MANGANESE OXIDE ON ZEOLITE CATALYSTS FOR OXIDATIVE CRACKING OF NAPHTHA TO OLEFINS: EVALUATION AND KINETICS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Final Thesis FEB-2025.pdf Restricted to Repository staff only until 3 March 2026. Download (4MB)

Arabic Abstract

من المتوقع أن ينمو الإنتاج العالمي للأوليفينات مثل البروبين بمقدار 160 مليون طن في عام 2027، مدفوعًا بزيادة الطلب في مختلف الصناعات مثل البلاستيك والكيماويات والمنسوجات. ومع ذلك، فإن طرق الإنتاج التقليدية مثل التكسير التحفيزي الحراري والسوائل هي عمليات ماصة للحرارة كثيفة الاستهلاك للطاقة، مع إنتاج محدود من الأوليفينات حيث أن البنزين هو المنتج الأساسي. يمثل التكسير التأكسدي بديلاً واعداً، حيث أنه طارد للحرارة بطبيعته ويولد انبعاثات كربون أقل. توفر البيئة المعملية ظروف مناسبة من أجل البحث والتطوير مع تكاليف أقل وذلك من اجل التوصل إلى نموذج مبني على ظروف تفاعل معينة لتحديد نشاط المحفز ومقدار المنتج وذلك من أجل تطوير تكنولوجيا مستدامة وفعالة لإنتاج الأوليفينات. تبحث هذه الدراسة في تأثير أكسيد معدن المنغنيس المدعم على الزيوليتات كمحفز لتحويل النافثا الخفيفة إلى أوليفينات وذلك لتقييم الأداء تحت ظروف محكومة. تتضمن النتيجة أعلى إنتاجية من البروبين (14.69%) تم الحصول عليها عند نسبة المحفز إلى الزيت البالغة 6 و625 درجة مئوية. تستكشف هذه الدراسة أيضًا آلية التفاعل ودور الأكسجين لتسهيل التكسير التأكسدي. تم من خلال استعمال نتائج التجارب تطوير نموذج حركي بناء على فرضيات وعمل معادلات مبنية على معادلات رياضية توضح تكسير النافثا كونه مبنى على تفاعل من الدرجة الأولى .

English Abstract

Global olefin production such as propene is projected to grow by 160 million tons in 2027, driven by increasing demand in various industries such as plastics, chemicals, and textiles. However, traditional production methods like thermal and fluid catalytic cracking are energy-intensive endothermic processes, with limited olefin yields as gasoline is the primary product. Oxidative cracking presents a promising alternative, being exothermic in nature and generating lower carbon emissions. To efficiently explore this process in a laboratory setting, requiring less operation costs and initial investments, a robust kinetic model is needed. This model will help determine the optimal reaction conditions, catalyst activity, and product selectivity, paving the way for the development of a sustainable and efficient olefin production technology. This study investigates the effect of Metal oxide supported on Zeolites as catalyst to convert LSRN to olefins for example MnOx/ZSM5, MnOxZSM10 and MnOx/ZSM15 to assess the performance under controlled conditions. The finding includes highest propene yield (14.69%) obtained for MnOx/ZSM5 at catalyst to oil ratio of 6 and 625 °C. This study also explores the reaction mechanism and the role of free lattice oxygen to facilitate oxidative cracking. Based on experimental results a robust kinetic model was developed based on certain assumptions to develop empirical formulas based on equations of rate reaction equations for a first order reaction of naphtha cracking. The results suggest addition of metals to promote oxidative dehydrogenation under regeneration conditions and conducting the kinetic modelling for this step by Langmuir-Hinshelwood mechanism.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Hossain, M. Mozahar
Committee Co-Advisor:	Gambo, Yahya
Committee Members:	Al-Asiri, Hassan and Al-Harthi, Mamdouh and Abdur Razzak, Shaikh
Depositing User:	AHMED ALOLAYWI (g202007580)
Date Deposited:	03 Mar 2025 09:58
Last Modified:	03 Mar 2025 09:58
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143301