Ανάπτυξη καταλυτών Ni-WOx-Al2O3 για την παραγωγή ανανεώσιμου ντίζελ

• Κύριος συγγραφέας: Παπαδόπουλος, Χρήστος
• Άλλοι συγγραφείς: Κορδούλης, Χρήστος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: Καταλύτες; Βιομάζα; Εκλεκτική αποξυγόνωση; Πράσινο ντίζελ; Νικέλιο; Βολφράμιο; Βανάδιο; Χρώμιο; Οξείδιο του αργιλίου; Catalysts; Biomass; Selective deoxygenation; Green diesel; Nickel; Tungsten; Vanadium; Chromium; Aluminum oxide; 662.88

Στη συγκεκριμένη εργασία μελετήθηκε η ενισχυτική ικανότητα τριών μετάλλων μετάπτωσης (W, V, Cr) σε καταλύτες νικελίου στηριγμένων σε οξείδιο του αργιλίου, στην εκλεκτική αποξυγόνωση φυσικών τριγλυκεριδίων προς παραγωγή ανανεώσιμου ντίζελ. Οι καταλύτες παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο της υδροθερμικής συγκαταβύθισης με διάλυμα υδροξειδίου του αμμωνίου, ενώ σε κάθε περίπτωση διατηρήθηκε ποσοστό δραστικής φάσης 60% κατά βάρος. Η δραστικότητα των καταλυτών αξιολογήθηκε σε αντιδραστήρα ημιδιαλείποντος έργου με τις εξής πειραματικές συνθήκες: θερμοκρασία 310 0C, πίεση υδρογόνου 40bar, λόγος όγκου ηλιέλαιου προς μάζα καταλύτη 100ml/1g και διάρκεια αντίδρασης 9h. Η έρευνα χωρίστηκε σε τρεις βασικούς άξονες. Αρχικά, έγινε η αξιολόγηση των τριών τροποποιητών παρασκευάζοντας τρεις καταλύτες NiW-, NiV- και NiCr-Al2O3 με συνολικό ποσοστό στηριγμένων φάσεων 60% κατά βάρος και αναλογία βαρών Ni/M, όπου Μ: W, V ή Cr ίση με 52.5%/7.5% =7. Οι καταλύτες ενεργοποιήθηκαν υπό ροή υδρογόνου σε θερμοκρασία 400 oC και χαρακτηρίστηκαν με τις μεθόδους της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM-EDS), της φυσιορρόφησης αζώτου σε θερμοκρασία υγρού αζώτου και της περίθλασης ακτίνων-Χ. Κατά την αξιολόγηση των καταλυτών μόνο ο καταλύτης NiW-Al2O3 παρουσίασε καλύτερα αποτελέσματα σε σχέση με το μη τροποποιημένο και για το λόγο αυτό μελετήθηκε περαιτέρω. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η βέλτιστη θερμοκρασία ενεργοποίησης για τον καταλύτη NiW-Al2O3 όπου δοκιμάστηκαν πέντε επιπλέον θερμοκρασίες ενεργοποίησης (450, 500, 550, 600 oC). Οι συγκεκριμένοι καταλύτες χαρακτηρίστηκαν με φυσιορρόφηση αζώτου σε θερμοκρασία υγρού αζώτου και με περίθλαση ακτίνων-Χ. Ο καταλύτης ενεργοποιημένους στους 500 oC παρουσίασε τα καλύτερα αποτελέσματα. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση της αναλογίας βαρών νικελίου/βολφραμίου στην καταλυτική δραστικότητα. Παρασκευάστηκαν τέσσερις επιπλέον καταλύτες, με διαφορετική αναλογία βαρών Ni/W διατηρώντας το ποσοστό δραστικής φάσης 60% κατά βάρος. Οι καταλύτες ενεργοποιήθηκαν στους 500 oC και χαρακτηρίστηκαν με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM-EDS) και διέλευσης (TEM), φυσιορρόφηση N2, περίθλαση ακτινών-Χ (XRD), θερμοπρογραμματισμένη αναγωγή υδρογόνου (H2-TPR) και φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων ακτινών-Χ (XPS). Ο καταλύτης με αναλογία βαρών 45%/15% = 3 που αντιστοιχεί σε ατομικό λόγο Ni/(Ni+W) ίσο με 0.9 παρουσίασε τη μέγιστη απόδοση σε υδρογονάνθρακες που έφτασε το 77.5%. Ο συγκεκριμένος καταλύτης αξιολογήθηκε και για την μετατροπή του τηγανελαίου σε ανανεώσιμο ντίζελ.