کاربرد چارچوب های آلی-فلزی به عنوان کاتالیست های ناهمگن درهیدروژن زدایی اکسایشی پروپان

هدف اصلی این پژوهش،تولید اولفین سبک پروپیلن از پروپان می باشد، که حد واسط کلیدی در صنایع پتروشیمی و جلوگیری از خام فروشی و حفظ زنجیره ارزش در تولید محصولات پایین دستی می باشد. در این پژوهش از چارچوب آلی-فلزی MOF-۵ به عنوان پایه ی کاتالیستی در فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان، برای تولید پروپیلن استفاده شد.کاتالیست ها به روش تلقیح در ظروف تفلونی تهیه شدند. کاتالیست های ساخته شده برای تعیین دقیق مشخصات و ارزیابی، تحت آنالیزهای FTIR ، XRD ، BET ، SEM ، TPD-۳NH و TGA قرار گرفتند. تصویر SEM پراکندگی نانو ذره های سطحی روی ذره های مکعبی شکل MOF-۵ را نشان می دهد. نتیجه آنالیز TPD-۳NH نشان داد به کارگیری پایه ۵-MOF دستیابی به ویژگی های اسیدی بهتری نسبت به سایر کاتالیست ها بخصوص در مقایسه با زئولیت ها در فرایند هیدروژن زدایی اکسایشی دارد. آنالیز TGA میزان پایداری کاتالیست را تا دمای ۶۴۰ درجه سانتی گراد نشان داد. از طراحی آزمایش روش Box-Behncen برای بررسی تاثیر پارامترهای اثرگذار، برای تولید پروپیلن در فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان استفاده شد. برای این منظور از بارگذاری کروم در محدوده ۶-۲ درصد وزنی، نسبت پروپان به اکسیژن در محدوده ۱:۱ و ۳:۱ و دما در محدوده ۵۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی گراد به عنوان متغیرهای ورودی استفاده شد. نتایج بدست آمده حاوی این مطلب بود که در شرایط بهینه،کاتالیست حاوی ۴ درصد وزنی کروم، دمای ۵۰۰ درجه سانتی گراد و نسبت ۱:۱ پروپان به ۲CO ، میزان گزینش پذیری ۹۴.۶۱ % و درصد تبدیل ۳۲۴۳ %. حاصل شد. این گزینش پذیری بالا را می توان به عواملی مثل شکل و بستر به کاررفته و سطح ویژه بالای کاتالیست های چارچوب آلی فلزی اصلاح شده با کروم نسبت داد. در کاتالیست Cr@MOF-۵ به سبب کوچک شدن حفره ها در حد نانو (عامل بهبود گزینش پذیری نسبت به زئولیت ها) بزرگتر شدن سطح خارجی (عامل افزایش تعداد نقاط فعال اسیدی و بالارفتن اکتیویته)و کاهش زمان اقامت مولکول ها در نهایت سبب کاهش تولید کک در کانال ها و افزایش گزینش پذیری را موجب گردید.

کلیدواژه ها:

، (MOF ) چارچوب آلی- فلزی ، طراحی آزمایش ، اولفین های سبک ، پروپیلن