AROMATIZATION OF LIGHT NAPHTHA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_Thesis Mohammed EL-Louh.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

تعتبر المركبات العطرية من أهم المركبات الكيميائية التي تدخل في بعض الصناعات الكيميائية. تمت دراسة تحويل المركبات الهيدروكربونية الخفيفة (C5-C6) إلى مركبات عطرية بواسط فحص كمية مئوية واحدة من البلاتنيوم والمحفز الزيولايت (نسبة السليكا إلى الألومينا 30) إضافةً إلى بعض المعادنM . تم تحضير المحفز ثلاثي التركيب Pt-M/ZSM-5 باستخدام عملية التشريب. في حين تم فحص العوامل المؤثرة على عملية تعطير المركبات الهيدروكربونية الخفيفة عند درجة حرارة 550C° و ضغط جوي 1atm باستحدام مفاعل مستمر التدفق. عند مقارنة المحفزين Pt/ZSM-5 و الزيولايت وُجدَ أن المحفز Pt/ZSM-5 ينتج مايقارب 37% من المواد العطرية بينما المحفز الزيولايت ينتج مانسبته 32% وفي الجهة المقابلة وُجدَ أن المحفز الثلاثي Pt-Ga/ZSM-5 ينتج كمية قدرها 60%، في حين وُجدَ أن المحفز Mo-Zn/ZSM-5 ينتج 62% من المركبات العطرية. يعزى سبب هذه الزيادة في المواد العطرية إلى عاملين مؤثرين هما الوسط الحمضي و عملية إزالة الهيدروجبن، إذ إنّ المحفز الزيولايت يحتوي على الوسط الحمضي ، والمعادن المضافة على المحفزالزيولايت تساعد على إزالة الهيدروجين بشكل أكبر. فعلى سبيل المثال نشاهد أن المعادن المرتبطة بكلٍ من (Pt , Mo) فعّالان في تحويل المركبات الهيدروكربونية الخفيفة (الألكانات) إلى ألكينات التي بدورها تتحول إلى مركبات عطرية باستخدام تفاعلات ثنائية إضافية مثل التكسير، التكوين و ثنائية التكوين. بالإضافة الى ما تم قد تم ذكره آنفاً فقد تم استخدام عدة طرق لوصف سلوك هذه المحفزات بواسطة عدة وسائل علمية مثل (XRD, BET, NH3-TPD, SEM) . علاوة على ماسبق فقد تمت دراسة الثبات التفاعلي لبعض المحفزات الناجحة في تكوين المركبات العطرية بنسبة كبيرة. تعتبر نسبة السليكا إلى الألومينا عامل مهم جدًا في تحويل و انتاج المواد العطرية حيث تم الوصول إلى علاقات مؤثرة. تؤثر نسبة زيادة نسبة السليكا إلى الألومينا على درجة الحموضة عكسيا حيث أن زيادة النسبة تقل درجة الحموضة وبالتالي يقل إنتاج المواد العطرية. حقق المحفز الزيولايت الذي يحتوي مانسبته 30 من نسبة السليكا إلى الألومينا أعلى إنتاجية في المركبات العطرية.

English Abstract

The aromatization of light paraffinic naphtha (C5-C6) was investigated over 1.0 wt. % Pt-M/ZSM-5 (MFI) [Si/2Al=30] and 2 wt. % Mo-M/ZSM-5[Si/2Al=30] (modifier M= 1 wt. % Zn, 2 wt. % of Fe, Ce, La, and Ga) tri-composited catalysts prepared using wet-impregnation method. The effects of (Pt , Mo) and modifier M on light naphtha conversion, yields and selectivity towards aromatics (benzene, toluene, xylenes, C9+ aromatics) were studied using fixed-bed flow-type reactor at 550 oC, atmospheric pressure, and WHSV: 1 h-1. The catalytic performances of Pt/ZSM-5 and Pt-M/ZSM-5 catalysts were compared with the conventional ZSM-5 catalyst. While the yield of total aromatics over Pt/ZSM-5 di-composited catalyst compared with the ZSM-5 sole catalyst was slightly increased from 32 wt. % to 37 wt. % and for Mo/ZSM-5 enhanced in a similar manner from 32 wt. % to 42 wt. %. The value for Pt-Ga/ZSM-5 tri-composited catalyst was significantly improved to 60 wt. % and for Mo-Ga/ZSM-5, Mo-Zn/ZSM-5 around 62 wt. %. The higher selectivity towards aromatics is due to the dehydrogenation activity of M added species. The species associated with platinum and molybdenum is effective in the conversion of light paraffinic naphtha to the olefins, which later converted into aromatics by secondary reactions: cracking, isomerization and dimerization. Different characterization techniques are used to describe the nature and the behavior of the samples such as XRD, BET, NH3-TPD and SEM. The Pt-Ga/ZSM-5 and Mo-Zn/ZSM-5 tri-composited catalyst also showed a good stability toward the selective production of aromatics. Furthermore, the effect of SiO2/Al2O3 of ZSM-5 (MFI) of light alkanes conversion to aromatics is studied. Relationships are attainable between the light naphtha conversion and aromatics yield, as the conversion relies on SiO2/Al2O3 ratio of MFI zeolite. Varying SiO2/Al2O3 ratio affects the acidity of the MFI zeolite and hence the production of aromatics. MFI zeolite with SiO2/Al2O3 30 zeolites attained the high yield of aromatics 59 wt. %.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering Research > Refining Research > Petrochemicals
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Alasiri, Hassan
Committee Members:	Qureshi, Ziyauddin and Hossain, Mohammad
Depositing User:	MOHAMMAD EL LOUH (g201264800)
Date Deposited:	16 Jan 2020 11:28
Last Modified:	31 Dec 2020 09:05
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141380