Zeolit Pt/H-β som isomeriseringskatalysator för biodiesel - Chalmers ...

publications.lib.chalmers.se

Zeolit Pt/H-β som isomeriseringskatalysator för biodiesel - Chalmers ...

2.4.1 Selektivitet genom katalysatorns egenskaper

Av reaktionerna i kaptitel 2.3 är isomerisering önskvärd men eftersom även alkylering, krackning,

dehydrogenering, hydrogenering och koksbildning sker behöver dessa begränsas. Dehydrogenering

respektive hydrogenering ingår i isomeriseringscykeln, enligt figur ??, och alkylering kan

vara gynnsam i viss mån. Därför är det främst av vikt att begränsa krackningsreaktionen och den

koksbildande alkyleringen.

Figur 3: Schematisk bild över alternativa reaktionsvägar för karbeniumjonen.

I figur 3 illustreras ett förenklat reaktionsförlopp för isomeriserisering i förhållande till krackning

och alkylering. Förloppet inleds med att en n-alkan dehydrogeneras av platina, vilket bildar en

n-alken. Alkenen transporteras därefter till ett surt säte och bildar en intermediär karbeniumjon.

Karbeniumjonen reagerar vidare via isomerisering, krackning eller alkylering beroende på om karbeniumjonen

interagerar med ett platinaagglomerat, ett surt säte eller en omättad kolkedja [32].

För att öka selektiviteten för isomeriseing är det alltså önskvärt att ha många väldistribuerade

platinaagglomerat i katalysatormassan. Med platina väldistribuerat i zeolitstrukturen ökar sannolikheten

för att karbeniumjonen ska stöta på ett platinaagglomerat och hydrogeneras, för att sedan

diffundera ut som isomeriserad produkt. En brist på platina leder istället till en ökad sannolikhet

att karbeniumjonen krackas vid ett surt säte [33].

De sura sätenas styrka och distribution bestäms, enligt kaptitel 2.1.1, av zeolitens n Si /n Al -kvot som

i sin tur påverkar selektiviteten för isomerisation [33]. Högre katalytisk aktivitet förväntas med

högre täthet av sura säten, vilket förekommer vid låga n Si /n Al -kvoter, då det är aluminiumtetraederna

som bidrar med dessa. I en studie där n Si /n Al varierades mot konstanta reaktionsbetingelser

noterades det att med ökade n Si /n Al -kvoter minskade den totala omsättningen av n-heptan, samtidigt

som selektiviteten för isomerade produkter ökade [32].

Beroende på storleken hos katalysatorpartiklarna återfinns en andel av de katalytiskt verksamma

sätena på dess utsida; andelen ytbundna säten ökar med minskande partikelstorlek, eftersom porsystemet

då är förhållandevis litet. Dessa säten tillåter reaktanter vars diffusion i porsystemet är

hindrad att ändå reagera katalytiskt. Aktiva säten utanför kanalsystemet sänker därmed selektiviteten.

För att öka selektiviteten kan de ytbundna sätena neutraliseras med bulkiga molekyler

innehållande svavel. De bulkiga svavelmolekylerna förgiftar då det ytbundna platinat,men på grund

av sin storlek diffunderar de inte in i porsystemet [18].

Förutom fördelning av sura säten och platinaagglomerat har även själva porstrukturen inverkan

på selektiviteten. Porstrukturen ger i första hand upphov till sterisk selektivitet och påverkar inblandade

reaktanter, produkter och intermediärer [18].

Selektivitet med avseende på reaktanter förekommer då större reaktanter hindras från att dif-

10

More magazines by this user
Similar magazines