Ανάπτυξη καταλυτών κοβαλτίου στηριγμένων σε οξείδιο του αργιλίου για την μετατροπή ηλιελαίου σε ανανεώσιμο ντίζελ
Loading...
Date
Authors
Ανδριοπούλου, Χρυσάνθη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην εργασία αυτή αναπτύσσουμε μια σειρά κοβαλτικών καταλυτών στηριγμένων σε γ-αλουμίνα με διάφορες περιεκτικότητες σε κοβάλτιο (0-100% κ.β.) για τη μετατροπή του ηλιελαίου σε πράσινο-ανανεώσιμο ντίζελ, μέσω εκλεκτικής αποξυγόνωσης που επιτυγχάνεται με υδρογονοεπεξεργασία.
Οι καταλύτες που μελετηθήκαν παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο της συγκαθίζησης από ευδιάλυτα νιτρικά άλατα κοβαλτίου και αργιλίου σε αλκαλικό pH. Η συγκαθίζηση των νιτρικών αλάτων διήρκησε 4 ώρες με πρωταρχικό σκοπό την παραγωγή στερεού όσο γίνεται περισσότερου ομοιογενούς, στο οποίο τα μεταλλικά ιόντα θα αναμιγνύονται όσο γίνεται περισσότερο και σε αναλογίες που επιβάλλει η σύσταση του τελικού καταλύτη.
Ακολούθησε η ξήρανση των δειγμάτων και η ενεργοποίηση τους μέσω της υδρογόνωσης. Τα δείγματα χαρακτηρίσθηκαν προσδιορίζοντας την ειδική τους επιφάνεια, τον όγκο και την κατανομή του μεγέθους των πόρων τους μέσω της μεθόδου ρόφησης –εκρόφησης αζώτου. Τα δείγματα επίσης χαρακτηρίστηκαν ως προς τη φύση και το μέγεθος των κρυσταλλικών φάσεων με τη μέθοδο περίθλασης ακτίνων Χ (XRD) και με ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (TEM) και ως προς τη μορφολογία τους με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης(SEM).
Οι καταλυτικές δοκιμές έγιναν στους 3100C και σε πίεση υδρογόνου 40atm χρησιμοποιώντας 1g καταλύτη και 100ml ηλιέλαιου σε αντιδραστήρα ημιδιαλείποντος έργου. Ο χρόνος αντίδρασης για κάθε προς μελέτη καταλύτη ήταν 9 ώρες και κάθε μία ώρα γινόταν δειγματοληψία. Τα δείγματα υγρού που λαμβάνονταν από τον αντιδραστήρα αναλύονταν σε αέριο χρωματογράφο. Επίσης προσδιορίσθηκε για διάφορους χρόνους ο βαθμός αποκαρβονυλίωσης/ αποκαρβοξυλίωσης μέσω του βαθμού σαπωνοποίησης.
Ακολουθώντας την παραπάνω μέθοδο παρασκευάσαμε καταλύτες με επιθυμητές ιδιότητες υφής :μεγάλη ειδική επιφάνεια που κυμαινόταν από 363m2/g (0% CoAl) έως 5m2/g (100% CoAl), κατάλληλο πορώδες και διάμετρο πόρων στην περιοχή των μεσοπόρων. Ο χαρακτηρισμός των καταλυτών μετά την ενεργοποίηση τους έδειξε την παρουσία των φάσεων CoO και CoAl2O4/ Co3O4. Οι φάσεις αυτές φαίνεται να αναμιγνύονται ομοιόμορφα σε νανοκλίμακα.
Επίσης οι καταλύτες εμφάνισαν πολύ καλή καταλυτική συμπεριφορά. Τα παραγόμενα προϊόντα ήταν κυρίως κεκορεσμένοι υδρογονάνθρακες με 15-18 άτομα άνθρακα, στεατικό οξύ και ορισμένοι εστέρες. Η κινητική μελέτη μας επέτρεψε να διευκρινίσουμε το μηχανισμό της εκλεκτικής αποξυγόνωσης. Η αποτελεσματικότητα των καταλυτών αναφορικά με την παραγωγή υδρογονανθράκων στην περιοχή του πράσινου ντίζελ έδειξε ότι ο καταλύτης με περιεκτικότητα 54% σε κοβάλτιο παρουσίασε την καλύτερη συμπεριφορά με απόδοση που έφθασε το 55.1%.Η πολύ καλή καταλυτική συμπεριφορά του καταλύτη αυτού συνδέεται με το ότι παρά τη σχετικά μεγάλη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο (54%) διατηρείται σε μεγάλο βαθμό η υφή της αλούμινας (μέγεθος και κατανομή μεγέθους πόρων, ειδική επιφάνεια), ενώ η πολύ καλή ανάμιξη των κοβαλτικών φάσεων με την αλουμίνα επεκτείνεται από την χιλιοστομετρική/μικρομετρική έως την νανομετρική περιοχή, κάτι που εμμέσως υποδεικνύει αρκετά καλή διασπορά για τη δραστική φάση.
Description
Keywords
Πράσινο ντίζελ, Ανανεώσιμο ντίζελ, Βιοκαύσιμα, Κοβαλτικοί καταλύτες, Συγκαθίζηση, Συγκαταβύθιση, Όγκος πόρων, Κατανομή μεγέθους πόρων, Αντιδραστήρες ημιδιαλείποντος έργου