عنوان

اصلاح ساختاری جاذب زئولیت A شکل دهی شده با بایندر با استفاده از فناوری های اولتراسوند و پلاسما به منظور حذف آب از جریان های گازی

شماره

پ۲۷۱۵۸

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

اصلاح ساختاری جاذب زئولیت A شکل دهی شده با بایندر با استفاده از فناوری های اولتراسوند و پلاسما به منظور حذف آب از جریان های گازی

نام نخستين پديدآور

محبوبه اجتماعی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی شیمی و نفت

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۱۳۴ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی شیمی گرایش پیشرفته

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۲/۲۷

متن يادداشت

بیشتر جریانهاي گازي حاوي ناخالصیهایی مانند آب یا بخارات آب هستند كه اثرات نامطلوبی به همراه دارند. ازاینرو نمزدایی از جریان گاز طبیعی و گازهاي شامل تركیبات اولفینی از اهمیت ویژهاي در صنعت برخوردار است. از میانجاذبهاي مورد استفاده در صنعت، زئولیت LTA نوع A 3 با قطر حفرات موثر 3 ~ انگسترم گزینه مناسبی براي جداسازيانتخابی مولكولهاي نسبتا كوچک مانند آب، از جریان گازهاي اولفینی است. این پودرهاي زئولیتی، با توجه به ابعاد میكرونیآنها و مشكلات مربوط از قبیل افت فشار، در صنعت بهصورت دانهبنديهاي مختلف مانند دانههاي كروي شكل و یا استوانهايبهكار گرفته میشوند. بهدلیل واكنشپذیري بالاي تركیبات هیدروكربنی غیراشباع و تمایل به تشكیل تركیبات الیگومر و پلیمر،جاذبهایی با كمترین فعالیت كاتالیستی، براي این نوع جریانها مناسب میباشند. لذا در این تحقیق ابتدا زئولیت A در فرمسدیم ) A 4( به روش هیدروترمال، از ماده اولیه كائولن و با اعمال روشهاي فعالسازي كلسیناسیون و ذوب سنتز شد و طیتبادل یونی، زئولیت A در فرم پتاسیم ) A 3( بدست آمد. در ادامه جاذبهاي زئولیتی نوع A 3 با بایندرهاي كائولن و آتاپولگایتدر فرم اكسترود تهیه و اثر تیمار پلاسماي تخلیه تابان گازهاي Ar ، 2N و 2O بر خواص ساختاري و عملكردي آنها بررسی شد.خواص فیزیكی و شیمیایی نمونههاي تهیه شده با استفاده از آنالیز و تكنیکهاي شناسایی مختلف مانند پراش اشعه ایكس( XRD (، میكروسكوپ الكترونی روبشی ) SEM (، دفع با برنامه دمایی (TPD) ، تعیین سطح ویژه و توزیع اندازه حفرات با اندازهگیري ایزوترمهاي جذب نیتروژن، اسپكتروسكوپی فروسرخ (FT-IR) و آنالیز طیفسنجی فوتوالكترون پرتوي ایكس ) XPS )ارزیابی شدند. همچنین بهمنظور ارزیابی عملكرد نمونهها، ظرفیت جذب آب و فعالیت كاتالیستی این جاذبها در تشكیل كکاز تركیب فعال 0و 3-بوتاديان و 0-بوتن بررسی شدند. نتایج سنتز زئولیت از ماده اولیه كائولن نشان داد، مسیر فعالسازي ذوبروش مناسبتري در مقایسه با روش كلسیناسیون میباشد و منجر به سنتز زئولیت با خلوص بالا میگردد. همچنین اعمالامواج اولتراسونیک باعث كاهش زمان سنتز شد. افزودن تركیب آلی تتراپروپیل آمونیوم با روش فعالسازي كلسیناسیون تاثیريبر مورفولوژي و اندازه ذرات نهایی نداشت. در حالی كه افزودن تركیب آلی تتراپروپیل آمونیوم با روش فعالسازي ذوب به دلیلتاثیر ناشی از عدم تطابق بار مانع بلورینگی گردید و تحت شرایطی محصول نهایی شامل فاز آمورف نیز بود. طی مسیر فعالسازيذوب-استخراج نیز افزودن تركیبات آلی )تتراپروپیل/متیل آمونیوم هیدروكسید( منجر به تشكیل فاز بلوري ناخالص زئولیتسودالیت شد كه میتواند ناشی از افزایش قلیائیت محلول سنتزي در نتیجه افزودن این تركیبات باشد. همچنین اعمال روشحجم محدود تاثیري بر اندازه ذرات زئولیت نهایی نداشت. نتایج ارزیابی تیمار پلاسماي Ar نشان داد، نمونههاي شكلدهی شدهبا خاک رس آتاپولگایت در مقایسه با نمونههاي شكلدهی شده با كائولن بیشتر تحت تاثیر تیمار پلاسما قرار گرفتهاند. همچنینتیمار پلاسما با اعمال جریان مستقیم و ولتاژ بالا ) kV 2( موثرتر بودهاست. تیمار پلاسماي Ar باعث كاهش دانسیته سایتهاياسیدي ضعیف گردید كه نتایج تست تشكیل كک نیز نشان داد نمونه تیمار شده با پلاسما در مقایسه با نمونه تیمار نشده، دربرابر تشكیل كک مقاومتر میباشد ) % 33 ~ كاهش(. همچنین به دلیل اسپاترینگ یونهاي پتاسیم سطحی كه مكانهاي فعال% جذب آب میباشند ظرفیت جذب آب این جاذبها به میزان 03 ~ كاهش یافت. تیمار پلاسماي 2O و 2N باعث افزایش ظرفیتجذب آب % 21 ~ گردید. تیمار پلاسماي 2O باعث افزایش قدرت اسیدي و دانسیته سایتهاي اسیدي و تیمار پلاسماي 2Nباعث كاهش قدرت اسیدي و دانسیته سایتهاي اسیدي ضعیف گردید كه نتایج تست تشكیل كک نیز نشان داد نمونههايتیمار شده با پلاسماي 2N در مقایسه با نمونه تیمار نشده، در برابر تشكیل كک مقاومتر میباشند ) % 39 ~ كاهش(.__

متن يادداشت

Abstract: Water or water vapor is present as an undesirable impurity in nearly all industrial gases or liquids. Zeolites from the LTA family are commonly used as desiccants in the chemical and petrochemical industry. Due to the small size of the zeolite 3A pore, it is widely used as the selective water adsorbent. To avoid pressure drop through a bed containing catalyst or adsorbent in powder form, the zeolite crystals are compounded with binder materials such as binding clay to form granules or extrudates. One of the main problems in the drying or separation of hydrocarbons containing alkenes is the coke formation because of the co-adsorption of these reactive compounds by adsorbents. Unsaturated hydrocarbons present in hydrocarbon feed streams are very reactive and well known as coke-producing compounds (tend to form oligomers and polymers). Therefore, the adsorbents with low catalytic activity are suitable desiccants for drying gas streams containing olefinic compounds. In the present study, at first, the Na form of used zeolite was synthesized by hydrothermal method from kaolin using calcination and alkali fused activation method, followed by cation exchange to obtain the K form of zeolite. Subsequently, extrudates were prepared using kaolin and attapulgite clay binders. The effect of Ar, N2, and O2 glow discharge plasma on the physicochemical and structural properties of prepared extrudates was presented. Their performance in water adsorption and catalytic activity in the polymerization of 1,3-butadiene and 1-butene were also investigated. Surface and bulk characterization is performed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), N2 physisorption, Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, temperature-programmed-desorption (TPD) of NH3 and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques. The results of zeolite synthesis from kaolin showed that the alkali activation method is more suitable compared to the calcination one and leads to the synthesis of zeolite with high purity. Sonochemical treatment reduced the crystallization and synthesis time. The hydrothermal synthesis in the presence of methylcellulose as the confined space method had no effect on the particle size of the final zeolite. The results of synthesis with alkali-activated kaolin showed that the addition of tetrapropyl ammonium hydroxide led to a reduction in the crystallization rates as a result of the charge density mismatch effect. An amorphous phase was also observed at higher concentration of this component. Whereas, no significant changes were observed in the crystallinity of the zeolite synthesized from metakaolin in the presence of this component. Moreover, the results of synthesis through the alkali-activation-extraction method showed that the addition of tetrapropyl/methyl ammonium hydroxide led to the formation of sodalite crystals due to the increasing the alkalinity of the synthesis solution. The obtained results show that attapulgite/zeolite extrudates are more affected by plasma treatment than kaolin/zeolite extrudates. Plasma treatment decreases the weak acidic site density of the extrudates. The catalytic activity of untreated and plasma-treated extrudates are compared with respect to coke formation resulting from 1-butene and 1,3-butadiene. The plasma-treated sample is more resistant to coke formation (~35 % decrease compared to untreated one). The potassium contents of extrudates decreased as a result of sputtering loosely bound potassium cations on the crystal surface by argon ions, which led to a decrease in water sorption capacity (by ~15% of the initial sorption capacity). O2/N2 plasma treatment led to an increase in water sorption capacity (by ~20% of the initial sorption capacity). O2 plasma treatment decreased the acidity of the extrudates, while N2 plasma led to a decrease in acidity. The catalytic activity of untreated and N2 plasma-treated extrudates is compared with respect to coke formation resulting from 1-butene. The N2 plasma-treated samples are more resistant to coke formation (~39 % decrease compared to untreated ones).

عنوان گونه گون

Structural modification of zeolite A adsorbent shaped with binder using ultrasound and plasma technologies for water removal of gas streams

عنصر شناسه اي

‏اجتماعی،

ساير عناصر نام

‏محبوبه

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏نیایی،

عنصر شناسه اي

صدیقی،

عنصر شناسه اي

رشیدزاده،

عنصر شناسه اي

سالاری،

ساير عناصر نام

‏علیقلی

ساير عناصر نام

‏ سپهر

ساير عناصر نام

مهدی ‏

ساير عناصر نام

‏ داریوش

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

تبریز