haku: @keyword katalyytti / yhteensä: 16
viite: 2 / 16
| Tekijä: | Hirviniemi, Rami |
| Työn nimi: | Polyaromaattisten hiilivetyjen hydraus |
| Hydrogenation of polyaromatic hydrocarbons | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | (8) + 82 s. + liitt. 9 Kieli: fin |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Kemian tekniikan korkeakoulu |
| Oppiaine: | Kemia (KE3001) |
| Valvoja: | Koskinen, Ari |
| Ohjaaja: | Karvinen, Esko |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201605262234 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 3825 | Arkisto |
| Avainsanat: | asphaltene hydrogenation catalyst heterogeneous homogeneous hexabenzocoronene asfalteeni hydraus heksabentsokoreeni katalyytti heterogeeninen homogeeninen |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän diplomityön tarkoitus oli tutkia asfalteenimallianeen heksa-tert-butyyliheksa-peri-heksabentsokoroneenin valmistusta ja sen hydrausta korkeissa lämpötiloissa ja vedyn pai-neissa. Asfalteeneja on runsaasti öljynjalostuksessa tyhjiötislauksesta jäljellejäävässä heikosti haihtuvassa pohjavirrassa ja ne koostuvat pääasiassa polysyklisistä aromaattisista hiilivedyistä. Asfalteenit ovat lukuisten molekyylien seoksia, eikä näistä seoksista voida suorittaa kom-ponenttikohtaisia mittauksia. Tämän takia tarvitaan malliaineita. Näiden hydraukselle voidaan johtaa kineettiset mallit ja käyttää näitä asfalteenien hydrokrakkaukselle yleistetyn mallin kehittämiseen. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen hetero- ja homogeenista hydrausta on tutkittu kirjallisuudessa paljon ja saatavilla on tietoa eri katalyyteistä ja näiden aikaan saamista reaktioverkostoista ja selektiivisyydestä. Hydrauksen kinetiikasta tietoa on kuitenkin saatavilla hyvin rajoitetusti ja tämän takia asfalteenien malliaineilla suoritetut hydrauskokeet ovat oleellisia. Tämän työn kirjallisuusosassa käsiteltiin hetero- ja homogeenista polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen ja heterosyklien hydrausta. Heterogeenisessa hydrauksessa keskitytään korkeissa lämpötiloissa ja vedyn paineissa tehtyihin hydrauksiin. Käsitellyt katalyytit ovat pääasiassa teollisuudessa paljon käytettyjä nikkelipohjaisia- tai korkeamman aktiivisuuden omaavia jalometallikatalyyttejä. Näistä katalyyteistä käydään läpi hydrauksen mekaniikkaa, kinetiikkaa sekä muodostuvia reaktioseoksia. Homogeenisesta hydrauksesta käydään lyhyesti läpi eri menetelmiä aikaan saada korkean selektiivisyden hydrattuja polysyklisä aromaatteja. Kokeellisessa osassa valmistettiin asfalteenimalliainetta heksa-tert-butyyliheksa-peri-bentsokoroneenia heksafenyylibentseenistä käyttämällä one-pot reaktiota, jossa heksafenyyli-bentseeni ensin alkyloitiinn Friedel-Crafts reaktiolla ja muodostunut tuote syklattiin käyttäen Scholl-reaktiota. Tälle molekyylille suoritettiin hydrauskokeita 300 °C ja 400 °C lämpötiloissa sekä 160 bar vety kaasun paineessa. Hydrauskokeet suoritettiin Neste Oyj:n teknologiakeskuksessa Kilpilahdessa. Malliaineen valmistuksessa puhtaus oli ongelma ja hydraus jouduttiin suorittamaan käyttäen seosta, jossa oli pieniä määriä ylialkyloitunutta ja osittain syklautunutta heksabentsokoroneenia. Hydrauksen jälkeen ei reaktioseoksessa havaittu hydrautunutta tuotetta. Sen sijaan havaittiin krakkautunutta lähtöainetta, josta oli poistunut tert-butyyliryhmiä HPLC-analyysin mukaan. |
| Tiivistelmä (eng): | This purpose of this thesis to examine the preparation of asphaltene model compound hexa-tert-butylhexa-peri-hexabenzocoronene and its hydrogenation at high temperatures and hydrogen pressures. Asphaltenes are present in large quantities in the residue fraction of the vacuum distillation of crude oil and are composed mostly of polycyclic aromatic hydrocarbons. The multiplicity of the compounds present in this fraction is such that it can't be used in modelling for single compounds. This is why the asphaltene model compounds are needed. A kinetic model can be derived from the hydrogenation of a single compound and this can be further utilized in development of a generalized model of the hydrogenation of asphaltenes. In the literature there is a wealth of studies concerning the reaction networks and selectivity of the heterogeneous and homogenous hydrogenation of polyaromatic hydrocarbons and heterocyclic compounds. However there is only little information available about the kinetics of the hydrogenation of the polycyclic compounds. In the literature part of this thesis the hetero- and homogenous hydrogenation of polycyclic compounds is covered. The focus in the section concerning heterogeneous catalysis is in the high temperature and pressure hydrogenations. The heterogeneous catalysts covered are mostly nickel based and the more active noble metal catalysts which are commonly used in industry. The reaction mechanisms are covered as well as the kinetics and the compositions of the reaction mixtures. Some different techniques of highly selective homogeneous catalysis are also shortly presented. In the experimental part asphaltene model compound hexa-tert-butylhexa-peri-hexabenzocoronene was synthesized using one-pot reaction from hexaphenylbenzene. In this synthesis hexaphenylbenzene is first alkylated in a Friedel-Crafts reaction and then cyclized using a Scholl reaction. This compound was then hydrogenated at temperatures of 300 °C and 400 °C and 160 bar pressure using hydrogen gas. Hydrogenation experiments were performed in the Technology Center of Neste Corporation at Kilpilahti. The model compound proved difficult to manufacture as a pure compound and therefor a mixture which contained small amounts of over-alkylated and not completely cyclized model compound was used in hydrogenation experiments. Not any hydrogenated product after hydrogenation was observed. However some cracked starting material, from which some of the tert-butyl groups were removed was detected by HPLC-analysis. |
| ED: | 2016-05-29 |
INSSI tietueen numero: 53652
+ lisää koriin
INSSI