ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΣΥΖΕΥΞΗ ΤΟΥ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΠΡΟΣ ΑΝΩΤΕΡΟΥΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ

Abstract

Η ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ ΣΥΖΕΥΞΗΣ ΤΟΥ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΠΡΟΣ C2 - ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΕ ΜΕ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ ΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΤΙΤΑΝΙΟΥ ΚΑΙ ΜΕΙΚΤΑ ΟΞΕΙΔΙΑ ΥΠΟ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗΣ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΚΑΙ ΟΞΥΓΟΝΟΥ, ΣΕ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΠΙΕΣΗ, ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ 750 - 900 ΒΑΘΜΩΝ C. ΒΡΕΘΗΚΕ ΟΤΙ Η ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΤΟΥ TIO2 ΜΕ ΚΑΤΙΟΝΤΑ ΥΨΗΛΟΤΕΡΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ ΑΠΟ ΑΥΤΟ ΤΟΥ TI^4+ (NB^5+ TA^5+ ΚΑΙ W^6+) ΕΧΕΙ ΩΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΚΛΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΩΣ ΠΡΟΣ C2 - ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ, ΕΝΩ ΤΟ ΑΝΤΙΘΕΤΟ ΙΣΧΥΕΙ ΓΙΑ ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΜΕ ΚΑΤΙΟΝΤΑ ΧΑΜΗΛΟΤΕΡΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ (LI^+ ΚΑΙ ZN^2+). ΥΨΗΛΕΣ ΑΠΟΔΟΣΕΙΣ ΩΣ ΠΡΟΣ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΘΗΚΑΝ ΜΕ ΤΟΝ ΚΑΤΑΛΥΤΗ 1%Κ.Β. LI2O - TIO2. ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΜΕ ΙΣΟΤΟΠΟ ^18Ο2 ΣΥΣΧΕΤΙΣΑΝ ΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣΓΙΑ ΤΗ ΔΙΑΧΥΣΗ ΠΛΕΓΜΑΤΙΚΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΜΕ ΤΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΕΝΙΣΧΥΤΗ (LI2O). Η ΤΕΧΝΙΚΗ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΙΧΝΗΘΕΤΗΣΗ ΙΣΟΤΟΠΟΥ (^13CH4, ^18O2) ΕΦΑΡΜΟΣΤΗΚΕ ΓΙΑ ΝΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΤΟΥΝ ΟΙ ΔΙΑΔΟΧΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΑΚΑ ΚΑΙ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΥΠΟ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ. ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΥΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΘΗΚΑΝ ΜΕ ΜΕΙΓΜΑΤΑ CAO - LI/TIO2, CAO - LI2TIO3 ΚΑΙ CAO - LI/BATIO3 ΠΟΥ ΟΔΗΓΗΣΑΝ ΣΕ ΑΠΟΔΟΣΕΙΣ 18 - 19%. Η ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΔΙΧΛΩΡΟΜΕΘΑΝΙΟΥ (CH2 CL2) ΣΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑ ΑΥΞΗΣΕ ΤΙΣ ΑΠΟΔΟΣΕΙΣ ΣΕ ΤΙΜΕΣ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΑΠΟ 20%.

THE OXIDATIVE COUPLING OF METHANE TO C2 - HYDROCARBONS WAS STUDIED ON A SERIES OF TIO2 - BASED AND MIXED OXIDES CATALYSTS BY COFEEDING METHANE AND OXYGEN AT 1 BAR TOTAL PRESSURE IN THE TEMPERATURE RANGE OF 750 - 900 C DEGREES. IT WAS FOUND THAT DOPING TIO2 WITH CATIONS OF VALENCE HIGHER THAN THAT OF THE PARENTRATION (NB^5+, TA^5+ AND W^6+) RESULTS IN A LARGE REDUCTION OF C2 - HYDROCARBONS SELECTIVITY WHEREAS THE LATTER IS LARGELY ENHANCED BY DOPING WITH CATIONS OF LOWER VALENCE (LI^+ AND ZN^2+). HIGH HYDROCARBON YIELDS WERE OBSERVED OVER 1WT% LI2O - DOPED TIO2 CATALYST. ISOTOPIC TRANSIENT EXPERIMENTS WITH ^18O2 PROVIDED THE ACTIVATION ENERGY OF BULK LATTICE OXYGEN DIFFUSION TO THE SURFACE AS A FUNCTION OF LI2O DOPANT CONCENTRATION. STEADY - STATE TRACING KINETIC STUDY, USING ^13CH4 AND ^18O2 ISOTOPE GASES PROBED THE CARBON AND OXYGEN REACTION PATHWAYS. A SYNERGY EFFECT WAS OBSERVED OVER CAO - LI/TIO2, CAO - LI2TIO3 AND CAO - LI/BATIO3 MIXTURES, LEADING TO YIELDS AS HIGH AS 18 - 19%. THEPRESENCE OF DICHLOROMETHANE (CH2CL2) IN THE FEED STREAM RESULTED IN C2 - HYDROCARBONS YIELDS>20%.