ساخت و بررسي عملكرد كاتاليست اسپينلي CuO-Al2O3 در فرايند ريفرمينگ مرطوب متانول

كارشناسي ارشد

توليد گاز هيدروژن با استفاده از واكنش ريفرمينگ مرطوب متانول، 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 و كلوخگي مي¬باشد. به دليل فعاليت بالا و عملكرد بهتر فلز مس در مقايسه با فلزات گروه 8-10 جدول تناوبي، مس متداول¬ترين فلز مورد استفاده در فرايند ريفرمينگ مرطوب متانول است. در اين پژوهش، روش مكانيكي-شيميايي جهت تهيه نانو كاتاليست¬ CuO-Al2O3 با نسبت هاي مولي CuO:Al2O3 برابر 1:1، 1:2، 1:3و 1:4 به كار گرفته شد. كاتاليست CuO/Al2O3با نسبت مولي 1:1 بالاترين ميزان فعاليت (80%) و گزينش پذيري نسبت به هيدروژن (82%) را از خود نشان داد. نتايج نشان دادند كه با كاهش مقدار اكسيد آمس به اكسيد آلومينيوم، ميزان تبديل متانول در دماي C ֯ 450 از 80% به 42% كاهش مي يابد. همچنين ميزان افت تبديل متانول براي كاتاليست بهينه ، در مدت زمان واكنش در حدود 10% بوده است. به منظور مقايسه روش سنتز، كاتاليست CuO-Al2O3 با دو روش تلقيح و مكانيكي-شيميايي تهيه گرديد و مقايسه شد. نتايج نشان دادند كه كاتاليست تهيه شده به روش تلقيح داراي ميزان تبديل 75% مي باشد، كه در مقايسه با روش تهيه مكانيكي (80%) ميزان فعاليت كمتري دارد. همچنين ميزان افت تبديل متانول در كاتاليست تهيه شده به روش تلقيح در مدت زمان 600 دقيقه از واكنش در حدود 40% مي باشد كه نشان از عدم پايداري مناسب اين روش تهيه مي باشد. بخش نهايي اين پژوهش به بررسي تأثير استفاده از اكسيد كبالت (به عنوان ارتقادهنده) با ميزان بارگذاري¬هاي 5% ،10% و 15% وزني مي¬پردازد. نتايج نشان دادند كه افزودن اكسيد كبالت به يك مقدار وزني بهينه(10%) منجر به كاهش كك گرفتگي و افزايش ميزان تبديل (85%) مي گردد. همچنين در مدت زمان 600 دقيقه از واكنش ميزان تبديل متانول بدون افت مي باشد. علاوه بر اين كاتاليست بهينه مورد بررسي شرايط عملياتي از قبيل سرعت فضايي ، نسبت خوراك (CH3OH/H2O)، دماي كلسيناسيون و دماي احيا قرار گرفت و تعيين مشخصات شيميايي وفيزيكي كاتاليست هاي تهيه شده با استفاده از آناليز هاي FTIR ،TG/DTA ،BET ،TPR ،XRD و FESEM صورت گرفت.

195991

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي گرايش طراحي فرايند

دكتر مهران رضايي ودكتر سيد مهدي غلوي