سیستم‌های کاتالیزور برای تبدیل سوربیتول به سوخت‌های زیستی 

در شرایط فعلی افزایش تقاضای نفت برای توسعه پایدار، زیست توده، یک ماده فراوان و تجدیدپذیر، به عنوان یک منبع جذاب برای انرژی و به ویژه برای تولید سوخت ظاهر می‌شود. یک راه‌امیدوارکننده برای تولید هیدروکربن‌ها از زیست توده، تبدیل مستقیم قند‌ها یا پلی‌ال‌های لیگنوسلولزی به هیدروکربن‌ها، با استفاده از یک کاتالیزور ناهمگن دو عملکردی است. سوربیتول یکی از پلی ال‌های مورد مطالعه است. همچنین بخشی از دوازده ترکیب زیست توده سابق است ک توسط دپارتمان انرژی آمریکا (DOE) به عنوان مواد اولیه با ارزش برای تولید سوخت یا مواد شیمیایی شناسایی شده است. این می‌تواند با هیدروژناسیون کاتالیزوری گلوکز یا مستقیماً از سلولز تولید شود. 

 کاتالیزور برای کم آبی سوربیتول

نتیجه‌گیری ما این بود که این کاتالیزور برای کم آبی سوربیتول هیدروژناسیون در آب مناسب نیست زیرا خواص فیزیکی و شیمیایی آن به شدت تحت تأثیر محیط گرمابی قرار می‌گیرد و فعالیت کربنیله کردن آن منجر به تولید CO۲ قابل توجهی می‌شود که برای اقتصاد اتمی بالا مناسب نیست.

فرآیند‌ها 

در این مقاله، سیستم‌های کاتالیزوری ناهمگن جدید با تغییر ماهیت فاز اسیدی طراحی شده‌اند. هدف این است که یک جامد اسیدی را شناسایی کنیم که هم در شرایط گرمابی پایدار باشد و هم برای تبدیل سوربیتول به آلکان C۵- C۶ زمانی که با یک کاتالیزور فلزی مبتنی بر پلاتین همراه باشد انتخابی مناسب باشد. برای این منظور، مخلوط‌های مکانیکی به منظور جداسازی فاز فلزی پلاتین بر روی همان اکسید پایدار (ZrO۲) و فاز‌های اسیدی مختلف تهیه شد که تضمین می‌کند فاز فلزی از نظر اندازه ذرات ویژگی‌های یکسانی دارد.

تجزیه و تحلیل ابتدایی 

تجزیه و تحلیل ابتدایی اختلاط‌های مکانیکی صرف شده هیچ شواهد واضحی از شستشوی تنگستن یا پلاتین نشان نمی‌دهد. علاوه بر این، محتوای کربن پایین (> ۰. ۳ درصد وزنی) نشان می‌دهد که تقریباً هیچ اکسیدی در طول آزمایش تشکیل نمی‌شود. تغییرات بافتی اکسید‌های تنگسته (مساحت سطح BET، حجم متخلخل و قطر منافذ) بر خلاف آنچه قبلاً در کاتالیزور Pt/SiO۲-Al۲O۳ مشاهده شده بود، محدود است.

توزیع اندازه نقاط کاتالیزور‌های تک عملکردی تازه و مخلوط‌های مکانیکی استفاده شده روی هم قرار گرفته‌اند. واضح است که تخلخل اکسید‌های تنگستات در طول آزمایش حفظ می‌شود. فاز‌های کریستالی مشاهده شده توسط XRD نیز قبل و بعد از آزمایش یکسان هستند. بنابراین به نظر می‌رسد اکسید‌های تنگستات در یک محیط واکنش گرمابی پس از ۷۰ ساعت در جریان پایدار هستند. توجه به این نکته مهم است که برخی از خصوصیات (NH۳-TPD و Raman) به دلیل وجود کاتالیزور فلزی در مخلوط مکانیکی انجام نشد. بنابراین تعیین رفتار گونه تنگستن در طول آزمایش غیرممکن است، به ویژه در مورد پراکندگی، حالت اکسیداسیون یا برهمکنش پشتیبانی تنگستن.

تبدیل سوربیتول 

اکسید‌های تنگستات با استفاده از اختلاط مکانیکی با کاتالیزور فلزی ۲. ۲ درصد وزنی Pt/ZrO۲ مورد آزمایش قرار گرفتند. عدم وجود فعالیت اسیدی با استفاده از آزمایش کم آبی سیکلوهگزانول که قبلاً توضیح داده شد تأیید شد. در نتیجه، پشتیبانی ZrO۲ در محاسبه WHSV در نظر گرفته نشد. به عنوان مثال، مخلوط مکانیکی Pt/ZrO۲ + SiO۲-Al۲O۳ (۲ گرم + ۴ گرم) در نظر گرفته می‌شود.

نتیجه‌گیری 

هدف از مطالعه حاضر تبدیل سوربیتول انتخابی به هیدروکربن‌های مشابه بنزین (آلکان‌های C۵-C۶) بود که نشان‌دهنده یک فرصت‌امیدوارکننده برای تأمین انرژی در آینده است. سه کاتالیزور مبتنی بر تنگستن برای تبدیل سوربیتول در فاز آبی تهیه شده است. مقایسه آن‌ها در اختلاط مکانیکی با Pt/ZrO۲ نشان می‌دهد که بازده محصولات به ماهیت جامد اسیدی بستگی دارد: آلومینا تنگسته منجر به بازده بالا در الکل‌های ضعیف می‌شود در حالی که تیتانیا تنگستات بازده بالایی در هیدروکربن‌های زنجیره بلند می‌دهد.

همبستگی بین گونه‌های تنگستن، اسیدیته در فاز گاز و اسیدیته در فاز آبی پیچیده است. فعل و انفعالات قوی تنگستن حمایت مشاهده شده در ZrO۲-WOx به نظر نمی‌رسد به نفع تشکیل اسید قوی باشد. به نظر می‌رسد فعالیت اسیدی در آب با حضور محل‌های اسید قوی مرتبط باشد. محل‌های اسید ضعیف، حتی زمانی که تعدادشان زیاد باشد، در آب فعال نیستند. این می‌تواند به دلیل جذب مولکول‌های آب در محل‌های اسید ضعیف باشد.

بنابراین TiO۲-WOx فاز اسیدی بهینه برای تبدیل سوربیتول به هیدروکربن‌های ارزشمند است. علاوه بر این، سیستم کاتالیزوری دو منظوره Pt/ZrO۲-TiO۲- WOx در شرایط گرمابی پایدار است. این سیستم کاتالیزوری نشان دهنده یک ابزار‌امیدوارکننده برای تولید سوخت از قند‌ها در زمینه پالایشگاه زیستی است. برخی از ملاحظات مکانیکی هنوز در مورد این سیستم های‌امیدوارکننده مورد توجه هستند.