ساخت و بررسي عملكرد نانو كاتاليست Ni-MgO-Al2O3 در فرايند ريفرمينگ خشك متان

كارشناسي ارشد

چكيده توليد گاز سنتز با استفاده از واكنش ريفرمينگ خشك متان، هم از لحاظ صنعتي و هم از نظر زيست محيطي از اهميت بسيار زيادي برخوردار است و مهم¬ترين مشكل اين فرايند، غير فعال شدن كاتاليست-هاي مورد استفاده بر اثر تشكيل كك مي¬باشد. به دليل در دسترس بودن و قيمت پايين فلز نيكل در مقايسه با فلزات گرانبها، نيكل متداول¬ترين فلز مورد استفاده در فرايند ريفرمينگ خشك متان است. در اين پژوهش، روش هم¬رسوبي جهت سنتز نانو كاتاليست¬ Ni-MgO-Al2O3 (NMA) با نسبت مولي MgO/Al2O3 برابر يك (جهت تشكيل آلومينات منيزيم) جهت استفاده در ريفرمينگ خشك متان به كار گرفته شد. تأثير ميزان بارگذاري نيكل، نسبت خوراك (CO2/CH4) و سرعت فضايي گاز (GHSV) براي نمونه¬هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. خصوصيات ساختاري نمونه¬هاي تهيه شده نشان مي¬دهند كه تمامي نمونه¬ها داراي ساختار نانو كريستالي با سطح ويژه بالا در حدود m2.g-1190 هستند. نتايج نشان دادند كه با افزايش ميزان بارگذاري نيكل، ميزان تبديل متان، دي¬اكسيد كربن و تشكيل كك بر روي سطح كاتاليست افزايش يافته و بالاترين ميزان تبديل (به ترتيب 75 و 80 %) و تشكيل كك براي كاتاليست 15% وزني نيكل بدست آمد. همچنين اين كاتاليست¬ها پايداري بالايي (به جز نمونه حاوي 15% وزني نيكل) را در مدت زمان 700 دقيقه از واكنش از خود نشان دادند. ميزان افت تبديل متان براي كاتاليست 5/12% وزني نيكل، در مدت زمان واكنش در حدود 2/0 درصد بوده است. به منظور مقايسه روش سنتز، كاتاليست Ni/MgAl2O4 با بارگذاري 5/12% وزني نيكل ( به عنوان بهترين نمونه از منظر پايداري و ميزان تبديل)، با روش تلقيح تهيه و با كاتاليست NMA مقايسه گرديد. نتايج نشان دادند كه روش تلقيح موجب افزايش 5% ميزان تبديل و كاهش ميزان پايداري كاتاليست مي¬گردد. بخش نهايي اين پژوهش به بررسي تأثير استفاده از اكسيد سريم (به عنوان ارتقادهنده) با ميزان بارگذاري¬هاي مختلف و روش¬هاي سنتز متفاوت مي¬پردازد. نتايج نشان دادند كه افزودن اكسيد سريم منجر به كاهش كك گرفتگي كاتاليست NMA مي¬گردد و نمونه ارتقاداده شده حاوي 3% وزني سريم تهيه شده با روش تلقيح، كمترين ميزان تشكيل كك (3% از وزن كاتاليست) را نسبت به ساير نمونه¬هاي تهيه شده نشان مي¬دهد. كلمات كليدي : گاز سنتز، ريفرمينگ خشك، كاتاليست نيكل، هم¬رسوبي، تلقيح، تشكيل كربن، ارتقادهنده، اكسيد سريم

189068

دانشگاه علم و صنعت ايران

ترموديناميك و سينتيك

دكتر سيد مهدي علوي - دكتر مهران رضايي