سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

سنتز نانوکاتالیست NiMo/F-Al2O3 به ­روش تلقیح و اصلاح ­شده با فلوئور جهت استفاده در گوگردزدایی از سوخت­ های هیدروکربنی

نویسندگان
میترا ابراهیمی نژاد
محمد حقیقی
دانشکده مهندسی شیمی ،دانشگاه صنعتی سهند،تبریز،ایران
چکیده
در این تحقیق، نانوکاتالیست­ NiMo/F-Al2O3 به ­روش تلقیح و با غلظت ­های متفاوت فلوئور برای حذف تیوفن از سوخت­ های هیدروکربنی سنتز شد. خواص فیزیکی- شیمیایی نانوکاتالیست­ های سنتزی توسط روش­ های آنالیز دستگاهی XRD، FESEM، BET و FTIR مورد بررسی قرار گرفت. نانوکاتالیست حاوی مقدار بهینه فلوئور (1 درصد وزنی) خواص ساختاری و سطحی مطلوب ­تری نسبت به نانوکاتالیست بدون فلوئور از خود نشان­ داد. افزایش فلوئور باعث افزایش سطح ویژه نانوکاتالیست و کاهش اندازه ذرات نانوکاتالیست شد. ارزیابی عملکرد نانوکاتالیست­ های سنتزی نشان ­دهنده قابلیت کاهش تیوفن از سوخت­ های هیدروکربنی به کمتر از ppm100 است. این امر به ­دلیل سطح مخصوص و خواص منحصر به فرد ساختاری این نانوکاتالیست است.

تازه های تحقیق

افزایش فلوئور به مقدار بهینه به نانوکاتالیست باعث افزایش میزان فاز فعال روی سطح نانوکاتالیست می­شود. با توجه به نتایج حاصل از آنالیز FESEM، می­توان این نتیجه را گرفت که اضافه­کردن فلوئور تا 1 درصد وزنی به نانوکاتالیست NiMo/F-Al2O3 باعث کاهش اندازه دانه­ها و یکنواخت­شدن توزیع ذرات روی سطح پایه می­شود. همچنین، با استفاده از آنالیز BET، این نتیجه استنباط شد که اضافه­کردن فلوئور تا 1 درصد وزنی باعث افزایش سطح نانوکاتالیست می­شود که این نتیجه می­تواند به­علت کاهش اندازه دانه­ها باشد که در قسمت آنالیز FESEM به­اثبات رسید. نتایج حاصل از آنالیز FTIR بیانگر این نکته است که در اثر افزودن میزان بهینه تقویت­کننده فلوئور به نانوکاتالیست، قدرت اسیدی آن افزایش می­یابد. درنهایت نتایج حاصل از بررسی فعالیت نانوکاتالیست­های تهیه­شده نشان­دهنده این است که توسط این نانوکاتالیست می­توان میزان تیوفن (شاخص ترکیبات گوگرددار) در محصول نهایی را به کمتر از مقدار ppm 100 کاهش داد. سطح ویژه بالا، افزایش توزیع و پراکندگی فاز        فعال، ایجاد سایت­های فعال جدید و افزایش اسیدیته نانوکاتالیست­های سنتزی منجر به افزایش جذب سطحی و نیز          افزایش فعالیت کاتالیستی شده است. آنچه که به­عنوان یک نتیجه­گیری کلی از آنالیز­های انجام­گرفته روی نانوکاتالیست­های سنتزی NiMo/F-Al2O3 می­توان استنباط کرد این است که اگر فلوئور به مقدار بهینه 1 درصد وزنی به نانوکاتالیست­های           NiMo/F-Al2O3 فرایند هیدرودی­سولفوریزاسیون افزوده شود، باعث بهبود خواص ساختاری و سطحی آن­ها می­شود. درنتیجه فعالیت نانوکاتالیست­های مورد نظر در فرایند گوگردزدایی با هیدروژن افزایش می­یابد.

 

کلیدواژه‌ها
NiMo/Al2O3
گوگردزدایی
فلوئور
خواص ساختاری

عنوان مقاله English

Synthesize of NiMo/F-Al2O3 Nanocatalyst using Fluorine-Modified Impregnation Method for Desulfurization of Hydrocarbon Fuels

نویسندگان English

Mitra Ebrahiminejad
Mohammad Haghighi
Faculty of Chemical Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده English

In this research, NiMo/F-Al2O3 nanocatalysts were synthesized using impregnation method and modified with different fluorine contents. The synthesized nanocatalysts were examined toward hydrodesulphurization of thiophene. The physicochemical properties of nanocatalysts were assessed by XRD, FESEM, BET and FTIR analyses. Structural and surface properties of nanocatalyst with optimum fluorine contents (1 wt.%) were more favorable than of fluorine-free nanocatalyst. Results show that the surface area of the samples was increased with addition of fluorine, while the catalyst particle size was reduced. Activity of nanocatalysts in the conversion of thiophene showed that the amount of sulphur in final solution was reduced down to 100 ppm. The increasing in activity could be addressed by increasing surface area and excellent structural properties of these nanocatalysts.

کلیدواژه‌ها English

NiMo/Al2O3
Hydrodesulfurization
Fluorine
Structural properties.
1.   Lauritsen, J. V., “Atomic-Scale Study of a Hydrodesulfurization Model Catalyst,” PhD Thesis, Department of Physics and Astronomy, University of Aarhus, 2002.
2.   Saih, Y. and Segawa, K., “Catalytic Activity of CoMo catalysts Supported on Boron-Modified Alumina for the Hydrodesulphurization of Dibenzothiophene and 4,6-Dimethyldibenzothiophene,” Appl. Catal., A, 353, pp. 258-265, 2009.
3.   Shu, Y. and Oyama, S. T., “Synthesis, Characterization, and Hydrotreating Activity of Carbon-Supported Transition Metal Phosphides,” Carbon, 43, pp. 1517-1532, 2005.
4.   Usman, Kubota, T., Araki, Y., Ishida, K., and Okamoto, Y., “The Effect of Boron Addition on the Hydrodesulfurization Activity of MoS2/Al2O3 and Co–MoS2/Al2O3 Catalysts,” J. Catal., 227, pp. 523-529, 2004.
5.   Galindo, I. R. and de los Reyes, J. A., “Effect of alumina–Titania Supports on the Activity of Pd, Pt and Bimetallic Pd–Pt Catalysts for Hydrorefining Applications,” Fuel Process. Technol., 88, pp. 859-863, 2007.
6.   Kim, H., Lee, J. J., and Moon, S. H., “Hydrodesulfurization of Dibenzothiophene Compounds using Fluorinated NiMo/Al2O3 Catalysts,” Appl. Catal., B, 44, pp. 287-299, 2003.
7.   Torres-Mancera, P., Ramírez, J., Cuevas, R., Gutiérrez-Alejandre, A., Murrieta, F., and Luna, R., “Hydrodesulfurization of 4,6-DMDBT on NiMo and CoMo Catalysts Supported on B2O3-Al2O3,” Catal. Today, 107-108, pp. 551-558, 2005.
8.   Escalona, N., Ojeda, J., Palacios, J. M., Yates, M., Fierro, J. L. G., Agudo, A. L., and Gil-Llambías, F. J., “Promotion of Re/Al2O3 and Re/C Catalysts by Ni Sulfide in the HDS and HDN of Gas oil: Effects of Ni Loading and Support,” Appl. Catal., A, 319, pp. 218-229, 2007.
9.   Ding, L., Zhang, Z., Zheng, Y., Ring, Z., and Chen, J., “Effect of Fluorine and Boron Modification on the HDS, HDN and HDA Activity of Hydrotreating Catalysts,” Appl. Catal., A, 301, pp. 241-250, 2006.
10. Guichard, B., Roy-Auberger, M., Devers, E., Legens, C., and Raybaud, P., “Aging of Co(Ni)MoP/Al2O3 Catalysts in Working State,” Catal. Today, 130, pp. 97-108, 2008.
11. Lee, J. J., Kim, H., Koh, J. H., Jo, A., and Moon, S. H., “Performance of Fluorine-Added CoMoS/Al2O3 Prepared by Sonochemical and Chemical Vapor Deposition Methods in the Hydrodesulfurization of Dibenzothiophene and 4,6-Dimethyldibenzothiophene,” Appl. Catal., B, 61, pp. 274-280, 2005.
12. Sun, M., Nicosia, D., and Prins, R., “The Effects of Fluorine, Phosphate and Chelating agents on Hydrotreating Catalysts and Catalysis,” Catal. Today, 86, pp. 173-189, 2003.
13. Zhou, T. N., Yin, H. L., Liu, Y. Q., Han, S. N., Chai, Y. M., and Liu, C. G., “Effect of Phosphorus Content on the Active Phase Structure of NiMoP/Al2O3 Catalyst,” J. Fuel Chem. Tech., 38, pp. 69-74, 2010.
14. Contreras, C. A., Sugita, S., and Ramos, E., “Preparation of Sodium Aluminate From Basic Aluminium Sulfate,” J. Mat., 2, pp. 1-13, 2006.
15. Stuart, B. H., Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2004.
16. Povarennykh, A. S., “The Use of Infrared Spectra for the Determination of Minerals,” Am. Mineral., 63, pp. 956-959, 1978.
17. Nakamoto, K., Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, John Wiley & Sons, New York, 1986.
18. Coates, J., Interpretation of Infrared Spectra, A Practical Approach, John Wiley & Sons, Chichester, 2000.
 
 
سوخت و احتراق
دوره 5، شماره 2 - شماره پیاپی 10
10
تابستان 1391
صفحه 46-57