مكون من نمو ثنائي لمزيج جديد من اثنين من القوالب الزيوليتيه و هما إم تي تي (MTT) و تي أو إن (TON).بإستخدام خليط نوعين من القوالب الكيميائية العضوية وهما إيزو بروبيل أمين و 1،6 هكسان ديامين، و التي تمت بواسطة الأفران الحرارية وعن طريق المايكرويف التحضيري. توصيف المنتجات المحضرة باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) والمجهر الإلكتروني المجهري (SEM) وتصحيح المسح الضوئي المجهر الإلكتروني (STEM) لكشف النقاب عن تجمعات التركيبية على امتدادات حوالي 1 ميكرون وسمك حوالي 20-30 نانومتر، و لقد لوحظ بأن كمية القوالب العضوية، ووقت التوليف ودرجة الحرارة أثناء التحضير أدوات محورية في تركيب الزيوليت إس إس زد-54. وعلاوة على ذلك، لاحظنا أن القالب ذات الجزيء الأعلى و الذي هو 1،6 هكسان ديامين له تأثير أكبر على السيطرة على التحول من مرحلة التحضير. التقييم التحفيزي للزيوليت إس إس زد-54 مع تكسير الهكسان يكشف عن نشاط عالي، انتقائية جيدة للأوليفينات والحد الأدنى من البارافين. أيضا، تبين أن إس إس زد-54 يعرض أفضل أداء حفازي من أي من أطرها المكونة (إم تي تي و كذلك تي أو إن) في تقديم أفضل استقرار، أبطأ مقاومة لتكون الركربون وتحسين العائد على الأوليفينات. و من خلال التحقيق في آثار القلويات (هيدروكسيد الصوديوم + تيترا إيثايل أمونيوم هايدروكسايد) وآثار الحامض (حمض النيتريك) لعلاج و تعديل الخصائص والأداء التحفيزي للبروتون من نوع إٍ إس زد-54 الزيوليتي و الذي يكشف عن انهيار هيكلي، وتحسين الخصائص الفيزيائية والكيميائية وفي نهاية المطاف، تحسين في النشاط التحفيزي، والانتقائية إلى الأوليفينات مع حياة محفز لفترات طويلة مقارنة بالعينات الأم.السلوك التحفيزي نحو التغيير في درجة حرارة التفاعل يكشف عن انخفاض كبير في النشاط والانتقائية للأوليفين الكلي مع انخفاض درجة الحرارة. وتظهر بيانات الانتقائية زيادة في انتقائية الإيثيلين مع زيادة درجة الحرارة وزيادة البروبيلين عند درجات حرارة تفاعل أقل. وبالنظر إلى أساليب تحضير العينات، فإن التوليف بمساعدة التسخين بواسطة المايكرويف يوفر طريقا أسرع من طريقة التحضير الحراري. كذلك، تظهر العينات المصنعة بمساعدة المايكرويف أنشطة أفضل من العينات المنتجة بواسطة الفرن الحراري بسبب خصائص هيكلية وحموضة أفضل. وبالإضافة إلى ذلك، تم إثبات شكل انتقائية الزيوليت إس إس زد-54 إلى الأوليفينات بشكل أساسي بسبب الهيكلة المسامية الفريدة من نوعها بالإضافة لتعديل الإنتقائية لمركبات البنزين و التلوين و الإكزايلين على محفز إس إس زد-54 و التي تم حصرها و تقليلها تصغيرها إلى أقل من 1% على مدار 10 ساعات من التفاعل في جميع العينات.

English Abstract

A detailed study of the preparation of SSZ-54, an intergrowth of MTT and TON frameworks using a novel mixture of two templates; isopropyl amine (IPA) and 1,6-hexane diamine (DAH), was carried out with hydrothermal and microwave reactors. The characterization of the products done using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and aberration-corrected scanning transmission electron microscopy (Cs-corrected STEM) unveil assemblies of needles with spans of about 1 micron and 20-30 nm in thickness, confirms the formation of SSZ-54. The amount of the structure directing agents, synthesis time and temperature were pivotal in the synthesis of SSZ-54 zeolite. Furthermore, we observed that the higher molecular weighted molecule (DAH) has more influence on the control of the metamorphosis of the SSZ-54 phase. Catalytic evaluation of SSZ-54 zeolite with cracking of n-hexane reveals high activity, good selectivity to olefins and minimal paraffin. Also, SSZ-54 displays better catalytic performance than either of its component frameworks (MTT and TON frameworks) in offering better stability, slower resistance to coking and improved yield to olefins. Investigation of the effects of alkali (NaOH + TEAOH) and acid (nitric acid) treatments on the properties and catalytic performance of proton-type SSZ-54 zeolite reveals no structural collapse, improvement in physicochemical properties and ultimately, better catalytic activity, selectivity to olefins with prolonged catalyst life than the parent samples. Catalytic behavior towards change in reaction temperature reveals considerable drop in activity and overall olefin selectivity as temperature drops. Selectivity data shows increase in ethylene selectivity as temperature increases and more propylene at lower reaction temperatures. Considering the methods of sample synthesis, microwave-assisted synthesis offers faster route than hydrothermal method. Also, microwave- assisted synthesized samples show better activities than hydrothermally-produced samples because of better structural and acidity characteristics. In addition, the shape selective property of SZZ-54 zeolite to mainly olefins owing to its unique innate pore structure was demonstrated as the selectivity to BTX on SSZ-54 was minimized to ca. 1 % over 10 h time on stream in all the samples.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Muraza, Oki
Committee Members:	Hossain, Mozahar and Sheikh, Abdur-Razzak
Depositing User:	SAHEED LATEEF (g201406180)
Date Deposited:	11 Jun 2017 08:46
Last Modified:	31 Dec 2020 09:17
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140322