Yeni Geliştirilmiş Katalizör, Petrokimya Üretim Kazançlarına Dönüşebilir

Yeni ve iyileştirilmiş zeolit, petrokimya katalizörleri için daha fazla verim ve daha uzun yaşam döngüsü anlamına gelebilir. Aromatikler, PET şişelerdeki suyun hava alabilmesinden, kırışıklığa dayanıklı polyester giysilere kadar her şey olarak ortaya çıkan polimerlerin veya plastiklerin temel yapı taşlarıdır. Bu petrokimyasallar, enerji endüstrisinin katma değeri yüksek ve uzmanlaşmış bir sektörünü oluşturmaktadır. Ham petrolün türev kullanımı için yararlı aromatik akışlara rafine edilmesi işlemi, genellikle kimyasal reaksiyonları kolaylaştırmak için bir katalizör kullanımını içerir. Çeşitli katalizör türlerinin birçoğu, alkilasyon ve izomerizasyon işlemlerinde kimyasalların yükseltilmesi için üretken bir şekilde kullanılan benzersiz bir sentetik zeolit olan ZSM-5 gibi zeolitler gözenekli alüminosilikatlardır. Petrokimya üreticileri, piyasalardaki dengesizliği gidermek ve ortalama bir insana rekabetçi bir son ürün sağlamak için sürekli olarak genel maliyetleri en aza indirmeye çalışıyor.

Houston Cullen College of Engineering Üniversitesi’nden Abraham E. Dukler ile Jeffrey Rimer Profesörleri ve Alicante Üniversitesi’nde inorganik kimya profesörü olan Javier Garcia Martinez ortak çalışmalar ile sentez sürecini basitleştiren ve zeolitlerin kendiliğinden sütunlanması ile sonuçlanan bir tohumlama yöntemini ortaya çıkardılar. Çalışma Advanced Materials’da yayınlandı. Bu uygulama, zeolitte daha fazla alüminyum konsantresinin oluşması ve azaltılmış karbon birikimi ile kimyasal reaksiyonları kolaylaştırmak için benzersiz bir kristal yapı ile sonuçlandı.

Martinez, “Bu yeni teknik, daha kalın ve iyi biçimlendirilmiş levhalar üretme avantajına sahipti.Bu avantaj, oldukça kararlı malzemeler üretmek için önemlidir,endüstriyel olarak ilgili uygulamaların çoğunda önemli bir özelliktir.” dedi.

Rimer’e göre “Bu hiyerarşik katalizörler, 4 kat daha düşük deaktivasyon oranları, aktivitenin beş kat artması ve seçiciliğin neredeyse iki kat artması ile katalizör performansında eşi görülmemiş bir gelişme gösteriyor.”

Endüstride, petrokimya üreticileri genellikle bir katalizörü yeniden oluşturmak veya tamamen değiştirmek için her iki yılda bir dönüş yapmak zorundadır. ABD’de, ilk çeyreğin sonundan ikinci çeyreğin başlarına kadar, genellikle birkaç rafinerinin buna uyum sağlamak için iki hafta ila iki aylık bir bakım periodu sürdüğünü görüyoruz. Bu süre zarfında, üretim ve kâr kaybolur ve bu gelişmiş hiyerarşik zeolit katalizörler, geri dönüşleri tamamen sona erdirmezken, daha küçük ancak stabil 30-60 nanometre boyutları ile kataliz için aktif alanlar olan alüminyum sağlayarak ticari ZSM-5 ile karşılaştırılabilir. Bununla birlikte, küçük boyutları eş zamanlı olarak seçiciliği artırır ve karbon birikimini azaltır. Bu, maliyetli dönüşler ile artan verim arasında daha uzun dönemlere işaret eder.

Bu çalışmanın sonuçları, zeolit çekirdeklenmesinin daha iyi anlaşılmasına veya bir kristalin ilk gözlemine uzanır ve maliyetli organik yapı yönlendirici maddeler (OSDA) olmadan sütunlu zeolitler oluşturmak için yeni bir sürecin varlığını gösterir. Hiyerarşik (sütunlu) yapılara sahip zeolitler, daha önce bu benzersiz yapıları oluşturmak için şablon olarak çalışan OSDA’lar ile hazırlanmıştır.

Rimer, “Şimdiye kadar OSDA’ların, ince birbirine bağlanan nano-yaprakların oluşumunu kolaylaştırmak için şablon görevi gören sütunlu zeolitlerin sentezi için kritik olduğuna inanılıyordu” dedi. “Ancak tohumlama işleminde gözlemlediğimiz gibi, 30-60 nanometrelik nano yaprak, amorf malzemeden ve herhangi bir şablon olmadan oluşturulmuş sütunlardan ortaya çıktı.”

Martinez, “Bu katalizörleri üretmeye yönelik önceki girişimler, maliyetli organik maddeler gerektirdi ve tipik olarak düşük verimler elde edildi, bu da ticari uygulamaları büyük ölçüde sınırlandırdı,” dedi.

Bu proje için sonraki adımlar, bu geliştirilmiş zeolit katalizörün performansını endüstri ölçeğinde kopyalayıp çoğaltılabileceğini göstermek için sürecin ölçeklendirilmesini içerir.Bu araştırma aynı zamanda, benzersiz yapılara ve ticari uygulamalarda olağanüstü performansa sahip diğer zeolitler üretmek için tohumlamanın etkilerini daha fazla araştırmak için bir sıçrama tahtası işlevi görür.

Kaynak: chemeurope.com