Η επίδραση των συνθηκών παρασκευής καταλυτών Ni-Al2O3 και Co-Al2O3 στις φυσικοχημικές τους ιδιότητες και τη δραστικότητά τους για τη μετατροπή χρησιμοποιημένων ελαίων σε ανανεώσιμο ντίζελ

• Κύριος συγγραφέας: Τσαβατοπούλου, Βασιλική
• Άλλοι συγγραφείς: Κορδούλης, Χρήστος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Πράσινο ντίζελ; Ανανεώσιμο ντίζελ; Βιοκαύσιμα; Νικελικοί καταλύτες; Κοβαλτικοί καταλύτες; Συγκαθίζηση; Υγρός εμποτισμός; Ειδική επιφάνεια; Όγκος πόρων; Κατανομή μεγέθους πόρων; Αντιδραστήρας ημιδιαλείποντος έργου; Green diesel; Renewable diesel; Biofuels; Nickel catalysts; Cobalt catalysts; Co-precipitation; Wet impregnation; Specific surface area; Pore volume; Pore size distribution; Semi-batch reactor; 665.538 4

Στην εργασία αυτή μελετήθηκαν καταλύτες Ni-Al2O3 και Co-Al2O3 συντεθειμένοι με τρεις διαφορετικούς τρόπους σύνθεσης σε δύο διαφορετικά ποσοστά. Οι μέθοδοι παρασκευής που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι εξής: υγρός εμποτισμός, συγκαθίζηση από τα νιτρικά άλατα των μετάλλων χρησιμοποιώντας ως αντιδραστήριο καθίζησης την αμμωνία και συγκαθίζηση από τα νιτρικά άλατα των μετάλλων χρησιμοποιώντας ως αντιδραστήριο καθίζησης την ουρία. Ως ποσοστά δραστικής φάσης επιλέχθηκαν το 40% και 60%,που σύμφωνα με προηγούμενες πειραματικές μελέτες δίνουν ικανοποιητικές αποδόσεις για την μετατροπή τριγλυκεριδίων σε ανανεώσιμο ντίζελ. Μετά την ξήρανση οι καταλύτες υδρογονώθηκαν στους 400οC για τη μετατροπή των αρχικών υδροξειδίων των μεταλλικών ιόντων, που προέκυψαν κατά το πρώτο στάδιο της σύνθεσης, σε μεταλλική μορφή ή /και μορφή οξειδίων. Στη συνέχεια, προσδιορίστηκαν οι φυσικό-χημικές ιδιότητες των καταλυτών με o ισόθερμες προσρόφησης-εκρόφησης Ν2 για τον προσδιορισμό της ειδικής επιφάνειας και της κατανομής του μεγέθους των πόρων (ΒΕΤ). o περίθλαση ακτίνων Χ για τον προσδιορισμό του είδους και του μεγέθους των σχηματισθέντων νανοκρυστάλλων (XRD). Τα δείγματα στη συνέχεια αξιολογήθηκαν για τη μετατροπή ηλιελαίου και τηγανελαίου σε πράσινο ντίζελ σε θερμοκρασία 310οC και σε πίεση 40bar, χρησιμοποιώντας αντιδραστήρα ημιδιαλείποντος έργου (semi-batch reactor) και λόγο όγκου ελαίου /μάζα καταλύτη 100 ml/1g. Ο μέγιστος χρόνος αντίδρασης για κάθε καταλύτη που μελετήθηκε ήταν 9 h, ενώ κάθε μία ώρα λάμβανε χώρα η δειγματοληψία. Μετά την λήψη των υγρών δειγμάτων από τον αντιδραστήρα, αυτά αναλύονταν σε αέριο χρωματογράφο. Οι καταλύτες που μελετήθηκαν έδειξαν κατανομή πόρων στη μεσοπορώδη περιοχή. Η ειδική επιφάνεια των καταλυτών ήταν χαμηλότερη από εκείνη των αντίστοιχων φορέων. Η ειδική επιφάνεια μειώνεται καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα του καταλύτη σε δραστικό στοιχείο. Οι καταλύτες που παρασκευάσθηκαν με εμποτισμό έδειξαν μικρότερη ειδική επιφάνεια από εκείνους που παρασκευάσθηκαν με συγκαθίζηση. Αναφορικά με τους νικελικούς καταλύτες η συγκαθίζηση χρησιμοποιώντας αμμωνία έδωσε καταλύτες με τη μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια για το συγκεκριμένο ποσοστό του δραστικού στοιχείου. Αντίθετα, για τους κοβαλτικούς καταλύτες και οι δύο μέθοδοι καθίζησης έδωσαν καταλύτες με παρόμοια ειδική επιφάνεια για το ίδιο ποσοστό δραστικού στοιχείου. Ο χαρακτηρισμός των καταλυτών μετά την ενεργοποίησή τους με περίθλαση ακτίνων Χ έδειξε την παρουσία των φάσεων Ni, NiO, NiAl2O4 και Al2O3 για τους νικελικούς καταλύτες και Co,CoO,Co3O4, CoAl2O4 και Al2O3 για τους κοβαλτικούς. H εκλεκτική αποξυγόνωση του τηγανισμένου λαδιού ήταν πιο δύσκολη από εκείνη του ηλιελαίου. Τα πιο σημαντικά προϊόντα της εκλεκτικής αποξυγόνωσης σε νικελικούς καταλύτες ήταν κανονικά αλκάνια με 15-18 άτομα άνθρακα, στεατικό οξύ και διάφοροι εστέρες. Αναφορικά με την εκλεκτική αποξυγόνωση του ηλιελαίου ο πιο δραστικός καταλύτης που περιείχε 40% νικέλιο είχε συντεθεί με υδροθερμική συγκαθίζηση χρησιμοποιώντας ουρία ( απόδοση σε υδρογονάνθρακες 26.2 %), ενώ ο πιο δραστικός καταλύτης με 60% νικέλιο είχε συντεθεί με συγκαθίζηση χρησιμοποιώντας αμμωνία (απόδοση σε υδρογονάνθρακες 46.6 %). Αναφορικά με την εκλεκτική αποξυγόνωση του τηγανισμένου λαδιού οι πιο δραστικοί καταλύτες είχαν συντεθεί με συγκαθίζηση χρησιμοποιώντας ουρία (απόδοση σε υδρογονάνθρακες 9,4 και 24,6% για τους καταλύτες που περιείχαν αντίστοιχα 40% και 60% νικέλιο). Βλέπουμε ότι η επίδραση της μεθόδου σύνθεσης εξαρτάται από το λάδι που χρησιμοποιούμε και την περιεκτικότητα του καταλύτη σε νικέλιο.