In situ IR -tutkimuksia koksin muodostumisesta

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2004

Department

Kemian tekniikan osasto

Major/Subject

Teknillinen kemia

Mcode

Kem-40

Degree programme

Language

fi

Pages

125 s. + liitt. 15

Series

Abstract

Diplomityön kirjallisuusosassa käsiteltiin in situ FTIR -tutkimuksia koksin muodostumisesta zeoliiteille. Matalissa lämpötiloissa muodostuva koksi on ei-aromaattista ja sen laatu riippuu lähtöaineista. Korkeammissa lämpötiloissa muodostuva koksi on aromaattista, ja lähtöaineilla on vähemmän vaikutusta sen laatuun. Tärkeimmät koksipiikit ovat aaltoluvuilla noin 1600 cm-1 (aromaattiset) ja 1500 cm-1 (ei-aromaattiset) sekä alueella 3100-2730 cm-1 havaittavat v(C-H)-huiput, joista voidaan seurata vedyn määrää koksissa. Kokeellisessa osassa tutkittiin koksin muodostumista in situ DRIFTS -menetelmällä kromioksidi/zirkonia-katalyyteillä sekä ß-zeoliiteillä ja ferrieriiteillä. Lisäksi tutkittiin valmiiksi koksattujen ferrieriittinäytteiden koksin hapetusta. Tuotekaasuvirran koostumusta seurattiin FTIR -spektrometriin liitetyllä massaspektrometrillä. Kromioksidi/zirkonia-katalyyteillä suoritetuissa isobutaanin dehydrauskokeissa lämpötilavälillä 25-580 °C havaittiin matalissa lämpötiloissa happea sisältävien yhdisteiden, kuten formaattien ja asetaattien, muodostuminen kromaattien pelkistyessä. Korkeammissa lämpötiloissa dehydrausreaktio käynnistyi, ja näytteiden pinnalle adsorboituneet yhdisteet sisälsivät enemmän hiiltä ja vetyä. Koksi havaittiin korkeissa lämpötiloissa huipusta 3060 cm-1. Kokeiden perusteella pääteltiin, etteivät kromaattien pelkistyessä muodostuneet yhdisteet olleet dehydrausreaktion välivaiheita. Kromioksidi/zirkonia-katalyyttien todettiin olevan zirkoniaa ja alfa-Cr2O3:a aktiivisempia dehydrausreaktioissa. Mallireaktiona zeoliiteilla käytettiin isobuteenin reaktioita vakiolämpötilassa 285 °C ja lämpötilavälillä 25-500 °C. Eri zeoliittityyppien reaktiivisuuksissa havaittiin eroja: ferrieriittinäytteet koksaantuivat ß-zeoliitteja vähemmän, ja ß-zeoliittien Brømsted-happokohdat kuluivat kokeen aikana, kun ferrieriittien säilyivät muuttumattomina. Erot reaktiivisuudessa aiheutuivat todennäköisesti näytteiden erilaisesta happamuudesta ja lähtöaineisobuteenin pääsystä happokohtiin. Koksattujen näytteiden koksi tunnistettiin ksyleeneiksi, tolueeniksi ja erilaisiksi polysyklisiksi aromaattisiksi yhdisteiksi. Aiemmat 13C NMR. -kokeet tukivat johtopäätöksiä. Koksin hapettuminen oli suoritetuissa kokeissa epätäydellistä. Hapetuskokeiden aikana havaittiin koksin aromatisoitumista ja kondensoitumista v(C-H)-huippujen intensiteetin laskiessa. Lisäksi havaittiin C-O-C -sidosten muodostumista. Koksin laadussa ei kuitenkaan tapahtunut suuria muutoksia.

Description

Supervisor

Krause, Outi

Thesis advisor

Airaksinen, Sanna

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120451018

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK