HZSM-5 destekli katalizörler ile metanın aromatizasyonu reaksiyonu
Özet
Bu çalışmada ZSM-5 destekli molibden ve renyum katalizörler üzerinde ve oksijensiz ortamda metanın aromatizasyonu reaksiyonu araştırılmıştır. Katalizörlerin deaktivasyondan en az etkilendiği koşullarda (düşük metan kısmi basıncı, yüksek akış hızı) elde edilen aktivite, gerçek aktivitedir ve katalizörler bu koşullar altında incelendiklerinde, seçici yüzey dealüminasyonu ile katalizörün aktivitesinin azaldığı gözlemlenmiştir. Bunun nedeni dış yüzey dealüminasyonu sonucunda katalizörün aktif merkez sayısının azalmasıdır. Yüzeydeki aktif merkezlerin eliminasyonu, gözenek ağızlarının tıkanmasına neden olan yüksek aromatik bileşiklerin oluşumunu kısıtladığından, yüzey dealüminasyonu sonucunda katalizörün kararlılığı artmıştır. CaC2 ile ön işlem sonucu elde edilen düşük indüksiyon ve tmaks süreleri, CaC2 ile işlemin katalizörü reaksiyon öncesi karbürize ettiğinin göstergesidir. CaC2 ile hazırlanan örnek ile elde edilen yüksek aktivitenin, (MoO2)2+/(Mo2O5)2+ ile CaC2’ün seçimli reaksiyonu sonucunda zeolitin iskelet yapısında daha iyi dağılmış Mo2C’ün oluşumundan kaynaklandığı düşünülmektedir. Hangi yöntem ile karbürize edildiğine bağlı olmaksızın tüm örnekler, benzer şekilde deaktive olmuştur. ZSM-5’in dış yüzey asit merkezi başına düşen maksimum reaksiyon hızları zeolitin dış yüzey alanı ile doğrusal olarak artmıştır. Bu durum, ZSM-5 morfolojisine bağlı olarak değişen kütle taşınım sınırlamalarının katalitik performans üzerinde önemli bir etkisi bulunduğunu göstermiştir. Asit merkez içeren hidrojen formundaki Re/Mo-ZSM-5 katalizörlerine oranla kalsiyum formundaki Re/Mo-ZSM-5 katalizörleri ile çok daha düşük aktivite değerleri elde edilmiştir. Kalsiyum formundaki ZSM-5 örneğinde C2 bileşenlerinin aromatizasyonunu gerçekleştirebilecek asit merkezler bulunmamaktadır. Metanın aromatizayonu reaksiyonunda yüksek aktivitede bir katalizör hazırlanabilmesi için ZSM-5’in yeterli miktarda asit merkezlere de sahip olması gerektiği belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Aromatizasyon, metan, molibden, renyum, ZSM-5, aktivite.
Tam Metin: PDF