Karbon monoksit hidrojenasyonu katalizörlerinin oksijenlenmiş hidrokarbon üretimi için incelenmesi

Bu çalışmanın amacı karbon monoksit hidrojenasyonu yoluyla oksijenlenmiş hidrokarbon (özellikle etanol) üretimi için katkılı ve silika destekli rodyum katalizörlerinin performansının incelenmesi olarak belirlendi. Emdirme yöntemi kullanılarak iki farklı katalizör hazırlandı:1.5wt%Rh-2.6wt%La/SiO2 ve 1.5wt%Rh-2.6wt%La/1.5wt%V/SiO2. Etkinlik testleri kapsamında, sıcaklık, basınç ve reaktörde kalma süresinin (W/FCO) CO dönüşmesinin yanısıra metan, etanol ve karbondioksit seçimliliğine etkileri belirlendi. Katalizör yüzeylerinin mikro yapıları ESEM ve EDX teknikleriyle incelendi. Reaksiyon deneyleri, sistemin uzaktan kontrolu için programlanabilir kumanda ve yazılım ile donatılmış tam otomatik yüksek-basınçlı bir reaktör sistemi içinde entegre sabit yataklı bir mikro reaktörde gerçekleştirildi. Girdi ve ürün analizi için GC ve GC-MS olmak üzere iki on-line gaz kromatografı kullanıldı. Deneylerin ilk bölümü, sabit girdi bileşimi (mol bazında %10 CO, %20 H2 ve fark N2) ve 0.98 mg.min.μmol-1 reaktörde kalma süresi kullanılarak 1.5wt%Rh-2.6wt%La/1.5wt%V/SiO2 üzerinde gerçekleştirildi. Reaksiyon koşulları, 14-35 bar ve 240-315oC arasında değiştirildi. İzleyen deneyler, çift katkılı Rh/SiO2 için reaktörde kalma süresi 0.49-1.95 mg.min.μmol-1 aralığında değiştirilerek 25 bar ve 285oC de gerçekleştirildi. Tek katkılı katalizör için deneyler de 0.98 mg.min.μmol-1 reaktörde kalma süresi ile aynı basınç aralığı kullanılarak 270-300oC arasında yapıldı. Reaktörde kalma süresinin ve reaksiyon sıcaklıklığının artmasının yanısıra V katkı maddesinin eklenmesi de CO dönüşmesini olumlu yönde etkiledi. Tek-katkılı Rh-La/SiO2 katalizörü önemli miktarlarda oksijenlenmiş hidrokarbon üretmezken, çift katkılı Rh-La- V/SiO2 katalizörü ortamında etanol, asetik asit ve etil eter başlıca oksijenlenmiş hidrokarbonlar olarak belirlendi. Yüksek basınçların oksijenlenmiş ürün oluşumunu desteklediği görüldü. En yüksek etanol seçimliliği, CO dönüşmesi %9 düzeyinde iken %19 olarak elde edildi (270oC, 35 bar). Bunu izleyen etanol seçimliliği ise, CO dönüşmesi %31 düzeyinde iken %15 olarak belirlendi (300oC, 35 bar). Katalizör etkinliğinin basınçtan ziyade reaksiyon sıcaklığı tarafından kontrol edildiği gözlendi.