Zeolit Pt/H-β som isomeriseringskatalysator för biodiesel - Chalmers ...
Zeolit Pt/H-β som isomeriseringskatalysator för biodiesel - Chalmers ...
Zeolit Pt/H-β som isomeriseringskatalysator för biodiesel - Chalmers ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Oavsett vilket sätt <strong>som</strong> Brønstedsyrorna skapas på är den kemiska naturen <strong>för</strong> de Brønstedsura<br />
aktiva sätena densamma: överbryggande hydroxylgrupper vilka skapas av H + och ett syre från<br />
en AlO 4 -tetraeder. Vid höga temperaturer (högre än 500 ◦ C) dehydroxyleras sätena, vilket efterlämnar<br />
Lewissura aktiva säten, vars struktur är oklar. Det är tveksamt om de sura sätena av<br />
Lewistyp har någon inverkan alls på syrakatalyserade reaktioner. Under vissa <strong>för</strong>hållanden kan<br />
dock Lewissura aktiva säten <strong>för</strong>stärka styrkan av närliggande Brønstedsura säten [3].<br />
<strong>Zeolit</strong> H-<strong>β</strong> är en stark Brønstedsyra [12] och har, lik<strong>som</strong> andra zeoliter mycket surare aktiva<br />
säten än de amorfa strukturer av kisel och aluminium <strong>som</strong> tidigare användes inom industrin [3].<br />
Koncentrationen av och styrkan på de sura sätena i zeoliten beror till stor del på nätverkets<br />
aluminiuminnehåll, efter<strong>som</strong> det är AlO 4 -tetraedrarna <strong>som</strong> huserar protonerna [3]. Därmed är det<br />
tydligt att koncentrationen av sura säten i zeoliten beror direkt av kvoten n Si /n Al ; en låg kvot ger en<br />
större koncentration av sura aktiva säten. Även styrkan hos sätena beror av aluminiuminnehållet,<br />
men på en mer kompext sätt. På grund av att kisel har högre elektronegativitet än aluminium<br />
kommer de starkaste Brønstedsätena i zeoliterna att finnas vid isolerade AlO 4 -tetraedrar, det vill<br />
säga de <strong>som</strong> inte har några AlO 4 -tetraedrar <strong>som</strong> närmsta granne [3] [9]. Där<strong>för</strong> kan minskning<br />
av aluminiuminnehållet öka den katalytiska aktiviteten, trots att antalet sura säten minskar. Så<br />
är exempelvis fallet <strong>för</strong> zeolit Y upp till n Si /n Al ≈ 10 [3]. <strong>Zeolit</strong> H-<strong>β</strong> kan syntetiseras med cirka<br />
12 ≤ n Si /n Al ≤ 200, men normalt görs framställningen med cirka 10 ≤ n Si /n Al ≤ 30 [15]. Surheten<br />
hos de sura aktiva säten beror även av temperaturen; ökad temperatur med<strong>för</strong> surare aktiva säten<br />
[13].<br />
2.1.2 Platina<br />
Platinas katalytiska aktivitet har varit känd sedan början av 1800-talet, var<strong>för</strong> platina tillsätts<br />
till många katalysatormassor [16]. I zeoliter katalyserar platina i<strong>som</strong>eriseringen av n-alkaner och<br />
vid närvaro av vätgas katalyserar det även krackning [17]. Platinas aktivitet kommer av att det<br />
absorberar vätgas och lätt binder alkener till ytan [16], vilket med<strong>för</strong> att det vid närvaro av vätgas<br />
även katalyserar hydrogenering och dehydrogenering av alkener respektive alkaner [17].<br />
Då platina tillsätts till zeoliter uppvisar det även egenskaper <strong>för</strong>utom de rent katalytiska egenskaperna.<br />
Vissa zeoliter har katalytiska egenskaper även utan närvaro av platina [18], men aktiviteten<br />
avtar snabbt då katalysatormassan <strong>för</strong>giftas genom att de mest aktiva sätena blockeras av koksbildning.<br />
Genom tillsats av platina avtar <strong>för</strong>giftningen så att inte alla aktiva säten <strong>för</strong>giftas och<br />
katalysatormassan når en approximativt konstant aktivitet [17].<br />
Fördelningen av platina i katalysatormassan har direkt inverkan på dess selektivitet och där<strong>för</strong><br />
är sättet på vilket platina introduceras i katalysatormassan viktigt; beroende på metod placeras<br />
platinapartiklarna olika långt in i katalysatorns porsystem eller på katalysatorpartiklarnas yta. I ett<br />
flertal zeoliter kan platina introduceras via jonbyte i form av tetraaminplatina(II)nitrat. Platinats<br />
<strong>för</strong>delning i zeolitmassan beror vid jonbyte främst på zeolitmassans struktur [19]; vidare porer<br />
med<strong>för</strong> att det är möjligt <strong>för</strong> platinakomplexet att diffundera längre in i zeolitstrukturen. I andra<br />
zeoliter består kanalsystemet av mycket små kanaler och sådana fall kan platina ej introduceras till<br />
kanalsystemet via jonbyte, efter<strong>som</strong> platinakomplexet inte kommer in i porerna. Istället används då<br />
impregnering <strong>för</strong> att introducera platina i zeoliten, vilket innebär att platinakomplexet blandas in<br />
i zeoliten initialt i tillverkningen (istället <strong>för</strong> att introduceras sist, då strukturen redan är färdig).<br />
<strong>Zeolit</strong> H-<strong>β</strong> har <strong>för</strong>hållandevis vida porer, vilket gör jonbyte möjligt. Fördelningen av platina i<br />
katalysatomassan beror även av katalysatorpartiklarnas storlek; om partikelstorleken är liten är<br />
porsystemets storlek begränsad och platinat kommer främst att positioneras på partiklarnas yta.<br />
Om partiklarna däremot är mycket stora kommer platinat inte lyckas tränga in i mitten utan<br />
befinna sig i yttre delen av porsystemet [18].<br />
5
Change language