پيشرفت زياد بشر در نيمه دوم قرن 20 به واسطه استفاده از نفت و گاز به عنوان منابع انرژي و ديگر مواد خام محقق شده است. متاسفانه منابع فسيلي طبيعي از آنجايي كه عمدتا شامل هيدروكربن هاي اشباع يا آروماتيك ها هستند شامل الفين ها نيستند.
توليد الفين ها نياز به تكنولوژي هاي پيچيده و گران قيمت دارد شديدا نياز به انرژي دارد. بهبود بازده فرآيند كه خود به نوعي به بهبود عملكرد كاتاليست وابسته است خود دليلي بر تحقيق بر روي كاتاليست دي هيدروژناسيون است. دي هيدروژناسيون انتخابگرانه آلكان هايC10-C 14 به مونو الفين ها، يك واكنش اصلي است كه در فرآيند صنعتي براي توليد تركيبات فعال سطحي و شوينده ها انجام مي شود. دي هيدروژناسيون يك واكنش گرماگير و تعادلي است. اين شاخصه ها بعضي قيدها را بر روي توسعه فرآيندهاي تجاري قرار مي دهد. درصد تبديل اين واكنش توسط ترموديناميك محدود شده و با دما افزايش مي يابد. به منظور رسيدن به تبديل اقتصادي به ازاء هر بار عبور دماي بالاي 550oC لازم است. پارافين هاي سبكتر نياز به دماي بالاتري دارند و مشكلات بيشتري نيز دارند. دماي واكنش بالا به معناي بهبود واكنش هاي جانبي است. پايداري پارافين ها و الفين ها شديدا توسط چندين واكنش جانبي تحت تاثير قرار مي گيرد. الگومريزاسيون به تركيبات سنگينتر، كراكينگ به هيدروكربن هاي سبكتر، ايزومريزاسيون اسكلتي، آروماتيزاسيون، آلكيلاسيون حلقه هاي آروماتيك و در نهايت منجر به تشكيل كك و بازده كمتر مي شود. كك براي هر كاتاليستي سم است. احياء متناوب براي حذف كك از كاتاليست و بازگرداندن فعاليت كاتاليست در دهيدروژناسيون پارافين هاي سبك لازم است.تبديل تعادلي با كاهش فشار افزايش مي يابد. بعضي از تكنولوژي ها در فشار جزئي كمتر از يك اتمسفر كار ميكند ) خلاء، رقيق كردن با هيدروژن يا بخار( براي اينكه نيرو محركه بالاتري بدهد. اين واكنش در راكتور بستر ثابت با شعاعي در دماي بالا) 723-773 K ( و فشار پايين) 200-300 kPa ( همراه هيدروژن براي رقيق كردن انجام مي شود.كاتاليست Pt Sn به صورت گسترده اي براي دي هيدروژناسيون استفاده مي شود.
كاتاليست Pt-Sn
چندين فاكتور بر روي خصوصيات كاتاليست اثر مي گذارند از قبيل : اسيديتي پايه، فرآيند توليد، طبيعت تركيبات پريكرسور، ترتيب تلقيح بار گذاري فلزات، فعاليت جامد و پراكندگي گونه هاي فلزي فعال. براي بهبود انتخابگري، فعاليت وپايداري كاتاليست پروموترهاي مختلفي به اين كاتاليست اضافه مي كنند. معمولي ترين اين پروموترها عناصر گروه Ge,Sn,Pb) IVA( ، گروه Ga,In,Ti) IIIA(، فلزات گروه Fe,Co,Ni )VIIIA( ، گروه )Sc,La,Ac( IIIB و عناصر گروه قليايي يا قليايي خاكي است . نشان داده شده كه اضافه كردن قلع به Pt اثر هاي زير را روي واكنش هاي دي هيدروژناسيون دارد:
افزايش پايداري وكاهش نرخ غير فعالسازي.
تغيير انتخابگري با ممانعت از هيدروكراكينگ، اليگومريزاسيون و تشكيل كك روي سطح كاتاليست. كريستال هاي فلزي درجه پراكندگي بيشتر و مقاومت بالاتر به فرسودگي را نشان مي دهند. نقش Sn براي بهبود فعاليت و انتخابگري و پايداري بخاطر آن است كه قلع اسيديته پايه را خنثي مي كند. افزايش مقدار Pt+Sn يا افزايش نسبت Sn/Pt سيستم را به سمت توليد الفين سوق ميدهد هنسل و همكارانش كاتاليستي حاوي پلاتين بر روي آلومينا با تركيب هالوژن را براي كاتاليز كردن واكنش هاي رفرمينگ، هيدروژناسيون، هيدروكراكينگ، اكسيداسيون و دي هيدروژناسيون بيان مي كنند. ترم رفرمينگ در اينجا به معني دي هيدروژناسيون ، ايزومريزاسيون، سيكليزاسيون و كركينگ يك برش نفتي است. تركيب هالوژن در اين كاتاليست براي كنترل نوع فعاليت كركينگ توزيع شده است. ذكر شده كه محتوي هالوژن بهتر است كمتر از%8 Wt آلومينا باشد تا از واكنش هاي جانبي شامل واكنش هاي كراكينگ كه نتيجه آن تشكيل گاز و حجم كم مايع است ممانعت كند. اين پتنت استفاده از يك تركيب فلز قليايي را بيان نمي كند. راش و همكارانش كاتاليستي براي رفرمينگ هيدرو كربن ها كه شامل تركيب گروه پلاتيني، يك تركيب قلع و تركيب هالوژني با يك ماده پايه متخلخل را معرفي مي كنند. در اين تحقيق همچنين بيان شده است كه تركيبي از Pt و Sn و فلز قليايی يا قليايي خاكي يك كاتاليست بسيار موثر براي دي هيدروژناسيون هيدرو كربن هااست. ويلهلم در تحقيقي نشان داد كه اينديم يك بهبود دهنده بسيار خوب براي كاتاليست هاي در بردارنده گروه Pt است در صورتي كه نسبت اتمي اينديم به پلاتين در حدود 0,1:1 تا 1:1 باشد. اين تحقيق همچنين يك تركيب گروه IV كه از بين Ge، Snو Pb انتخاب شده و به كاتاليست شامل اينديم اضافه شده براي كاربردهاي رفرمينگ را بيان مي كند. در كاتاليست دي هيدروژناسيون اين پتنت تركيب فلز قليايي يا قليايي خاكي اضافه شده به اين كاتاليست را افشا مي كند. به هرحال تركيب هالوژن در كمترين مقدار ممكن نگه داشته مي شود.)در حدود %6](0.1 Wt[. British pat 1499297 يك كاتاليست دي هيدروژناسيون شامل Pt و حداقل يكي از عناصر گاليم، اينديم، و تاليم و يك فلز آلكالي بويژه پتاسيم و ليتيم با آلومينا به عنوان ماده حامل را بيان مي كند. اين كاتاليست شامل هالوژن در يك مقدار 0,01 تا 0,1 درصد وزني است. مقدار هالوژن به اين دليل كاهش پيدا كرده تا انتخابگري و پايداري اين كاتاليست افزايش مي يابد. دونگارا و همكارانش مدعي شده اند كه كاتاليستي تهييه كرده اند كه براي دي هيدروژناسيون آلكان ها بسيار مناسب است.اين كاتاليست تركيبي از عناصر زير است ) اعداد به صورت درصد هاي وزني در كاتاليست هستند ( : فلز گران قيمت )0,1-5(، فلزي از گروه 0,1-5) IV A ( ، فلزي از گروه 0,1-6) III A ( ، فلز قليايي يا قليايي خاكي )10- 0,1( ، هالوژن )0,01-10( ، فلزي از گروه VIII كه از بين Co، Fe وNi انتخاب شده باشد.
مطالعه ادامه مقاله در “پایگاه اطلاعات علمی جهاد دانشگاهی”