| Περίληψη: | Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη καταλυτών για τη μετατροπή τηγανελαίων σε ανανεώσιμο-πράσινο ντίζελ, μέσω εκλεκτικής αποξυγόνωσης που επιτυγχάνεται με υδρογονοεπεξεργασία. Για την επίτευξη αυτού του στόχου παρασκευάστηκε μια σειρά καταλυτών κοβαλτίου-μολυβδαινίου (CoMo) στηριγμένων σε αλούμινα (Al2O3) με διάφορες περιεκτικότητες σε κοβάλτιο-μολυβδαίνιο διατηρώντας σταθερή τη συνολική ποσότητα των δύο μετάλλων (60% κ.β.) και μεταβάλλοντας την ατομική αναλογία Co/(Co+Mo) στην περιοχή 0,86-1,0. Για την παρασκευή αυτών των καταλυτών υιοθετήθηκε η μέθοδος της συγκαθίζησης.
Η καταλυτική συμπεριφορά των δειγμάτων αξιολογήθηκε σε αντιδραστήρα ημιδιαλείποντος έργου στους 310 oC και σε πίεση υδρογόνου 40 atm, χρησιμοποιώντας 1 g καταλύτη και 100 mL τηγανέλαιου. Kάθε καταλυτική δοκιμή διαρκούσε 9 ώρες και κάθε μία ώρα γινόταν δειγματοληψία. Τα δείγματα που λήφθηκαν από τον αντιδραστήρα αναλύθηκαν σε αέριο χρωματογράφο έτσι ώστε να προσδιοριστούν τα προϊόντα της αντίδρασης και η απόδοση στο επιθυμητό προϊόν που είναι οι υδρογονάνθρακες.
Η δομή και η υφή αυτών των δειγμάτων μελετήθηκαν με διάφορες φυσικοχημικές μεθόδους (Ρόφηση-Εκρόφηση Αζώτου, Περίθλαση Ακτίνων-Χ, Υπέρυθρη Φασματοσκοπία με Μετασχηματισμό Fourier, Θερμοπρογραμματισμένη Αναγωγή με Η2 και Θερμοπρογραμματισμένη Εκρόφηση Αμμωνίας), ώστε να συνδεθεί η καταλυτική τους συμπεριφορά με τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες.
Η μελέτη αυτή επέτρεψε να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα:
1) Η μέθοδος της συγκαθίζησης οδήγησε στην παρασκευή καταλυτών με μεσοπορώδη υφή και σχετικά μεγάλες ειδικές επιφάνειες (102-148 m2/g). Η αύξηση του ποσοστού του Μο είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της ειδική επιφάνειας.
2) Οι κρυσταλλικές φάσεις που ανιχνεύτηκαν μέσω περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) ήταν το μεταλλικό Co, το CoO και το CoAl2O4. Η ύπαρξη του CoO επιβεβαιώθηκε και με υπέρυθρη φασματοσκοπία Fourier (FTIR).
3) Τα πειράματα θερμοπρογραμματισμένης αναγωγής με υδρογόνο (Η2-TPR) απεκάλυψαν ότι κατά την παρασκευή των καταλυτών δημιουργούνται διάφορα κοβαλτικά και μολυβδαινικά είδη. Τέλος, πειράματα θερμοπρογραμματισμένης εκρόφησης αμμωνίας (ΝΗ3-TPD) έδειξαν ότι οι όξινες θέσεις των καταλυτών είναι ασθενούς και μέτριας ισχύος, ενώ η συνολική τους ποσότητα αυξάνει με το ποσοστό του Mo.
4) Ο μονομεταλλικός καταλύτης κοβαλτίου παρουσίασε αξιόλογη καταλυτική δραστικότητα για τη μετατροπή των τηγανελαίων σε πράσινο ντίζελ. Η προσθήκη μικρής ποσότητας Μο δεν επηρέασε την καταλυτική του συμπεριφορά. Έτσι, οι αντίστοιχοι καταλύτες εμφάνισαν τη μεγαλύτερη απόδοση σε υδρογονάνθρακες, γεγονός που τους καθιστά πολλά υποσχόμενους για τη μετατροπή τηγανελαίων σε ανανεώσιμο ντίζελ μέσω εκλεκτικής αποξυγόνωσης.
5) Αντίθετα, η προσθήκη μεγάλων ποσοστών Μο οδηγεί σε μείωση της δραστικότητας επηρεάζοντας σημαντικά το μηχανισμό της εκλεκτικής αποξυγόνωσης, καθώς ευνοεί την υδρογονοαποξυγόνωση έναντι της αποκαρβονυλίωσης/αποκαρβοξυλίωσης.
|
|---|
