THE INVESTIGATIONS ON THE MODIFIED Y-ZEOLITE BASED FCC CATALYST: EFFECT OF ZEOLITE TO MATRIX RATIO

THE INVESTIGATIONS ON THE MODIFIED Y-ZEOLITE BASED FCC CATALYST: EFFECT OF ZEOLITE TO MATRIX RATIO. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Adeel Ahmad Thesis draft.pdf
Restricted to Repository staff only until 6 January 2022.

Download (1MB)

Arabic Abstract

استخدمت مجموعة واسعة من العمليات والتفاعلات في الصناعة الزيوليت وكذلك المناخل الجزيئية البلورية ذات الصلة بسبب هيكلها الصغير الذي يسهل اختراقه وانتقائية الشكل والقدرة على التبادل الأيوني والحموضة القوية. يعيق صغر حجم التجاويف والقنوات الضيقة داخل Y-zeolite تطبيقاتها العملية ، وبالتالي ، تم إجراء العديد من الدراسات لاستيعاب نقل الجزيئات الثقيلة في المسام الصغير. تركز هذه الدراسة على توليد اللزوجة المتوسطة داخل Y-zeolite ، عن طريق المعالجة اللاحقة لـ Y-Zeolite التجارية باستخدام قالب سيتيل ترايميثيل الأمونيوم الحمضي والقاعدة والعضوية (CTAB). تم استخدام زيوليت Y المعدلة لتحضير محفزات التكسير التحفيزي المائع. تتكون محفزات التكسير التحفيزي المائع من مصفوفة Y- زيوليت معدلة وغير متبلورة. كانت المصفوفة مكونة من سيليكا-ألومينا غير متبلورة ، كاولين ، وسيليكا سول الموثق. تم تبخير محفزات التكسير التحفيزي المائي عند 750 درجة مئوية لمدة 5 ساعات لقياس الاستقرار الحراري المائي. تم حساب تقييم أداء المحفزات عند 550 درجة مئوية لمعرفة محصول البنزين و LCO و HCO وفحم الكوك. تم استخدام زيت الغاز الفراغي (VGO) كغذاء لاختبار محفز التكسير التحفيزي المائع في وحدة اختبار النشاط الجزئي ذات القاعدة الثابتة (MAT). تم تحضير سلسلة من خمسة محفزات التكسير التحفيزي المائع باستخدام زيوليت Y فائق الثبات مع نسبة زيوليت إلى مادة أساس تتراوح من 18 إلى 50 ، للحصول على محفز أساسي للمقارنة مع محفز التكسير التحفيزي المائع القائم على Y- زيوليت. تمت دراسة تأثير نسبة الزيوليت إلى مادة الأساس على إنتاجية المنتج (٪) من تكسير VGO. تم وصف محفزات Y-zeolite المعدلة ومحفزات FCC كمركبة باستخدام XRD و N2 متساوي حرارة الامتزاز و ICP و NH3-TPD و SEM لقياس خواصها الفيزيائية والكيميائية. تم إجراء مقارنة بين محفزات التكسير التحفيزي المائع المعتمد على Y- زيوليت مع محفز FCC المعتمد على USY للزيوليت إلى نسبة المصفوفة 18. تعطي محفزات التكسير التحفيزي المائع المعتمد على Y- زيوليت تحسينًا كبيرًا في انتقائية المنتج مقارنة بمحفز FCC المعتمد على USY بسبب قيود الانتشار المنخفضة للمواد المتفاعلة وكذلك المنتجات. كان الاختلاف النسبي في انتقائية البنزين لمحفزات التكسير التحفيزي المائع المعتمد على Y- زيوليت (St-MY02 & St-MY03) + 3.4٪ و + 1.7٪ على التوالي ، بينما لوحظ -14.4٪ و -1.4٪ على أنهما فرق نسبي لانتقائية فحم الكوك بالمقارنة مع المحفز الأساسي (St-Y01).

English Abstract

A wide range of processes and reactions in the industry have utilized zeolites as well as relevant crystalline molecular sieves due to their microporous structure, shape selectivity, ion exchange capability, and strong acidity. The small size of cavities and narrow channels inside Y-zeolite impedes their practical applications, and therefore, several studies have been conducted to accommodate the transportation of heavy molecules in the micropore. This study focuses on the generation of mesoporosity inside Y-zeolite, by post-treatment of commercial Y-Zeolite with acid, base, and organic template cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). Modified Y-zeolites were used for the preparation of FCC catalysts. FCC catalysts consisted of a modified Y-zeolite and amorphous matrix. The matrix was composed of amorphous silica-alumina, kaolin, and silica sol binder. The FCC catalysts were steamed at 750 °C for 5hr to measure the hydrothermal stability. Performance evaluation of the catalysts was calculated at 550 °C to see the yield of gasoline, LCO, HCO, and coke. Vacuum gas oil (VGO) was used as feed for testing of FCC catalyst in fixed bed micro activity test (MAT) unit. A series of five FCC catalysts using Ultra-stable Y-zeolite was prepared with Zeolite to matrix ratio varying from 18 to 50, to obtain a base catalyst for comparison with modified Y-zeolite-based FCC catalyst. The effect of Zeolite to matrix ratio on product yield (%) from VGO cracking has been studied. Modified Y-zeolite and as-synthesized FCC catalysts were characterized by using XRD, N2 adsorption isotherm, ICP, NH3-TPD and SEM analysis to measure their physical and chemical properties. A comparison of modified Y-zeolite based FCC catalysts with USY based FCC catalyst for zeolite to matrix ratio of 18 has been carried out. Modified Y-zeolite based FCC catalysts gives significant enhancement in product selectivity as compared to USY based FCC catalyst due to reduced diffusion limitations of reactants as well as products. The relative difference in gasoline selectivity of modified Y-zeolite based FCC catalysts (St-MY02 & St-MY03) was +3.4% and +1.7% respectively, whereas -14.4% and -1.4% was noted as a relative difference of coke selectivity as compared to the base catalyst (St-Y01).

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Chemical Engineering
Department: College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Committee Advisor: Al-Shammari, Abdallah A.
Committee Members: Al-Asiri, Hassan and Hossain, Mohammad Mozahar and Abdur Razzak, Shaikh
Depositing User: ADEEL AHMAD (g201708450)
Date Deposited: 07 Jan 2021 12:01
Last Modified: 07 Jan 2021 12:01
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141794