دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی

مهندس سمانه کمیلی ، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی ،پانزده اردیبهشت ماه 1395 ، از رساله خود با عنوان « تهیه و ارزیابی کاتالیست پیشرفته هیدروژناسیون انتخابی استیلن» با راهنمایی دکتر عباس طائب دفاع نمودند .

چکیده

وجود استیلن در کنار اتیلن تولیدی واحدهای الفین مجتمع‌های پتروشیمی، یک سم پایدار برای کاتالیست‌های پلیمریزاسیون است. اتیلن گرید پلیمری حداکثر می‌تواند ppm5 استیلن داشته باشد. استیلن مزاحم طی یک فرآیند کاتالیستی حذف و به اتیلن تبدیل می‌شود. کاتالیست ایده‌آل باید در جریان غنی از اتیلن، فقط استیلن را جذب و طی یک واکنش هیدروژناسیون جزئی به اتیلن تبدیل کند و بر سایر ترکیبات اثری نداشته باشد. بهترین عملکرد را در این واکنش‌ها کاتالیست‌های پالادیومی دارند.

در این رساله، ابتدا نقش پایه کاتالیست مورد بررسی قرار گرفته است. پایه‌هایی از فازهای مختلف آلومینا با عملیات حرارتی و همچنین آلومینات‌های فلزی (روی، نیکل و مس) با استفاده از روش سل-ژل و تلقیح تهیه شدند و خواص شیمیایی و فیزیکی آن‌ها شناسایی شد و بر روی پایه‌های مطلوب، نقره و پالادیوم تلقیح شد و خواص کاتالیست مورد بررسی قرار گرفت. همچنین کمیت‌های مؤثر بر بهبود قرارگیری نقره بر روی کاتالیست اعم از؛ استفاده از احیاء هیدروژن، نوع تلقیح، نوع پیش ماده، pH و دمای تکلیس مورد ارزیابی قرار گرفت.

بهترین برهمکنش را فاز تتا و دلتا آلومینا با پالادیوم داشت. مراکز جذب یکسان و توزیع یکنواخت‌تری از مراکز فعال روی آن شکل گرفته بود. نمونه‌های آلومینات تهیه شده با روش تلقیح سطح تماس بیشتری نسبت به سل-ژل داشتند. نوع یون فلزی بر روند تغییر فاز آلومینا اثرگذار بود و فلز مس بیشترین شتاب را در مقایسه با نیکل و روی در تغییر فاز آلومینا ایجاد کرد. نوع یون فلزی بر مراکز اسیدی آلومینات هم اثر گذار بود. نمونه‌های آلومینات نیکل کمترین اسیدیته را نسبت به آلومینات روی داشتند و مقدار اسیدیته هر دوی آنها کمتر از آلومینا بود. مراکز فعال چند کؤوردیناسیونی قوی پالادیوم بر روی پایه‌های آلومینات فلزی شکل گرفتند که میزان تبدیل استیلن را تا 80% بالا بردند.

با احیای سطوح با هیدروژن در طی تلقیح، اثرات مسدودکنندگی نقره بر روی پالادیوم کمتر ‌شد و درصد تبدیل استیلن از 40% برای نمونه احیاء نشده به 60% افزایش یافت. در بین کمیت‌های روش تلقیح، pH پیش ماده اثر بیشتری داشت. نمونه تهیه شده با pH برابر با 11 و 4 به ترتیب راندمان عملکرد 45% و 30% را دارند. تلقیح خشک نقره در قیاس با تلقیح مرطوب میزان تبدیل استیلن را از 30% به 50% بهبود می دهد.

واژه‌های کلیدی: هیدروژناسیون، استیلن، پالادیوم، آلومینا، اتیلن