Novel MOx/La2O3-γAl2O3 (M=Mo, V and Ga) for CO2 Assisted Oxidative Dehydrogenation of Propane to Propylene

Novel MOx/La2O3-γAl2O3 (M=Mo, V and Ga) for CO2 Assisted Oxidative Dehydrogenation of Propane to Propylene. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (MSc Thesis Dissertation)
Balogun Majid Lasisi @ MSc Thesis Final Copy.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 5 June 2021.

Download (4MB)

Arabic Abstract

تسعى هذه الدراسة إلى مقارنة الأداء الحفاز لـ MOx / γ-Al2O3 المعدّل المائع القابل للتأكسد من أجل إزالة الهدرجة المؤكسدة (ODH) من البروبان إلى البروبيلين مع وبدون ثاني أكسيد الكربون. تم تصنيع الأكسيد المختلط من اللانثانوم والألمنيوم بواسطة تقنية التساقط المشترك وتم ترسيب الموقع النشط MOx على الدعم بواسطة تقنية التشريب الرطب الأولي. تكشف نتائج امتزاز المحفز N2 ، توصيف NH3-TPD و XRD أن دمج La2O3 فوق 25٪ بالوزن يقلل من مساحة سطح المحفز BET ، حموضة السطح وشدة ذروة الانعراج المقابلة لـ γ-Al2O3 على التوالي. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر بيانات H2-TPR للمحفز المعتمد على الموليبدينوم ذروتين اختزال مميزتين تثبت أن MoO3 ينقص في مرحلتين من ومع ذلك ، انخفض المحفز القائم على الفاناديوم في مرحلة واحدة. إن متساوي الامتصاص N2 ومنحنيات توزيع حجم المسام تظهر أن مواد المحفز كانت ذات طبيعة متوسطة. تم تنفيذ ODH لتفاعل البروبان في جهاز محاكاة ارتفاع CREC عن طريق حقن البروبان مع CO2 أو بدونه كغذاء مشترك. Mo6 + → Mo4 + → Mo0 ، تم العثور على أداء المحفز المركب لـ ODH من البروبان ليكون دالة لمحتوى La2O3 للدعم. بشكل عام ، انخفض تحويل البروبان قليلاً بينما زادت انتقائية البروبيلين مع زيادة محتوى La2O3. افترض أن وجود La2O3 الأساسي يقلل من الحموضة والمواقع غير الانتقائية لـ γ-Al2O3 المسؤول عن الأكسدة العميقة للمفاعل والمنتجات على المحفز. استنادًا إلى نتائجنا ، تم تحقيق 32٪ من تحويل البروبان مع 78٪ من انتقائية البروبيلين على 10٪ MoO3 / La-lAl2O3 (1: 2) في غياب ثاني أكسيد الكربون عند 550 ℃ ، ومع ذلك ، في وجود CO2 ، 52٪ تحويل البروبان وتم الحصول على 85٪ من انتقائية البروبيلين على نفس المحفز في نفس ظروف التفاعل. تم تسجيل ملاحظة مماثلة لكل من الفاناديوم والمحفز القائم على الغاليوم.

English Abstract

This study investigates catalytic performance of a novel fluidizable La2O3 modified MOx/γ-Al2O3 for the oxidative dehydrogenation (ODH) of propane to propylene with and without CO2. The mixed oxide of lanthanum and aluminium support was synthesized by the coprecipitation technique and the active site MOx was deposited on the support by the incipient wetness impregnation technique. Results from the catalyst N2 adsorption, NH3-TPD and XRD characterization reveal that the incorporation of La2O3 above 25 wt% reduces the catalyst BET surface area, surface acidity and the diffraction peak intensities corresponding to γ-Al2O3 respectively. In addition, the H2-TPR data for the molybdenum-based catalyst shows two distinct reduction peaks establishing that the MoO3 reduces in two stages of Mo6+ → Mo4+ →Mo0, however, the vanadium-based catalyst reduced in a single stage. The N2 adsorption isotherm and the pore size distribution curves shows that the catalyst materials were mesoporous in nature. The ODH of propane reaction was carried out in the CREC riser simulator by injecting propane with or without CO2 as co-feed. The performance of the synthesized catalyst for the ODH of propane was found to be a function of the La2O3 content of the support. In general, the propane conversion declined slightly whiles the propylene selectivity increased as the La2O3 content increases. It was hypothesized that the presence of basic La2O3 reduces the acidity and the non-selective sites of γ-Al2O3 responsible for deep oxidation of reactant and products on the catalyst. Based on our results, 32% propane conversion with 78% propylene selectivity were achieved over 10% MoO3/La-γAl2O3 (1:2) in the absence of CO2 at 550 ℃, however, in the presence of CO2, 52% propane conversion and 85% propylene selectivity were obtained on the same catalyst at the same reaction conditions. A similar observation was recorded for both vanadium and gallium-based catalyst.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Chemistry
Engineering
Chemical Engineering
Divisions: College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Committee Advisor: Ba-Shammakh, Mohammed
Committee Members: Abdur Razzak, Shaikh and Saeed Alasir, Hassan and Ahmed, Shakeel
Depositing User: MAJID BALOGUN (g201707370)
Date Deposited: 07 Jun 2020 09:29
Last Modified: 07 Jun 2020 09:29
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141599