بررسي عملكرد كاتاليست Ni/ZnAl2O4 در فرايند ريفرمينگ خشك متان

كارشناسي ارشد

فرايند ريفرمينگ متان با دي¬اكسيد¬كربن به دليل مصرف دو گاز گلخانه¬اي و توليد گاز سنتز با نسبت H2/CO نزديك به 1، داراي اهميت است. مهم‌ترين مشكل اين واكنش، غيرفعال شدن سريع كاتاليست در اثر كلوخه شدن و يا تشكيل رسوب كربن است. روش¬هاي متعددي براي كاهش رسوب كربن و افزايش فعاليت كاتاليست وجود دارد كه مي¬توان به استفاده از پايه و ارتقادهنده¬هاي مناسب اشاره كرد. در اين پژوهش، اسپينل آلومينات ¬روي با داشتن ويژگي¬هاي منحصربه‌فرد از قبيل پايداري حرارتي بالا، مقاومت مكانيكي بالا و اسيديته¬ي سطحي پايين به‌عنوان پايه¬ي كاتاليست نيكل استفاده شد و براي نخستين بار در فرايند ريفرمينگ خشك متان موردبررسي قرار گرفت. ZnAl2O4 با ساختار نانوكريستال از روش هم رسوبي سنتز و مقادير وزني متفاوتي از نيكل تلقيح شد. كاتاليست با 5/12 % وزني نيكل بالاترين تبديل اوليه (70%) را در واكنش ريفرمينگ با دماي C˚ 700، ml/(h.gcat)18000=GHSV و 1:1:1=CO2:CH4:N2 داشت اما پس از گذشت 8 ساعت از واكنش به دليل رسوب بالاي كربن (مطابق با آناليز TG)، تبديل مقدار زيادي كاهش پيدا كرد. به‌منظور حذف رسوب كربن و افزايش پايداري كاتاليست¬ها، از ارتقادهنده سريم با مقادير 3، 5 و 7% وزني استفاده شد. افزودن سريم، موجب بهبود پخش نيكل و پيوند بين فاز فعال و پايه شد و تبديل اوليه¬ي كاتاليست را افزايش داد. سريم با دارا بودن خاصيت تبادل بالاي اكسيژن، موجب گاز سازي كك شده و ميزان رسوب كربن را كاهش داده و درنتيجه موجب بهبود پايداري كاتاليست شد. عملكرد كاتاليست به‌طور قابل‌توجهي تحت تأثير مقدار سريم بود. اگرچه كاتاليست با 7% وزني سريم، تبديل اوليه¬ي بالاتري (75%) را نشان داد، اما كاتاليست با 5% وزني سريم پايدارتر بوده (ميزان افت فعاليت 6/3 %) و به‌عنوان كاتاليست بهينه انتخاب شد. در مرحله¬ي بعد تأثير دما در محدوده¬ي C˚800-650 بر تبديل كاتاليست¬هاي Ni(12.5)/ZnAl2O4 و Ni(12.5)/Ce(5)-ZnAl2O4 بررسي شد. با افزايش دما ميزان تبديل اوليه كاتاليست¬ها افزايش‌يافته و در تمامي دماها تبديل كاتاليست ارتقا يافته با سريم بيشتر بود. در دماي C˚ 800 بالاترين تبديل (حدود %82) حاصل شد.

189588

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر گلشن مظلوم

ترموديناميك و سينتيك

دكتر سيد مهدي علوي املشي