ساخت نانوکاتالیست sapo-34 با حفرات مزو برای تولید گزینشپذیر اولفین های سبک از متانول در یک راکتور بستر سیال

فرآیندهای تبدیل متانول به اولفین ها، بخاطر بازار مصرف اتیلن و پروپیلن و استفاده از مواد اولیه غیر نفتی مورد توجه قرار گرفته اند. کاتالیست های استفاده شده در این فرآیند، انواع مختلف زئولیت ها با خاصیت اسیدی و شکل انتخابی هستند که از بین آنها، sapo-34 با ساختارcha بهترین نتایج را بدست داد. در تحقیق حاضر کاتالیست های sapo-34 بروش آب گرمایی و با بکارگیری قالب تترااتیل آمونیوم هیدروکساید سنتز گردیدند. برای بررسی تاثیر پارامترهای مهم سنتز از جمله زمان کریستالیزاسیون بروش آب گرمایی (18-6 ساعت)، زمان پیرسازی بروش ریز امواج (60-0 دقیقه) و زمان پیرسازی بروش فراصوت (30-0 دقیقه) بر روی میزان بلورینگی و عملکرد کاتالیست ها در فرآیند mto از روش طراحی box-behnken استفاده گردید. نتایج در مقایسه با کاتالیست سنتز شده بروش آب گرمایی معمولی نشان دهنده ی این است که نه تنها بکارگیری ریز امواج و فراصوت در سنتز sapo-34 در ابعاد نانو موثر بوده، بلکه بکارگیری همزمان این دو روش نیز سبب بهبود و افزایش سطح ویژه کل، کاهش قطر حفرات و اندازه بلور، و بهبود بازده ی تولید اولفین های سبک (c2-c4) و پایداری کاتالیست ها می گردد. مطابق با نتایج آنالیز anova، زمان آب گرمایی موثرترین عامل بر روی بلورینگی و بازده ی تولید اولفین های سبک می باشد. همچنین در مقادیر میانی زمان پیرسازی بروش فراصوت و حد بالایی زمان آب گرمایی و زمان پیر سازی بروش ریزامواج، بیشترین مقادیر بلورینگی و بازده ی تولید پروپیلن مشاهده می گردد. در حالیکه حد میانی زمان پیر سازی بروش ریز امواج و حد بالایی سایر متغیرها موجب بیشینه شدن بازده ی اتیلن می شود. درادامه ی تحقیق، با بکارگیری شرایط بهینه سنتز، کاتالیست های sapo-34با حفرات مزو با استفاده از قالبهای c19h42brn (ctab) و c22h50clno3si (tpoac) تهیه گردیدند. نتایج در مقایسه با کاتالیست سنتز شده بدون حضور سورفکتانت (s34-15) نشان دهنده ی این است که نه تنها حضور tpoac و ctab در سنتز sapo-34 موثر بوده بلکه بکارگیری همزمان این دو علاوه بر افزایش سطح کل و حجم کل حفرات کاتالیست های سنتز شده، سبب افزایش مساحت سطح خارجی و همچنین حجم حفرات مزو و کاهش قطر حفرات کاتالیست های سنتز شده نیز گردیده است. این امر نشان دهنده ی اثر توام و موثر این دو سورفکتانت برای سنتز کاتالیست sapo-34 در ابعاد نانو می باشد. هر دو سورفکتانت تاثیر مثبتی بر روی گزینش پذیری اولفین های سبک در فرآیند mto داشته، اما در این بین کاتالیست سنتز شده با ctab با نسبت 10 درصد نسبت به سیلیس (s34-c-1) عملکرد بهتری را از خود نسبت به کاتالیست سنتز شده با tpoac با نسبت 15 درصد (s34-t-3) نشان داد. کاتالیست تهیه شده با ترکیب سورفکتانت ها با نسبت مولی (7/8 نسبت به si) علاوه بر حفظ پایداری خود در مدت زمان مشابه با کاتالیست s34-t-3، گزینش پذیری بالاتری را نسبت به این کاتالیست و قابلیت رقابت با کاتالیست s34-c-1 از خود نشان داده است. برای بررسی تاثیر پارامترهای مهم مورد نظر در راکتور بستر سیال از جمله دمای واکنش (°c 500-350)، نسبت سرعت به حداقل سرعت سیالیت (3-1) و نسبت وزنی متانول در خوراک (75/0-25/0) بر روی عملکرد کاتالیست ها در فرآیند mto نیز از روش طراحی box-behnken استفاده گردید. بیشینه بازده ی تولید اولفین های سبک در راکتور بستر سیال، در حد میانی دمای واکنش (°c 425) و نسبت سرعت به حداقل سرعت سیالیت (2) و حداقل میزان نسبت وزنی متانول در خوراک (25/0) قابل دستیابی است. در شرایط عملیاتی بهینه ی راکتور بستر سیال، گزینش پذیری اولفین های سبک کاتالیست s34-t-c-2 نسبت به کاتالیست s34-15 بیشتر بوده و کاتالیست در این شرایط پایداری بیشتری از خود نشان داد.