سنتز کاتالیست زئولیت برای تولید بنزین از متانول

فناوری نانو فهم و کنترل مواد در ابعاد بین حدود 1 تا 100 نانومتراست که در آن پدیده های منحصر به فردی برای مواد حادث می شود. با بهره گیری از این علم در ساخت مواد و استفاده در علوم مختلف بخصوص علوم مهندسی شیمی و مهندسی مواد دریچه ای نو به روی این صنعت عظیم باز شده است. خواص فیزیکی ، شیمیائی وبیولوژیکی غیر معمول می تواند در مواد با مقیاس نانو پدیدار شود‍.شواهد زیادی وجود دارد که منابع نفتی محدود قادر به تامین تقاضای انرژی جهانی نمیباشند.مصرف کلی سوخت حدود 45/116میلیون تن در روز می باشد که این میزان با رشد بیش از 3 درصد در حال افزایش می باشد.با این نرخ مصرف درسال 2020 به حدود28/162 میلیون تن در روز خواهد رسید[1]. روش های معمول برای تولید بنزین عموما از تقطیر نفت خام و فرایند هایی مانند الکیلاسیون و کراکنیک کاتالیستی می باشد .هر چند تولید سوخت از زغال سنگ (coal to liquid) نیز در برخی از کشور های دارای منابع زغال سنگ صورت گرفته است . با توجه به اهمیت حیاتی سوخت و نیاز مبرم به آن و همچنین افرایش تقاضا برای آن ناگزیر باید روش های جایگزین برای تولید آن نیز بکار برد.فرایند تبدیل متانول به بنزین (methanol to gasoline)که قسمتی از فرایند کلی تبدیل گاز به سوخت (gas to liquid) می باشد ، یکی از فرایند های جایگزین مناسب است . از ان جا که بنزین عمده سوخت مصرفی در حمل و نقل بوده و تولید نفت خام با روند مصرف کنونی رو به اتمام است ،مطالعه و بررسی روش هایی برای تولید بنزین از منابع دیگر ضروری به نظر می رسد. متانول به دلیل این که از منابع مختلفی مانند گازطیبعی ،زغال سنگ و منابع تجدید پذیر مانند بیومس(Bio mass) تولید میشود گزینه خوبی یرای این کار است .فرایند تبدیل متانول به بنزین نسبت به سایر روشها مزایایی دارد که مهم ترین آن ها ،هزینه کمتر و کیفیت بهتر محصول است .این فرایند برای اولین بار درسال 1970 توسط شرکت مویبل(Mobil) و با استفاده از زئولیت سنتزی به نام H-ZSM-5 که نسبت به برش بنزین بسیار انتخاب پذیر است ،انجام شد. از آن به بعد کارهای زیادی برای بهبود این فرایند انجام شده و پارامترهای مختلفی را در این فرایند بهبود داده اند،که از آن میان می توان به استفاده از راکتور های مختلف ،بهبود کاتالیست با استفاده از اکسید های فلزی و ناتو اکسید های فلزی مختلف از جمله اکسید مس و اکسید روی و تغیر در خوراک اشاره کرد[7-2]. از میان کاتالیست های زئولیتی ، ZSM-5 و SAPO-34و NH4-ZSM-5 برای انجام واکنش های فرایند تبدیل متانول به بنزین مناسب می باشندو مورد مطالعه بیشتری قرارگرفته اند.مکانیزم شناخته شده اصلی برای فرایند تبدیل متانول به بنزین شامل تبدیل متانول به دی متیل اتر می باشد که واکنشی تعادلی بوده و سپس با آب گیری مجدد تبدیل به اولفین های سبک مانند اتیلن و پروپیلن می گردد .این اولفین ها نیز در داخل حفرات کاتالیست تبدیل به اروماتیک ها و سایر هیدروکرین های درمحدوده نقطه جوش بنزین میشوند[11-8].هدف از این تحقیق فرایند تیدبل متانول به بنزین متمرکز شده است و در این راستا مطالعات آزمایشگاهی در زمینه تاثیر میزان خلوص خوراک و میزان تبدیل و همچنین انتخاب پذیری کاتالیست با استفاده از اکسید های فلزی و ناتو اکسید های فلزی در کیفیت بنزین تولیدی انجام خواهد شد.