بررسي كارايي كاتاليزور كامپوزيتي ZSM-5/11 اصلاح شده با فلز در تبديل متانول به بنزين

تبديل كاتاليتيكي متانول به بنزين (MTG) با استفاده از كاتاليزورهاي زئوليتي يكي از فرايندهاي نويد بخش براي توليد سوخت هاي بكار رفته در حمل و نقل و ساير صنايع با استفاده از منابعي به غير از منابع پتروشيمي معمولي مي باشد[1]. براي اولين بار در سال 1977 اين فرايند توسط شركت Exxon Mobil با استفاده از كاتاليزور زئوليتي ZSM-5 براي توليد هيدروكربن هاي گستره بنزيني با عدد اكتان(RON) 96-90 بكار گرفته شد[2]. زئوليت ZSM-5 داراي يك ساختار آلومينا سيليكاتي كريستالي با اسيديته بالا مي باشد كه قادر به تبديل متانول بوده و همچنين با ساختار ميكروپور يكنواخت nm)55/0) توليد محصولات گستره بنزيني را كنترل مي كند. اما به دليل همين سيستم حفره اي ميكروپور انتقال محصولات هيدروكربني ايجاد شده در كانال هاي زئوليت محدود شده و منجر به تشكيل كك و غير فعال شدن سريع كاتاليزور طي واكنش MTG مي شود. بنابراين در طول سالهاي گذشته روش هاي مختلفي براي افزايش كارايي و طول عمر اين كاتاليزورها بكار رفته است. يكي از موثرترين روش ها براي اصلاح ساختار كاتاليزور بكارگيري فلزات و اكسيد آنها به دليل تغيير در اسيديته و ايجاد ساختار مزوپور مي باشد[3]. در اين پروژه نيز ابتدا يك ساختار نانوكامپوزيتي از زئوليت هاي ZSM-5 و ZSM-11 با يك ساختار Intergrowth بين دو زئوليت با ساختار مشابه، سنتز شد و سپس با فلز گاليوم به روش سنتز مستقيم براي بهبود خواص ساختاري و عملكرد آن در فرايند MTG اصلاح شد. خصوصيات و مورفولوژي كاتاليزور توليد شده توسط روش هاي مختلف طيف بيني مانند XRD، BET، SEM،TEM ، NH3-TPD و FTIR بررسي شد. نتايج نشان مي دهد كه ساختار كريستالي پس از اصلاح حفظ شده و مساحت سطح وحجم حفره افزايش مي يابد. همچنين نتايج NH3-TPD نشان امي دهد كه شدت و قدرت اسيديته لوئيس و برونستد تغيير و سايت هاي اسيدي جديد براي افزايش عملكرد كاتاليتيكي كاتاليزور سنتز شده ايجاد مي شود. همچنين فعاليت كاتاليتيكي اين زئوليت اصلاح شده با گاليوم در فرايند MTG بررسي و مشاهده مي شود كه طول عمر كاتاليزور از 30 ساعت به 48 ساعت و گزينش پذيري نسبت به تركيبات آروماتيكي نيز افزايش مي يابد.