Catalytic methane coupling under periodic operation

Authors

  • Y. Mortazavi,

    1. Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1
    Current affiliation:
    1. Chemical Engineering Department, University of Tehran, Tehran, Iran
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  • R. R. Hudgins,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1
    • Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1
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  • P. L. Silveston

    1. Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1
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Abstract

Composition modulation strategies for improving selectivity to the C2 products in the oxidative coupling of methane were investigated experimentally with Li2O/MgO and CeO/Li2O/MgO catalysts at about 100 kPa pressure and 750°C. Strategies used were 1) “methane cycling” between mixtures with different concentrations of CH4, 2) “oxygen cycling” between mixtures with different concentrations of oxygen, 3) bang-bang cycling (air-CH4), and 4) flushing the catalyst with an inert between exposures to reactants.

Experimental C2 yields and ethylene to total C2 ratios showed that composition forcing is better with the Ce/Li/MgO catalyst. Methane cycling proved to be the best strategy explored.

Abstract

Des stratégies de modulation de la composition visant à améliorer la sélectivité en produits de C2 dans le couplage oxydant du méthane ont été étudiées expérimentalement avec des catalyseurs de Li2O/MgO et de CeO/Li2O/MgO à une pression d'environ 100 kPa et à 750°C. Ces stratégies sont: (1) le «cyclage du méthane» entre des mélanges de différentes concentrations de CH4; (2) le «cyclage de l'oxygène» entre des mélanges de différentes concentrations d'oxygène; (3) le cyclage «bang bang» (air-CH4); (4) le nettoyage du catalyseur par une substance inerte entre des expositions aux réactifs.

Les rendements en C2 expérimentaux et les rapports entre l'éthylène et le C2 total montrent que le forçage de la composition est meilleur avec le catalyseur Ce/Li/MgO. Le cyclage du méthane s'avère la meilleure stratégie explorée.

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