سنتز و ارزيابي كاتاليست كامپوزيتي نانوساختار SAPO-34(90%)/HZSM-5(10%) جهت استفاده در تبديل متانول به اتيلن و پروپيلن

Preparation and Evaluation of Nanostructured Composite SAPO-34(90%)/HZSM-5(10%) Catalyst Used in Conversion of Methanol to Ethylene and Propylene

در كار حاضر، كاتاليست هاي نانوساختار SAPO34 و ZSM5 از كاتاليست هاي شناخته شده براي فرآيند تبديل متانول به الفين هاي سبك (MTO) هستند. كاتاليست SAPO34 انتخاب پذيري بالايي براي الفين هاي سبك دارد و كاتاليست ZSM5 داراي پايداري بالايي است. تركيبي از اين كاتاليست ها مي تواند منجر به توليد يك كاتاليست كامپوزيتي با انتخاب پذيري و پايداري بهينه شود. در اين مطالعه كاتاليست كامپوزيتي SAPO34/ZSM5 با نسبت وزني 10% از ZSM5 و با اضافه كردن آن به ژل سنتزي SAPO34 به روش هيدروترمال سنتز شد. همچنين كاتاليست SAPO34 جهت مقايسه سنتز گرديد. خصوصيات كاتاليست هاي سنتز شده با استفاده از آناليزهاي مختلف مانند XRD، FESEM، EDX، BET و FTIR برررسي شد. با توجه به آناليز XRD مشاهده شد كه اضافه كردن پودر ZSM5 به ژل SAPO34، منجر به كاهش بلورينگي شده است كه سبب افزايش ميزان تبديل گرديده است. هم چنين پيك هاي مربوط به ساختار ZSM5 با شدت پايين ظاهر شد كه دليلي براي وجود ZSM5 در كاتاليست كامپوزيتي است. در كاتاليست كامپوزيتي ذرات كروي شكل از تجمع ذرات مكعبي تشكيل شده اند. عملكرد كاتاليست هاي سنتز شده در فرآيند تبديل متانول به اتيلن و پروپيلن در مقياس آزمايشگاهي مورد ارزيابي قرار گرفت. انتخاب پذيري الفين ها براي هر دو كاتاليست با گذشت زمان تقريباً يكسان بود، اما كاتاليست كامپوزيتي پايداري بالاتري داشت. پس از 1000 دقيقه از زمان عبور جريان، انتخاب پذيري الفين ها در هر دو كاتاليست به تدريج كاهش يافت. عملكرد مناسب كاتاليست كامپوزيتي مي تواند به علت بهبود خواص آن در حضور ZSM5 باشد.

Nanostructured SAPO34 and ZSM5 catalysts are wellknown catalysts for the conversion of methanol to light olefins. SAPO34 catalyst demonstrated higher light olefins selectivity while ZSM5 catalyst has shown long lifetime. Therefore, combination of these catalysts can lead to the formation of a composite catalyst with optimum light olefins selectivity and longer lifetime. In this study, SAPO34/ZSM5 composite catalyst was synthesized with 10 wt.% ZSM5 loading in initial gel of SAPO34 via hydrothermal method. Also, pure SAPO34 sle was synthesized in order to compare with composite catalyst. The synthesized catalysts were characterized by various methods such as XRD, FESEM, EDX, BET and FTIR techniques. According to XRD analysis, it is observed that by ZSM5 loading to initial gel of SAPO34, crystallinity reduced. Also, the presence of ZSM5 in composite catalyst confirmed by small peaks related to ZSM5. For the composite catalyst, spherical particles were produced with aggregation of small cubic particles. Prepared catalysts were applied in methanol to olefins process to investigate catalytic performance of the sles. Olefins selectivity for both catalysts was rarely similar with time on stream. However, composite catalyst showed longer lifetime and after 1000 min, olefins selectivity reduced with slow rate. Well catalytic performance of composite catalyst could be attributed to the modifying of its properties in the presence of ZSM5.