عنوان پایان‌نامه
بررسی اثرات آلومینیوم زدایی زئولیت Y به منظور دستیابی به زئولیت فوق پایدار Y
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 734;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 37371
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۸۶
- دانشجو
- امین بازیاری
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- فرایند کراکینگ کاتالیزوری سیال (FCC) که هدف آن تبدیل خوراک کم ارزش با نقطه جوش بالا به محصولات با ارزش با نقطه جوش پایین تر است نقش مهمی را به عنوان واحد تولیدکننده ی بنزین هر پالایشگاهی بازی می‌کند. این فرایند و کاتالیزورهای آن به منظور بیشینه کردن تولید اولفین‌های سبک، برای استفاده پتروشیمی، و بالا بردن بازده بنزین مرتباً توسعه داده می‌شوند. زئولیت Y به عنوان یکی از اجزای اصلی سازنده کاتالیست FCC به شمار می-رود که قسمت عمده کارایی کاتالیست را بر عهده دارد. راکتور و احیا کننده واحد FCC در دماهای بالایی کار می کنند. هر چه نسبت Si/Al چارچوب زئولیتY بیشتر باشد چارچوب زئولیت در برابر این شرایط سخت مقاوم تر خواهد بود. از آنجا که سنتز این زئولیت مصنوعی محدود به نسبت اتمی Si/Al چارچوبی زیر 3 است روش هایی برای بهبود نسبت Si/Al چارچوب زئولیت گسترش یافته است که شامل فراوری های هیدروترمال، شیمیایی و ترکیب این دو روش می باشند. از این بین، فراوری های هیدروترمال بیشترین استفاده صنعتی را پیدا کرده است. در این تحقیق اثر متغیر های عملیاتی فراوری هیدروترمال یعنی دما، زمان و فشار جزئی بخار آب بر آلومینیوم زدایی چارچوب دو نوع زئولیت Y با نسبت های Si/Al مختلف، بررسی شد و سپس تغییرات ساختاری منتج شده به وسیله آنالیزهای XRD و BET تعیین گردید. برای زئولیت با نسبت Si/Al کمتر، آلومینیوم زدایی هیدروترمال موفقیت آمیز نبود. برای زئولیت با نسبت Si/Al بزرگتر آلومینیوم زدایی هیدروترمال موفقیت آمیز بوده، با افزایش متغیرهای عملیاتی در محدوده آزمایش شده آلومینیوم زدایی از چارچوب زئولیت بیشتر شد اما تخریب ساختاری نیز بیشتر گردید. تغییر در تعداد و قدرت سایت های اسیدی در اثر شرایط هیدروترمال به وسیله آنالیز NH3-TPD تعیین شد. برای نمونههای آلومینیوم زدایی شده (USY) تعداد سایت های اسیدی کاهش یافته اما قدرت آن ها افزایش یافت. تست کراکینگ هیدروکربن 1،3،5تری ایزوپروپیل بنزن بر روی زئولیت های آلومینیوم زدایی شده و آلومینیوم زدایی نشده نشان داد که آلومینیوم زدایی از چارچوب زئولیت موجب می شود فعالیت زئولیت در زمان های طولانی پس از شروع واکنش بیشتر حفظ شود هر چند در زمانهای نخستین فعالیت کاتالیست آلومینیوم زدایی نشده بیشتر بود. در نهایت میزان و نوع کک تشکیل شده بر نمونه های آلومینیوم زدایی شده و نشده به کمک آنالیز TPO مقایسه گردید. نمونه ی آلومینیوم زدایی نشده کک بیشتر اما سبک تری نسبت به نمونه های آلومینیوم زدایی شده داشت.
- Abstract
- Fluid catalytic cracking (FCC) unit that its objective is to convert low value, high boiling point feedstocks into more valuable products of lower boiling point ranges, plays an important role as gasoline producing uint in most oil refineries. This process and its catalysts are developed repeatedly in order to maximize the production of light olefins for petrochemical useage while maintaining high gasoline yield. Y zeolite is the active and the key component of FCC catalysts which provide the major part of the surface area and the active sites for catalytic cracking. Riser and regenerator of FCC unit operate at high temperatures. The higher the Si/Al ratio of the Y zeolite framework the more stable the zeolite framework is against these severe conditions. Since direct synthesis of this synthetic zeolite is restricted to framework Si/Al atomic ratio of less than 3, some techniques have developed to modify its Si/Al ratio that include hydrothermal treatment, chemical treatments and combination of these methods. Among these techniques, hydrothermal treatment has received most industrial attention. In this study, the effects of operational variables of hydrothermal treatment, i.e. time, tempetature and partial pressure of water vapour, on dealumination of two Y zeolites with different initial Si/Al ratios were investigated. Afterwards, the changes occured in their structure were determined by using XRD and BET analyses. For Y zeolite with lower Si/Al ratio, hydrothermal dealumination was not successful and the zeolite lost most of its crystallinity. For the hydrothermal conditions examined, dealumination of Y zeolite with higher Si/Al ratio was successful and with increasing operational variables, dealumination of the zeolite framework increased. However, structure breakdown increased too. Changes in amount and strength of acid sites were investigated by using NH3-TPD technique. For dealuminated samples the amount of acid sites decreased but their strength increased. The results of activity measurments in catalytic conversion of 1,3,5 TIPB hydrocarbon revealed that dealuminated samples maintained their activity at a higher extent at longer times of stream, however, the precursor catalyst indicated higher activity initially. Finally the amount and types of cokes formed on the catalysts were analysed using TPO technique. Compared to dealuminated samples, parent catalyst had higher amount of coke. However the cokes formed on dealuminated catalysts were heavier.
