Date of Award

9-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Chemical Engineering (MSChE)

Department

Chemical and Petroleum Engineering

First Advisor

Mohammednoor Al Tarawneh

Abstract

The purpose of this project is to investigate capacity of selected formulations of catalysts toward the hydrodeoxygenation (HDO) of biomass model compounds in the gas phase with the underlying aim to produce hydrocarbon cuts that can be directly used as transportation fuels. The first part of this project is to devoted to illustrate procedures for the synthesis of potent (HDO) catalysts. Synthesized catalysts encompass nickel (Ni), cobalt (Co) and palladium (Pd) supported on zeolite, cerium oxide (CeO2) or alumina (Al2O3). Various characterization techniques such as X-ray Diffraction (XRD), Temperature Programmed Reduction (TPR) were deployed to comprehend the structures of the catalyst and to illustrate the origin of the observed catalytic HDO capacity. Three reactions were done with each chapter. Starting with a HDO reaction for vanillin using palladium over cerium oxide, appreciable loads of guaiacol was produced at a conversion of 95%. The second investigated reaction constitutes gas-phase pyrolysis of anisole with and without introduction of hydrogen molecules. Major observed products include phenol, toluene and benzofuran. Through the last reaction, we investigated HDO of anisole as using four different catalysts to see the effect of these catalysts on the reaction. The products of this reaction consist of phenols, toluene or cresols where the highest conversion of anisole was attained when deploying a nickel cobalt zeolite (Ni-Co-Zeolite) catalyst. Outcomes from this work shall be useful to assess the HDO’s capacity exerted by of mixed metal oxides catalysts at mild conditions (intermediate temperatures, ambient pressure, moderate H2/Feed ratio).

Arabic Abstract


ترقية الكتلة الحيوية إلى الزيت الحيوي: الأكسدة الهيدروجينية التحفيزية والتحلل الحراري لمركبات نماذج الكتلة الحيوية للفانيلين والأنيسول

الغرض من هذا المشروع هو التحقيق في قدرة الصيغ المختارة من المحفزات تجاه الأكسجة الهيدروجينية (HDO) لمركبات نماذج الكتة الحيوية في الطور الغازي مع الهدف الأساسي لإنتاج قطع هيدروكربونية يمكن استخدامها مباشرة كوقود للنقل. الجزء الأول من هذا المشروع مخصص لتوضيح الإجراءات الخاصة بتركيب المواد الحفازة القوية ( محفزات HDO تشتمل المحفزات المركبة على النيكل (Ni) والكوبالت (Co) و البلاديوم (Pd) المدعوم بالزيوليت ، وأكسيد السيريوم (CeO2) أو الألومينا (Al2O3)) تم نشر تقنيات توصيف مختلفة مثل حيود الأشعة السينية (XRD) وتقليل درجة الحرارة المبرمج (TPR) لفهم هياكل المحفز ولتوضيح أصل قدرة HDO التحفيزية المرصودة. سيتم إجراء ثلاثة تفاعلات. بدءاً من تفاعل HDO للفانيلين باستخدام البلاديوم فوق أكسيد السيريوم ، تم إنتاج كميات ملحوظة من الغاياكول عند تحويل 95%. ويشكل التفاعل الثاني الذي تم فحصه انحلالاً حرارياً للينسول مع إدخال جزيئات الهيدروجين وبدونه. المنتجات الرئيسية التي تمت ملاحظتها بما في ذلك الفينول والتولوين والبنزوفوران. من خلال التفاعل الأخير ، قمنا بفحص HDO لأنسيول باستخدام أربعة محفزات مختلفة لمعرفة تأثير هذه العوامل الحفازة على التفاعل. تتكون نواتج هذا التفاعل من الفينولات أو التولوين أو الكريسولات حيث تم تحقيق أعلى تحويل للأنسول عند استخدام محفز نيكل كوبالت زيوليت. (Ni-Co-Zeolite) يجب أن تكون نتائج هذا العمل مفيدة لتقييم قدرة HDO التي تمارسها محفزات أكاسيد المعادن المختلطة في ظروف معتدلة (درجات حرارة متوسطة ، ضغط محيط ، نسبة H2 / نسبة التغذية).

Download
COinS