Hydrogenation of carbon dioxide by hybrid catalysts, direct synthesis of aromatics from carbon dioxide and hydrogen

Authors

  • Chi-Kung Kuei,

    1. Department of Chemical Engineering, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, Republic of China 10764
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  • Min-Dar Lee

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, Republic of China 10764
    • Department of Chemical Engineering, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, Republic of China 10764
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Abstract

Direct synthesis of aromatics from carbon dioxide hydrogenation was investigated in a single stage reactor using hybrid catalysts composed of iron catalysts and HZSM-5 zeolite. Carbon dioxide was first converted to CO by the reverse water gas shift reaction, followed by the hydrogenation of CO to hydrocarbons on iron catalyst, and finally the hydrocarbons were converted to aromatics in HZSM-5. Under the operating conditions of 350°C, 2100 kPa, and CO2/H5 = 1/2, the maximum aromatic selectivity obtained was 22% with a CO2 conversion of 38% using fused iron catalyst combined with the zeolite. Together with the kinetic studies, thermodynamic analysis of the CO2 hydrogenation was also conducted. It was found that unlike Fischer Tropsch synthesis, the formation of hydrocarbons from CO2 may not be thermodynamically favored at higher temperatures.

Abstract

On a étudié la synthèse directe des aromatiques issus de l'hydrogénation du dioxyde de carbone dans un réacteur monoétagé utilisant des catalyseurs hybrides composés de catalyseurs de fer et de zéolithe HZSM-5. Le dioxyde de carbone a d'abord été converti en CO par la réaction inverse de déplacement eau-gaz, suivie de l'hydrogénation du CO en hydrocarbures sur un catalyseur de fer, puis les hydrocarbures ont finalement été convertis en aromatiques dans le HZSM-5. Dans des conditions d'opération à 350°C, 2 100 kPa avec un CO2/H2 = 1/2, la sélectivité en aromatique maximum obtenue est de 22% avec une conversion du CO2 de 38%, avec un catalyseur de fer fondu combiné à la zéolithe. En même temps que les études de cinétique, on a procédé à l'analyse thermodynamique de l'hydrogénation du CO2. On a trouvé que contrairement à la synthèse de Fischer Tropsch, la formation d'hydrocarbures à partir du CO2 peut ne pas être facilitée à des températures élevées.

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