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Effects of Crystal Size and Si/Al Ratio of MFI-type Zeolite Catalyst on n-Hexane Cracking for Light Olefin Synthesis

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Title: Effects of Crystal Size and Si/Al Ratio of MFI-type Zeolite Catalyst on n-Hexane Cracking for Light Olefin Synthesis
Other Titles: n-ヘキサン接触分解による低級オレフィン選択合成におけるMFI型ゼオライトの結晶サイズとSi/Al比の影響
Authors: Konno, Hiroki1 Browse this author
Okamura, Takuya2 Browse this author
Nakasaka, Yuta3 Browse this author →KAKEN DB
Tago, Teruoki4 Browse this author →KAKEN DB
Masuda, Takao5 Browse this author →KAKEN DB
Authors(alt): 今野, 大輝1
岡村, 拓哉2
中坂, 佑太3
多湖, 輝興4
増田, 隆夫5
Keywords: n-Hexane cracking
Light olefin
MFI zeolite catalyst
Nano zeolite catalyst
Low diffusion resistance
Issue Date: 1-Jul-2012
Publisher: Japan Petroleum Institute
Journal Title: Journal of the Japan Petroleum Institute
Volume: 55
Issue: 4
Start Page: 267
End Page: 274
Publisher DOI: 10.1627/jpi.55.267
Abstract: Catalytic cracking of n-hexane over MFI-type zeolite catalysts was examined at a reaction temperature of 823 K under atmospheric pressure. Conversion of n-hexane depended on the Si/Al ratio of the MFI-type zeolite catalyst, so the relationships between the product yields and n-hexane conversion could be fitted as single, smooth curves. To investigate the effect of crystal size of MFI-type zeolite on the catalytic activity, light olefin yield and product composition, nano- and macro-sized MFI-type zeolites with crystal sizes of approximately 150-200 nm and 1.5 μm, respectively, were prepared. The nano-sized zeolite exhibited a high n-hexane conversion with stable activity for 18 h compared with the macro-sized zeolite. The high activity of the nano-sized MFI-type zeolite is considered to be due to rapid diffusion of the produced light olefins out of the intracrystalline pores of the nano-zeolite due to the low diffusion resistance. Accordingly, the nano-sized zeolite achieved high yield of light olefins (approximately 35 %) and long catalyst lifetime.
MFI型ゼオライト触媒によるn-ヘキサンの接触分解について検討した。ゼオライト触媒の酸点密度や結晶サイズについて詳細に検討するため,熱分解の影響がほとんどない反応温度823Kで行った。MFI型ゼオライトによるn-ヘキサン接触分解では,触媒活性が安定しており,酸点密度の異なるMFI型ゼオライトを用いた場合,生成物収率とn-ヘキサン転化率の関係は一本の曲線で表せることが明らかになった。さらに,結晶サイズの異なるマクロクリスタル(1.5 μm)とナノクリスタル(150-200 nm)を合成し,ゼオライト触媒の結晶サイズが触媒活性や低級オレフィン収率に与える影響について検討した。ナノクリスタルを用いた場合,マクロクリスタルと比較して,低級オレフィン選択率が高く,高活性を維持する結果となった。これは,マクロクリスタルに析出したコーク量よりもナノクリスタルに析出したコーク量が少なかったことから,結晶サイズの微小化によって原料/生成物の細孔内拡散抵抗が低減したためであると考えられる。このようにMFI型ゼオライトナノクリスタルによるn-ヘキサンの接触分解は,長時間安定的に低級オレフィンを得られることが示唆された。
Type: article
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Submitter: 多湖 輝興

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