The application of 3D printing in the designing of channel structures in monolithic catalysts dedicated to the oxidative coupling of methane

• Autorzy: Hędrzak E. , Michorczyk P.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.17.029.6340

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie drukowania 3D do modelowania struktury kanałów w monolitycznych katalizatorach dedykowanych dla procesu utleniającego sprzęgania metanu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, a new preparation method is proposed to obtain high temperature monolithic structures for catalytic applications. A commercial 3D printer was used to synthesise polymeric templates that were utilised in the designing of channel structures in monolithic catalysts. New materials with manganese and sodium tungstate supported on corundum with macropores of well-defined shapes and sizes were prepared; their catalytic performance was investigated in the process of the oxidative coupling of methane.

PL

W niniejszym artykule zaproponowano nową metodę otrzymywania wysokotemperaturowych struktur monolitycznych do zastosowań katalitycznych. Wykorzystano komercyjną drukarkę 3D, aby zsyntezować polimerowe templaty, których użyto do modelowania struktury kanałów w monolitycznych katalizatorach. Przygotowano nowe materiały zawierające mangan i wolframian sodowy na nośniku korundowym, posiadające makropory o dobrze zdefiniowanym kształcie i rozmiarze. Ich właściwości katalityczne zostały zbadane w procesie utleniającego sprzęgania metanu.

Słowa kluczowe

EN

monolithic catalysts; 3D printing; oxidative coupling of methane

PL

katalizatory monolityczne; drukowanie 3D; utleniające sprzęganie metanu

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 3(114)
• Strony: 31--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Hędrzak E.

• Institute of Organic Chemistry and Technology, Faculty of Chemical Engineering and Technology, Cracow University of Technology

autor

Michorczyk P.

• Institute of Organic Chemistry and Technology, Faculty of Chemical Engineering and Technology, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Chua Y.T., Mohamed A.R., Bhatia S., Oxidative coupling of methane for the production of ethylene over sodium-tungsten-manganese-supported-silica catalyst (Na-W-Mn/SiO2), Applied Catalysis A: General, vol. 343, 2008, 142–148.
• [2] Arndt S., Otremba T., Simon U., Yildiz M., Schubert H., Schomäcker R., Mn-Na2WO4/SiO2 as catalyst for the oxidative coupling of methane. What is really known?, Applied Catalysis A: General, vol. 425–426, 2012, 53–61.
• [3] Elkins T.W., Hagelin-Weaver H.E., Characterization of Mn-Na2WO4/SiO2 and Mn-Na2WO4/MgO catalysts for the oxidative coupling of methane, Applied Catalysis A: General, vol. 497, 2015, 96–106.
• [4] Michorczyk B., Suszyński K., Smoleń P., Hędrzak E., Utleniające sprzęganie metanu zintegrowane w jednym reaktorze z odwodornieniem etanu do etenu, Przemysł Chemiczny, vol. 95, 2016, 1936–1940.
• [5] Michorczyk B., Ogonowski J., Michorczyk P., Węgrzyniak A., Katalizatory dla procesu utleniającego sprzęgania metanu, Przemysł Chemiczny, vol. 93, 2014, 1166–1173.
• [6] Michorczyk B., Hędrzak E., Study of oxidative coupling of methane integrated with CO oxidation, Technical Transactions, 2017 (article accepted for publication).
• [7] Liu H., Yang D., Gao R., Chen L., Zhang S., Wang X., A novel Na2WO4-Mn/SiC monolithic foam catalyst with improved thermal properties for the oxidative coupling of methane, Catalysis Communications, vol. 9, 2008, 1302–1306.
• [8] Greish A.A., Glukhov L.M., Finashina E.D., Kustov L.M., Sung J.S., Choo KY., Kim T.H., Comparison of activities of bulk and monolith Mn-Na2WO4/SiO2 catalysts in oxidative coupling of methane, Mendeleev Communications, vol. 19, 2009, 337–339.
• [9] Wang W., Ji S., Pan D., Li C., A novel particle/monolithic two-stage catalyst bed reactor and their catalytic performance for oxidative coupling of methane, Fuel Processing Technology, vol. 92, 2011, 541–546.
• [10] Wang W., Zhang Z., Ji S., Particle/metal-based monolithic catalysts dual-bed reactor with beds-interspace supplementary oxygen: Construction and performance for oxidative coupling of methane, Journal of Natural Gas Chemistry, vol. 21, 2012, 400–406.
• [11] Michorczyk P., Hędrzak E., Węgrzyniak A., Preparation of monolithic catalysts using 3D printed templates for oxidative coupling of methane, Journal of Materials Chemistry A, vol. 4, 2016, 18753–18756.
• [12] Hędrzak E., Michorczyk P., Trójwymiarowe drukowanie: od projektu do gotowego produktu, [in:] Leśny J., Panfil M., Nyćkowiak J. (Eds.), Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce. Nauki Techniczne i Inżynieryjne. Część V, Młodzi Naukowcy, Poznań 2016, 65–71.
• [13] Hędrzak E., Michorczyk P., Trójwymiarowe drukowanie: przegląd metod, [in:] Leśny J., Panfil M., Nyćkowiak J. (Eds.), Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce. Nauki Techniczne i Inżynieryjne. Część V, Młodzi Naukowcy, Poznań 2016, 72–78.
• [14] Godini H.R., Gili A., Görke O., Arndt S., Simon U., Thomas A., Schomäcker R., Wozny G., Sol-gel method for synthesis of Mn-Na2WO4/SiO2 catalyst for methane oxidative coupling, Catalysis Today, vol. 236, 2014, 12–22.
• [15] Pak S., Qiu P., Lunsford J.H., Elementary reactions in the oxidative coupling of methane over Mn/Na2WO4/SiO2 and Mn/Na2WO4/MgO catalysts, Journal of Catalysis, vol. 179, 1998, 222–230.
• [16] Liu H., Wang X., Yang D., Gao R., Wang Z., Yang J., Scale up and stability test for oxidative coupling of methane over Na2WO4-Mn/SiO2 catalyst in a 200 ml fixed-bed reactor, Journal of Natural Gas Chemistry, vol. 17, 2008, 59–63.
• [17] Shahri S.M.K., Pour A.N., Ce-promoted Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst for oxidative coupling of methane at atmospheric pressure, Journal of Natural Gas Chemistry, vol. 19, 2010, 47–53.
• [18] Wang J., Chou L., Zhang B., Song H., Zhao J., Yang J., Li S., Comparative study on oxidation of methane to ethane and ethylene over Na2WO4-Mn/SiO2 catalysts prepared by different methods, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, vol. 245, 2006, 272–277.
• [19] Tiemersma T.P., Tuinier M.J., Gallucci F., Kuipers J.A.M., van Sint Annaland M., A kinetics study for the oxidative coupling of methane on a Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst, Applied Catalysis A: General, vol. 433–434, 2012, 96–108.
• [20] Koirala R., Büchel R., Pratsinis S.E., Baiker A., Oxidative coupling of methane on flamemade Mn-Na2WO4/SiO2: Influence of catalyst composition and reaction conditions, Applied Catalysis A: General, vol. 484, 2014, 97–107.
• [21] Daneshpayeh M., Khodadadi A., Mostoufi N., Mortazavi Y., Sotudeh-Gharebagh R., Talebizadeh A., Kinetic modeling of oxidative coupling of methane over Mn/Na2WO4 /SiO2 catalyst, Fuel Processing Technology, vol. 90, 2009, 403–410.
• [22] Shahri S.M.K., Alavi S.M., Kinetic studies of the oxidative coupling of methane over the Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst, Journal of Natural Gas Chemistry, vol. 18, 2009, 25–34.

Uwagi

EN

Section "Chemistry"

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)