بررسي كاتاليزور ارتقاء يافته در فرايند ريفورمينگ بخار پروپان براي توليد هيدروژن

كارشناسي ارشد

پروپان به عنوان يك جزء اصلي ميعانات گازي از پتانسيل بالايي براي توليد هيدروژن در دماي پايين¬تر نسبت به متان برخوردار مي¬باشد. كاتاليست ها بر مبناي نيكل عملكرد مناسبي در فرآيندهاي ريفورمينگ بخار از منظر تبديل بالا و پايداري نسبي در برابر كك گيري و كلوخه شدن دارند و براي توليد هيدروژن مورد استفاده قرار مي¬گيرد. در اين راستا همچنان تلاش¬ها و پژوهش¬هاي زيادي براي بهبود گزينش پذيري، فعاليت و پايداري كاتاليزورهاي بر مبناي نيكل، در حال انجام است. در اين پژوهش ابتدا آلومنيات منيزيم MgAl2O4 با نسبت استوكيومتري 1MgO/Al2O3 = به روش هم رسوبي در فرايند ريفرمينگ بخار پروپان سنتز شده است. در بخش اول اين پژوهش ميزان تاثير بارگذاري نيكل در كاتاليزور Ni/MgAl2O4 در دماي C° 600 و GHSV= ml/(gr.hr) و نسبت مولي 3 H2O/C3H8= مورد بررسي قرار گرفت. براساس نتايج بدست آمده، با افزايش بارگذاري نيكل ميزان رسوب كربن در كاتاليزور افزايش يافته كه باعث افت فعاليت كاتاليزور مي¬شود. نتايج نشان داد كه كاتاليزور 10% وزني نيكل به دليل پايداري مناسب در طول واكنش و ميزان كك پايين در سطح كاتاليزور عملكرد بهتري نسبت به ديگر نمونه ها داشته است. در قسمت بعدي پژوهش فعاليت كاتاليزور 10% وزني نيكل به كمك ارتقاء دهنده-هاي مختلف لانتانيوم ،مس، آهن و سريم در بارگذاري 3% وزني ثابت مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به نتايج، كاتاليزور ارتقاء يافته با 3% وزني سريم در شرايط ثابت عملياتي بالاترين درصد تبديل پروپان (93%)، بالاترين بازده توليد هيدروژن ( 63 0/) در مدت زمان 420 دقيقه واكنش را داشته و به دليل دارا بودن اندازه كريستال¬هاي كوچكتر نيكل، سطح ويژه بالا و ميزان رسوب كربن بسيار پايين، از اين كاتاليزور به¬عنوان كاتاليزور بهينه از ميان نمونه¬هاي بررسي شده، استفاده گرديد. كاتاليست¬هاي سنتز شده با استفاده از آناليزهاي (XRD)، (BET)، (FESEM) و (TGA/DTA) تعيين مشخصه شدند. در بخش نهايي اين پژوهش درصد هاي وزني جزء فعال نيكل در بازه (5% -15%) و درصد هاي وزني ارتقاء دهنده سريم در بازه (1%-5%) توسط نرم افزار طرحي آزمايشات در 12 آزمايش بهينه سازي گرديد. شرايط بهينه به صورت 84/11 % وزني نيكل، 55/3 % وزني سريم تعيين شد. نتايج كاتاليزور بهينه براي پارامترهاي غير فعال شدن 1¬% ، ميزان تبديل پروپان 98 % و ميزان بازده توليد هيدروژن 62 % به صورت تجربي تحت شرايط بهينه بدست آمد كه با مقادير بدست آمده توسط مدل توسعه¬يافته مطابقت دارد. واژه‌هاي كليدي: ريفورمينگ بخار پروپان ، هيدروژن ، كاتاليست نيكل ،ارتقادهنده، اكسيد سريم، آلومنيات منيزيم

191275

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر امين بازياري

ترموسينتيك و كاتاليست

دكتر سيد مهدي علوي