3.3. Prospect of hierarchical zeoli

3.3. Prospect of hierarchical zeolite catalysts

The hierarchical zeolites otherwise referred to as “mesoporous zeolites” have attracted great attention in the recent times as catalysts for catalyzing many reactions including aromatization, isomerization, alkylation, cracking and dehydration (Li et al., 2008, Wu et al., 2012 and Al-Yassir et al., 2012). They can therefore be prospective materials because these reactions also occur at the intermediate stages of the MTG process, leading to the formation of gasoline range paraffins and aromatics. These zeolites are characterized by at least one additional level of porosity besides the normal microporosity of zeolite systems. They have significant mesopore volume (i.e. for the pores with diameters between 2 and 50 nm) (Holm et al., 2011). The hierarchical zeolites have unique properties of allowing reactions to be catalyzed both at the mesopore surfaces and within the pores due to elimination of diffusion problems (Zhou et al., 2013). Therefore, large number of reactants can be converted into the desired products to very high selectivity. Another important feature of these catalysts is their resistance to deactivation with time by carbonaceous deposits (Milina et al., 2014).

Recent studies revealed the hierarchical zeolites to show good activity, selectivity and stability properties during the MTG reaction than their conventional counterparts. Wan et al. (2014) employed a hierarchical H-ZSM-5 catalyst of 0.18 mL/g mesopore volume and compared its MTG performance with that of a conventional H-ZSM-5 catalyst with 0.03 mL/g mesopore volume. The MTG reaction was conducted at 350 °C, 1.2 h−1 and 1.1 MPa for a period of 24 h. The hierarchical catalyst produced 99.6% methanol conversion compared to 89.7% for the conventional catalyst. Similarly, the selectivity to gasoline range hydrocarbons (i.e. paraffins and aromatics) was 58.9% for the hierarchical catalyst compared to 28.4% for the conventional catalyst. The larger mesopore volume of the hierarchical H-ZSM-5 catalyst improved the diffusion of reactants and products and consequently increased the selectivity to desired reaction products (Gilson and Derouane, 1984 and Serrano et al., 2013). Coke analysis showed the conventional H-ZSM-5 to contain 7.7 wt.% of carbonaceous deposits compared to 1.7 wt.% for the hierarchical catalyst after 24 h. Therefore, the hierarchical catalyst was more resistant to deactivation by coking. Fathi et al. (2014) prepared a hierarchical H-ZSM-5 catalyst by the treatment of a conventional H-ZSM-5 catalyst with 0.1 M NaOH at 75 °C for 3 h. Both the conventional and hierarchical H-ZSM-5 catalysts were evaluated for MTG reaction at 400 °C and 28 h−1. They possessed 0.126 and 0.101 mL/g of mesopore volumes for the hierarchical and conventional catalysts, respectively. Although both catalysts produced similar methanol conversion of 95% in the first 1 h of the reaction, the stability was catalyst dependent. The conversion dropped to 50% within 10 h for the conventional catalyst compared to 70% for the hierarchical catalyst. Therefore, the latter was more stable with time. Similarly, the hierarchical catalyst produced 42% selectivity to gasoline range hydrocarbons compared to 21% for the conventional catalyst.

The work of Ni et al. (2011) employed a hierarchical Zn/HZSM-5 catalyst developed by the treatment of a conventional Zn/HZSM-5 catalyst with 0.3 M NaOH at 80 °C for 2 h. The hierarchical catalyst have a mesopore volume of 0.17 mL/g compared to 0.04 mL/g for the conventional catalyst. Both catalysts were evaluated for MTG reaction at 437 °C and 3.2 h−1. Although both catalysts produced an initial methanol conversion of 100%, the stability with time was catalyst dependent. The conversion for convention Zn/H-ZSM-5 catalyst dropped to 55%v after 10 h, whereas that of the hierarchical Zn/H-ZSM-5 catalyst was completely stable at 100% for 30 h. After a period of 10 h, the selectivity to gasoline range hydrocarbons was 54% for the hierarchical catalyst compared to 25% for the conventional catalyst. Therefore, the hierarchical catalyst was more active, selective and stable. According to García-Martínez and Li (2015), the enhanced mesoporosity in hierarchical zeolites promote catalyst lifetime (i.e. stability) by hindering the chance of coke formation. It similarly ensures the non-restricted diffusion of C5+ hydrocarbons within the pores and therefore improve their selectivity. On the other hand, the pores of conventional zeolites are easily blocked by coke species. This lower their selectivity to C5+ hydrocarbons and trigger rapid catalyst deactivation.

4. Conclusions
There are indications that shale gas have good potential to compete with natural gas or biomass, as raw material for syngas production. However, cost-effective and efficient shale gas purification processes must be developed, considering its chemical compositions in comparison to other feedstocks. The reforming (i.e. dry and steam) technologies are considered to be very effective syngas production processes, with supported and/or promoted Ni-based systems as the main catalysts. However, the recent literature indicated that, effort to reduce the reaction temperature required to achieve optimal syngas yield would be very beneficial. A combination of good catalyst design and appropriate selection of reaction parameters is necessary to ensure longer catalyst lifetime and prevent deactivation by carbonaceous depositions.

Catalysts based on noble metals are very active for methanol production from syngas. However, sintering, poisoning and associated costs accounted for a shift to other catalysts based on Zn and Cu. Further studies are necessary to fully explore the most appropriate supports, reaction conditions and catalyst modifications that could give the best activity, stability and selectivity properties.

Zeolite catalysts are the main systems employed for the MTG reaction due to the possibility of structural and acidity control. Attaining optimal methanol conversion is easy with most zeolite catalysts but achieving high yield of gasoline range paraffins is difficult. Therefore, careful selection of zeolite structures with sufficient Brønsted acidity that can preferentially and selectively produce both n- and i-gasoline range paraffins to very high selectivity is necessary. The catalysts must also be resistance to production of aromatic coke precursors with potential for catalyst deactivation. So far, high reaction temperatures and/low methanol/water ratios are associated with high methanol conversion but very low selectivity to gasoline hydrocarbons. On the other hand, moderate pressures and/or space velocities are very favorable factors for enhanced selectivity with most zeolites. Tubular, shelf and membrane reactors have good prospects to replace the fixed-bed reactors due to enhanced selectivity to liquid hydrocarbons and the reduced chance of coke formation.

Hierarchical zeolites have demonstrated good activity and stability properties as catalysts for the MTG process. Therefore, further studies with the view of developing strategies for improving the selectivity to gasoline range hydrocarbons are essential. Similarly, details on their mechanism of action could be very important for designing industrial scale catalysts.

Acknowledgments
The authors would like to acknowledge the funding provided by King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) through the Science & Technology Unit in Center of Research Excellence in Nanotechnology at King Fahd University of Petroleum & Minerals (KFUPM) for supporting this work through project No. 13-NAN1702-04 as part of the National Science, Technology and Innovation Plan.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.3. โอกาสของสิ่งที่ส่งเสริมการใช้ซีโอไลต์ตามลำดับชั้นซีโอไลต์ลำดับที่อื่นเรียกว่าเป็น "ตัวซีโอไลต์" ได้ดึงดูดความสนใจมากในครั้งล่าสุดเป็นสิ่งที่ส่งเสริมสำหรับ catalyzing ในปฏิกิริยารวม aromatization, isomerization, alkylation, cracking และการคายน้ำ (Li et al., 2008, Wu et al., 2012 และ al. et Al-Yassir, 2012) พวกเขาจึงได้วัสดุที่คาดหวังเนื่องจากปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นในระยะกลางการ MTG นำไปสู่การก่อตัวของน้ำมันช่วง paraffins และอะโรเมติกส์ ซีโอไลต์เหล่านี้มีลักษณะ โดยความน้อย porosity นอก microporosity ปกติของระบบการใช้ซีโอไลต์ มี mesopore สำคัญเสียง (เช่นรูขุมขนกับสมมาตรระหว่าง 50 และ 2 nm) (Holm et al., 2011) ซีโอไลต์แบบลำดับชั้นมีคุณสมบัติการให้ปฏิกิริยาเป็นกระบวน ที่ mesopore พื้นผิว และภาย ในรูขุมขนเนื่องจากตัดปัญหาแพร่ (โจว et al., 2013) ดังนั้น reactants จำนวนมากสามารถแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องใวมาก อื่นคุณลักษณะของสิ่งที่ส่งเสริมเหล่านี้มีความต้านทานการปิดใช้งานด้วยเวลาฝาก carbonaceous (Milina et al., 2014)การศึกษาล่าสุดเปิดเผยซีโอไลต์แบบลำดับชั้นจะแสดงคุณสมบัติกิจกรรม ใว และเสถียรภาพที่ดีในระหว่างปฏิกิริยา MTG กว่าคู่ของพวกเขาทั่วไป หวาน et al. (2014) จ้างเป็น catalyst H-ZSM-5 ลำดับของปริมาณ mesopore 0.18 mL/g และเปรียบเทียบประสิทธิภาพของ MTG ที่มี catalyst H-ZSM-5 ธรรมดาด้วยปริมาณ mesopore 0.03 mL/g ปฏิกิริยา MTG ถูกดำเนินการ ที่ 350 ° C, 1.2 h−1 1.1 แรงเป็นระยะเวลา 24 ชม Catalyst ลำดับผลิตแปลงเมทานอล 99.6% เมื่อเทียบกับ 89.7% เศษทั่วไป ในทำนองเดียวกัน วิธีการน้ำมันช่วงสารไฮโดรคาร์บอน (เช่น paraffins และอะโรเมติกส์) ได้ 58.9% สำหรับ catalyst ลำดับที่เปรียบเทียบกับ 28.4% สำหรับ catalyst ทั่วไป Catalyst H-ZSM-5 ลำดับชั้นระดับ mesopore ใหญ่แพร่ reactants และผลิตภัณฑ์การปรับปรุง และจึง เพิ่มใวผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาต้อง (Gilson และ Derouane, 1984 และ Serrano et al., 2013) โค้กวิเคราะห์พบปกติ H-ZSM-5 มี wt.% 7.7 ของฝาก carbonaceous เมื่อเทียบกับ wt.% 1.7 สำหรับ catalyst ลำดับหลังจาก 24 ชม ดังนั้น catalyst ลำดับได้ทนมากขึ้นเพื่อปิดใช้งาน โดย coking Fathi et al. (2014) เตรียมเศษเป็น H-ZSM-5 ลำดับชั้น โดยการรักษาของตัวเศษ H-ZSM 5 ธรรมดาด้วย 0.1 M NaOH ที่ 75 ° C สำหรับ 3 h ทั้งแบบธรรมดา และแบบลำดับชั้น H-ZSM 5 สิ่งที่ส่งเสริมถูกประเมินสำหรับปฏิกิริยา MTG ที่ 400 ° C และ 28 h−1 พวกเขาต้อง 0.101 mL/g mesopore ไดรฟ์ข้อมูลสำหรับแบบธรรมดา และแบบลำดับชั้นสิ่งที่ส่งเสริม และ 0.126 ตามลำดับ แม้ว่าสิ่งที่ส่งเสริมทั้งผลิตคล้ายแปลงเมทานอล 95% ใน 1 ชั่วโมงแรกของปฏิกิริยา ความมั่นคงถูกเศษขึ้น แปลงลดลงถึง 50% ภายใน 10 h สำหรับ catalyst ทั่วไปที่เปรียบเทียบกับ 70% สำหรับ catalyst ตามลำดับชั้น ดังนั้น หลังได้มั่นคงขึ้นกับเวลา ในทำนองเดียวกัน catalyst ลำดับผลิต 42% วิธีการน้ำมันไฮโดรคาร์บอนช่วงเทียบกับ 21% สำหรับ catalyst ทั่วไปการทำงานของ Ni et al. (2011) จ้าง catalyst Zn/HZSM-5 ลำดับที่พัฒนา โดยการรักษาของ catalyst Zn/HZSM-5 แบบธรรมดากับ 0.3 M NaOH ที่ 80 ° C สำหรับ 2 h เศษตามลำดับชั้นมีปริมาตร mesopore ของ 0.17 mL/g เมื่อเปรียบเทียบกับ 0.04 mL/g สำหรับ catalyst ทั่วไป สิ่งที่ส่งเสริมทั้งสองถูกประเมินสำหรับปฏิกิริยา MTG ที่ 437 ° C และ 3.2 h−1 แม้ว่าสิ่งที่ส่งเสริมทั้งผลิตการแปลงแรกเมทานอล 100% ความมั่นคง ด้วยเวลาถูกเศษขึ้น แปลงสำหรับประชุม catalyst Zn/H-ZSM-5 ลดลงจาก 55 %v h ขณะที่ catalyst Zn/H-ZSM-5 ลำดับชั้นมีเสถียรภาพอย่างสมบูรณ์ 100% สำหรับ 30 h 10 หลัง หลังจากช่วง 10 h วิธีการไฮโดรคาร์บอนน้ำมันช่วงได้ 54% สำหรับ catalyst ลำดับที่เปรียบเทียบกับ 25% สำหรับ catalyst ทั่วไป ดังนั้น catalyst ลำดับชั้นถูกมากใช้งาน เลือก และมั่นคง ตาม García Martínez และ Li (2015), mesoporosity พิเศษในซีโอไลต์ตามลำดับชั้นส่งเสริมชีวิตเศษ (เช่นความมั่นคง) โดยขัดขวางโอกาสของการก่อตัวของโค้ก ในทำนองเดียวกัน ใจแพร่ไม่จำกัดของ C5 + ไฮโดรคาร์บอนภายในรูขุมขน และดังนั้นจึง ปรับปรุงวิธีการ บนมืออื่น ๆ รูขุมขนของซีโอไลต์ธรรมดาได้ถูกบล็อค โดยโค้กพันธุ์ นี้ลดความใวกับ C5 + ไฮโดรคาร์บอน และทริกเกอร์การปิดใช้งานเศษอย่างรวดเร็ว4. บทสรุปมีบ่งชี้ว่า ก๊าซธรรมชาติจากหินดินดานมีศักยภาพดีให้สามารถแข่งขันกับก๊าซธรรมชาติหรือชีวมวล เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิต syngas อย่างไรก็ตาม กระบวนการฟอกแก๊สดินดานที่คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพต้องได้รับการพัฒนา พิจารณาองค์ของเคมี โดยวมวลอื่น ๆ การปฏิรูป (เช่นแห้ง และไอน้ำ) ถือว่าเทคโนโลยีมีประสิทธิภาพมาก syngas กระบวนการผลิต สนับสนุน หรือส่งเสริม Ni ตามระบบเป็นสิ่งที่ส่งเสริมหลักการ อย่างไรก็ตาม วรรณกรรมล่าสุดระบุว่า พยายามลดอุณหภูมิปฏิกิริยาที่จำเป็นต่อการบรรลุผลผลิต syngas เหมาะสมจะเป็นประโยชน์มาก Catalyst ดีออกแบบและตัวเลือกพารามิเตอร์ปฏิกิริยาที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าอายุการใช้งานนานกว่า catalyst และป้องกันไม่ให้ปิดใช้งาน โดย carbonaceous depositionsสิ่งที่ส่งเสริมตามตระกูลโลหะอยู่มากสำหรับการผลิตเมทานอลจาก syngas อย่างไรก็ตาม เผาผนึก พิษ และเชื่อมโยงบัญชีสำหรับกะการสิ่งที่ส่งเสริมอื่น ๆ ตาม Zn และ Cu ศึกษาเพิ่มเติมจำเป็นครบครันแห่งสนับสนุนที่เหมาะสมที่สุด เงื่อนไขปฏิกิริยา และการปรับเปลี่ยน catalyst ที่สามารถทำให้กิจกรรมที่ดีที่สุด ความมั่นคง และคุณสมบัติใวZeolite catalysts are the main systems employed for the MTG reaction due to the possibility of structural and acidity control. Attaining optimal methanol conversion is easy with most zeolite catalysts but achieving high yield of gasoline range paraffins is difficult. Therefore, careful selection of zeolite structures with sufficient Brønsted acidity that can preferentially and selectively produce both n- and i-gasoline range paraffins to very high selectivity is necessary. The catalysts must also be resistance to production of aromatic coke precursors with potential for catalyst deactivation. So far, high reaction temperatures and/low methanol/water ratios are associated with high methanol conversion but very low selectivity to gasoline hydrocarbons. On the other hand, moderate pressures and/or space velocities are very favorable factors for enhanced selectivity with most zeolites. Tubular, shelf and membrane reactors have good prospects to replace the fixed-bed reactors due to enhanced selectivity to liquid hydrocarbons and the reduced chance of coke formation.Hierarchical zeolites have demonstrated good activity and stability properties as catalysts for the MTG process. Therefore, further studies with the view of developing strategies for improving the selectivity to gasoline range hydrocarbons are essential. Similarly, details on their mechanism of action could be very important for designing industrial scale catalysts.AcknowledgmentsThe authors would like to acknowledge the funding provided by King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) through the Science & Technology Unit in Center of Research Excellence in Nanotechnology at King Fahd University of Petroleum & Minerals (KFUPM) for supporting this work through project No. 13-NAN1702-04 as part of the National Science, Technology and Innovation Plan.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.3 โอกาสของตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ลำดับชั้นซีโอไลต์ลำดับชั้นอย่างอื่นจะเรียกว่า "ซีโอไลท์เมโซพอรัส" ได้ดึงดูดความสนใจอย่างมากในครั้งที่ผ่านมาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับเร่งปฏิกิริยาจำนวนมากรวมทั้ง aromatization, isomerization, alkylation แตกและการคายน้ำ (Li et al., 2008 วูเอต al., 2012 และอัล Yassir et al., 2012) พวกเขาจึงสามารถเป็นวัสดุที่คาดหวังเพราะปฏิกิริยาเหล่านี้ยังเกิดขึ้นในช่วงกลางของกระบวนการ MTG ที่นำไปสู่การก่อตัวของ Paraffins ช่วงน้ำมันเบนซินและอะโรเมติก ซีโอไลท์เหล่านี้มีลักษณะอย่างน้อยหนึ่งระดับที่เพิ่มขึ้นของความพรุนนอกจาก microporosity ปกติของระบบซีโอไลท์ พวกเขามีปริมาณเมโซอย่างมีนัยสำคัญ (เช่นสำหรับรูขุมขนที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 2 และ 50 นาโนเมตร) (เกาะ et al., 2011) ซีโอไลต์ลำดับชั้นที่มีคุณสมบัติที่ไม่ซ้ำกันในการช่วยให้เกิดปฏิกิริยาที่จะเร่งทั้งที่พื้นผิวเมโซและอยู่ในรูขุมขนเนื่องจากการกำจัดของปัญหาการแพร่กระจาย (โจว et al., 2013) ดังนั้นจำนวนมากของสารตั้งต้นสามารถแปลงเป็นสินค้าที่ต้องการที่จะเลือกสูงมาก อีกคุณสมบัติสำคัญของตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้คือความต้านทานของพวกเขาที่จะยกเลิกการใช้ที่มีเวลาโดยเงินฝากคาร์บอน (Milina et al., 2014). การศึกษาล่าสุดพบว่าซีโอไลต์ลำดับชั้นเพื่อแสดงกิจกรรมที่ดีการเลือกและคุณสมบัติความมั่นคงในระหว่างการเกิดปฏิกิริยา MTG กว่าคู่เดิมของพวกเขา Wan et al, (2014) การจ้างงานแบบลำดับชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา H-ZSM-5 0.18 มิลลิลิตร / กรัมปริมาณเมโซและเมื่อเทียบกับผลการดำเนินงานของ MTG กับที่ของการชุมนุม H-ZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี 0.03 มิลลิลิตร / กรัมปริมาณเมโซ ปฏิกิริยา MTG ได้ดำเนินการที่ 350 ° C 1.2 ชั่วโมง-1 และ 1.1 เมกะปาสคาลเป็นระยะเวลา 24 ชั่วโมง ตัวเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นการผลิตเมทานอลแปลง 99.6% เมื่อเทียบกับ 89.7% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิม ในทำนองเดียวกันการเลือกที่จะไฮโดรคาร์บอนช่วงน้ำมันเบนซิน (เช่น Paraffins และอะโรเมติก) เป็น 58.9% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นเมื่อเทียบกับ 28.4% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิม ปริมาณเมโซขนาดใหญ่ของลำดับชั้น H-ZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีขึ้นการแพร่กระจายสารตั้งต้นของผลิตภัณฑ์และเพิ่มขึ้นดังนั้นการเลือกผลิตภัณฑ์ที่จะเกิดปฏิกิริยาที่ต้องการ (Gilson และ Derouane 1984 และ Serrano et al., 2013) การวิเคราะห์แสดงให้เห็นโค้กธรรมดา H-ZSM-5 ที่จะมีน้ำหนัก 7.7.% ของเงินฝากคาร์บอนเมื่อเทียบกับน้ำหนัก 1.7.% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นหลังจาก 24 ชั่วโมง ดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นลำดับชั้นทนต่อการเสื่อมจาก coking Fathi et al, (2014) จัดทำลำดับชั้น H-ZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาโดยการรักษาของเดิม H-ZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี 0.1 M NaOH ที่ 75 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 3 ชั่วโมง ทั้งแบบธรรมดาและแบบลำดับชั้น H-ZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้รับการประเมินปฏิกิริยา MTG ที่ 400 ° C และ 28 H-1 พวกเขามี 0.126 และ 0.101 มิลลิลิตร / กรัมปริมาณเมโซสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นและการชุมนุมตามลำดับ แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสองแปลงผลิตเมทานอลที่คล้ายกันของ 95% เป็นครั้งแรกในเวลา 1 ชั่วโมงของการเกิดปฏิกิริยาที่มั่นคงขึ้นเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การแปลงลดลงถึง 50% ภายใน 10 ชั่วโมงสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิมเมื่อเทียบกับ 70% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบลำดับชั้น ดังนั้นหลังเป็นมีเสถียรภาพมากขึ้นด้วยเวลา ในทำนองเดียวกันการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นหัวกะทิ 42% เป็นสารไฮโดรคาร์บอนช่วงน้ำมันเบนซินเมื่อเทียบกับ 21% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิม. การทำงานของนิเอตอัล (2011) การจ้างงานแบบลำดับชั้นสังกะสี / HZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่พัฒนาโดยการรักษาแบบเดิม Zn / HZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มี 0.3 M NaOH ที่ 80 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตัวเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นมีปริมาณเมโซ 0.17 มิลลิลิตร / กรัมเมื่อเทียบกับ 0.04 มิลลิลิตร / กรัมสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิม ตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสองได้รับการประเมินปฏิกิริยา MTG ที่ 437 องศาเซลเซียสและ 3.2 H-1 แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งผลิตเมทานอลแปลงเริ่มต้นของ 100% ความมั่นคงที่มีเวลาเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้น การแปลงสำหรับการประชุม Zn / H-ZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาลดลงถึง 55% โวหลังจาก 10 ชั่วโมงในขณะที่ลำดับชั้นของสังกะสี / H-ZSM-5 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีเสถียรภาพอย่างสมบูรณ์ 100% เป็นเวลา 30 ชั่วโมง หลังจากระยะเวลา 10 ชั่วโมง, การเลือกที่จะไฮโดรคาร์บอนช่วงน้ำมันเป็น 54% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นเมื่อเทียบกับ 25% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิม ดังนั้นการเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นถูกใช้งานมากขึ้นและมีเสถียรภาพเลือก ตามที่การ์เซียMartínezและหลี่ (2015) ที่เพิ่มขึ้นใน mesoporosity ซีโอไลต์ส่งเสริมลำดับชั้นอายุการใช้งานตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่นความมั่นคง) โดยขัดขวางโอกาสของการก่อโค้ก ในทำนองเดียวกันก็ช่วยให้การแพร่กระจายที่ไม่ จำกัด ของ C5 + ไฮโดรคาร์บอนที่อยู่ในรูขุมขนและดังนั้นจึงปรับปรุงการเลือกของพวกเขา บนมืออื่น ๆ รูขุมขนของซีโอไลต์ทั่วไปถูกบล็อกได้อย่างง่ายดายโดยสายพันธุ์โค้ก นี้ลดการเลือกของพวกเขาเพื่อ C5 + ไฮโดรคาร์บอนและเรียกการเสื่อมตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างรวดเร็ว. 4 สรุปผลการวิจัยมีข้อบ่งชี้ว่าก๊าซจากชั้นหินที่มีศักยภาพที่ดีมีการแข่งขันกับก๊าซธรรมชาติหรือชีวมวลเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิต syngas แต่ค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพและกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ก๊าซจากชั้นหินที่มีประสิทธิภาพจะต้องได้รับการพัฒนาพิจารณาองค์ประกอบทางเคมีในการเปรียบเทียบกับวัตถุดิบอื่น ๆ ปฏิรูป (เช่นแห้งและอบไอน้ำ) เทคโนโลยีที่ได้รับการพิจารณาให้มีประสิทธิภาพมาก syngas กระบวนการผลิตที่มีการสนับสนุนและ / หรือการส่งเสริมระบบ Ni-based เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหลัก อย่างไรก็ตามวรรณกรรมที่ผ่านมาชี้ให้เห็นว่าเป็นความพยายามที่จะลดอุณหภูมิที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุผลตอบแทนที่ดีที่สุด syngas จะเป็นประโยชน์มาก การรวมกันของการออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีและเลือกที่เหมาะสมของพารามิเตอร์ปฏิกิริยาเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าอายุการใช้งานอีกต่อไปและตัวเร่งปฏิกิริยาป้องกันการเสื่อมโดยการสะสมคาร์บอน. ตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับโลหะมีตระกูลมีการใช้งานมากสำหรับการผลิตเมทานอลจาก syngas อย่างไรก็ตามการเผาพิษและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องคิดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนไปใช้อื่น ๆ ตามธาตุสังกะสีและทองแดง การศึกษาเพิ่มเติมเป็นสิ่งจำเป็นในการรองรับการสำรวจการสนับสนุนที่เหมาะสมที่สุดเงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาและการปรับเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถให้กิจกรรมที่ดีที่สุดเสถียรภาพและคุณสมบัติหัวกะทิ. ตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์เป็นระบบหลักที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยา MTG เนื่องจากเป็นไปได้ของการควบคุมโครงสร้างและความเป็นกรด บรรลุการแปลงเมทานอลที่เหมาะสมเป็นเรื่องง่ายด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลท์มากที่สุด แต่การบรรลุผลตอบแทนสูงของ Paraffins ช่วงน้ำมันเบนซินเป็นเรื่องยาก ดังนั้นการเลือกอย่างระมัดระวังของโครงสร้างซีโอไลท์มีความเป็นกรดตามนิยามของBrønstedเพียงพอที่พิเศษและสามารถเลือกที่จะผลิตทั้งละลายและ Paraffins ช่วงฉันน้ำมันเบนซินที่จะเลือกสูงมากเป็นสิ่งที่จำเป็น ตัวเร่งปฏิกิริยาจะต้องเป็นความต้านทานต่อการผลิตสารตั้งต้นโค้กหอมที่มีศักยภาพสำหรับการเสื่อมตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้ห่างไกลปฏิกิริยาอุณหภูมิสูงและ / ต่ำเมทานอล / อัตราส่วนน้ำที่เกี่ยวข้องกับการแปลงเมทานอลสูง แต่การเลือกที่ต่ำมากที่จะไฮโดรคาร์บอนน้ำมันเบนซิน ในทางตรงกันข้ามความกดดันในระดับปานกลางและ / หรือความเร็วพื้นที่เป็นปัจจัยที่ดีมากสำหรับการเลือกเพิ่มขึ้นด้วยซีโอไลต์มากที่สุด ท่อ, การเก็บรักษาและเครื่องปฏิกรณ์เมมเบรนมีแนวโน้มที่ดีที่จะเปลี่ยนเครื่องปฏิกรณ์คงที่เตียงเนื่องจากการเลือกการปรับปรุงเพื่อไฮโดรคาร์บอนเหลวและมีโอกาสลดลงของการก่อโค้ก. ซีโอไลต์ลำดับชั้นได้แสดงให้เห็นกิจกรรมที่ดีและคุณสมบัติความมั่นคงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการ MTG ดังนั้นการศึกษาเพิ่มเติมที่มีมุมมองของการพัฒนากลยุทธ์สำหรับการปรับปรุงการเลือกที่จะไฮโดรคาร์บอนช่วงน้ำมันเบนซินที่มีความจำเป็น ในทำนองเดียวกันรายละเอียดเกี่ยวกับกลไกของพวกเขาในการดำเนินการอาจจะเป็นสิ่งที่สำคัญมากสำหรับการออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาระดับอุตสาหกรรม. กิตติกรรมประกาศผู้เขียนต้องการที่จะรับทราบการระดมทุนที่ได้รับจากกษัตริย์อับดุลอาซิซิตีวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (KACST) ผ่านทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหน่วยในศูนย์ความเป็นเลิศการวิจัย ในนาโนเทคโนโลยีที่ King Fahd มหาวิทยาลัยปิโตรเลียมและแร่ (KFUPM) เพื่อรองรับการทำงานที่ผ่านโครงการฉบับที่ 13 NAN1702-04 นี้เป็นส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์แห่งชาติ, เทคโนโลยีและนวัตกรรมแผน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3.3 . โอกาสของตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ชนิด

แบบลำดับชั้นหรือเรียกว่า " ซีโอรัส " ได้ดึงดูดความสนใจมากในช่วงเวลาที่ผ่านมา และเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยามากมายรวมถึงฟอร์มการแยก , แอลคีน , แตก , และ dehydration ( Li et al . , 2008 , Wu et al . , 2012 และยัสเซอร์ อัล et al . , 2555 )พวกเขาจึงสามารถวัสดุอนาคต เพราะปฏิกิริยาเหล่านี้ยังเกิดขึ้นในขั้นกลางของกระบวนการ MTG ที่นำไปสู่การก่อตัวของช่วงน้ำมันพาราฟินและการกลั่น . ซีโอไลต์เหล่านี้มีอย่างน้อยหนึ่งที่เพิ่มระดับของความพรุน นอกจาก microporosity ปกติของระบบซีโอไลต์ . พวกเขามีปริมาณ mesopore อย่างมีนัยสำคัญ ( เช่นสำหรับรูขุมขนที่มีขนาดระหว่าง 2 ถึง 50 nm ) ( โฮล์ม et al . , 2011 ) การเปรียบเทียบคุณสมบัติเฉพาะของซีโอไลต์มีให้ปฏิกิริยาเป็นปฏิกิริยาทั้งใน mesopore ผิวและภายในรูขุมขน เนื่องจากการขจัดปัญหาการแพร่กระจาย ( โจว et al . , 2013 ) ดังนั้นจำนวนมากของก๊าซที่สามารถแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเพื่อการสูงมากอีกคุณสมบัติสำคัญของตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้มีความต้านทานของพวกเขาเสื่อมกับเวลา โดยเงินฝากที่ประกอบด้วยคาร์บอน ( ไมลีนา et al . , 2010 ) .

การศึกษาล่าสุดเปิดเผยลำดับชั้นซีโอไลต์เพื่อแสดงกิจกรรมและเลือกคุณสมบัติเสถียรภาพใน MTG ปฏิกิริยากว่า counterparts ธรรมดาของพวกเขา วาน et al . ( 2014 ) ที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบลำดับชั้นของ 018 ml / g mesopore ปริมาณและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของ MTG ที่ปกติแบบตัวเร่งปฏิกิริยา 0.03 มล. / ก. mesopore ปริมาณ โดย MTG ปฏิกิริยาดำเนินการที่ 350 องศา C 1.2 H − 1 1.1 MPa เป็นเวลา 24 ชั่วโมง เร่งการผลิต การเปลี่ยนเมทานอลคือ % เมื่อเทียบกับร้อยละ 89.7 % สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาทั่วไป ส่วนเลือกน้ำมันเบนซินช่วงไฮโดรคาร์บอน ( เช่นพาราฟิน และ PTTAR ) เป็นต้น % สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาเทียบลำดับชั้น 28.4% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาทั่วไป mesopore ขนาดใหญ่ปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาแบบลำดับชั้นเพิ่มการแพร่กระจายของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์และจากนั้นเลือกผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเพิ่มปฏิกิริยา และ derouane Gilson , 1984 และ Serrano et al . , 2013 )การวิเคราะห์ข้อมูลแบบมีโค้กปกติ 7.7 % โดยน้ำหนักของเงินฝากที่ประกอบด้วยคาร์บอน เทียบกับ 1.7 % โดยน้ำหนักสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาลำดับชั้นหลังจาก 24 ชั่วโมง ดังนั้น การทนต่อการเสื่อมสภาพเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยราคา . fathi et al . ( 2014 ) เตรียมชุดแบบตัวเร่งปฏิกิริยาโดยการรักษาแบบธรรมดาตัวเร่งปฏิกิริยา 0.1 M NaOH ที่อุณหภูมิ 75 องศา C เป็นเวลา 3 ชั่วโมงทั้งแบบธรรมดาและแบบประเมินปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับ MTG ที่ 400 องศา C และ 28 H − 1 พวกเขาครอบครอง 0.126 และ / g 0.101 มิลลิลิตร ปริมาณ mesopore สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบลดหลั่นกันตามลำดับ แม้ว่าปฏิกิริยาทั้งสองที่คล้ายกันของการเปลี่ยนเมทานอล 95% ใน 1 ชั่วโมงแรกของการเกิดปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาถูกจัดการแปลงลดลงถึง 50% ภายใน 10 ชั่วโมงตัวเร่งปฏิกิริยาปกติเมื่อเทียบกับ 70% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบลำดับชั้น . ดังนั้น หลังมีเสถียรภาพมากขึ้นกับเวลา ส่วนการเร่งผลิต 42 % เลือกน้ำมันเบนซินช่วงไฮโดรคาร์บอนเมื่อเทียบกับ 21% สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา ธรรมดา

งานฉัน et al .( 2011 ) ใช้ลำดับชั้นบนตัวเร่งปฏิกิริยา Zn / พัฒนาโดยการรักษาของสังกะสีธรรมดา / ตัวเร่งปฏิกิริยา HZSM-5 0.3 M NaOH ที่ 80 ° C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบมี mesopore ปริมาตร 0.17 ml / g เมื่อเทียบกับ 0.04 มิลลิลิตร / กรัมสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาทั่วไป ปฏิกิริยาทั้งสองได้รับการประเมินปฏิกิริยาที่คุณ° C และ MTG 3.2 H − 1