استفاده از تقويت‌كننده‌هاي اكسيد فلزي بر كاتاليست‌هاي حاوي كبالت در تبديل كاتاليستي كربن‌دي‌اكسيد به محصولات باارزش افزوده

كارشناسي ارشد

تبديل كاتاليستي CO2به عنوان يك گاز گلخانه‌اي به سوخت‌ها و مواد شيميايي با ارزش از اهميت فراواني برخوردار است. در اين ميان فرآيند متان‌سازي كربن‌دي‌اكسيد يكي از مهمترين روش‌هاي حذف و تبديل كربن‌دي‌اكسيد مي‌باشد. همچنين اين فرآيند به عنوان يكي از روش‌هاي حذف اكسيد‌هاي كربن از مخلوط گازها در واحد‌هاي توليد هيدروژن يا آمونياك و براي خالص‌سازي جريان هيدروژن در پالايشگاه‌ها، واحدهاي توليد اتيلن و در پيل‌هاي سوختي به كار برده مي‌شود. از ميان كاتاليست‌هاي مورد استفاده در اين واكنش، كاتاليست نيكل بر پايه آلومينا داراي عملكرد مناسب، همچنين برمبناي دو ماده‌ي اقتصادي است و مورد توجه بسياري قرار گرفته است. در اين پژوهش ابتدا تاثير بارگذاري درصدهاي 5، 10، 15 و 20 درصد نيكل بر عملكرد كاتاليستي كاتاليست‌ Ni-Al2O3 تهيه شده به روش نوين و ساده مكانيكي-شيميايي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه سنتز مكانيكي-شيميايي جهت ساخت كاتاليست‌هاي Ni-Al2O3 مؤثر بوده و اين نمونه‌ها داراي سطح ويژه‌ي m2/g 5/296-4/175بودند. كاتاليست ساخته شده با 15% نيكل بالاترين تبديل23/75% و گزينش‌پذيري 8/96% را براي توليد حداكثر متان در دماي C°400 دارد و به عنوان نمونه كاتاليست بهينه انتخاب گرديد. سپس اثر افزودن درصدهاي مختلف فلز دوم كبالت مورد بررسي قرار گرفت. افزودن فلز كبالت پراكندگي ذرات را بهبود مي‌بخشد. نمونه‌ي 15Ni-12.5Co-Al2O3 با سطح ويژه‌ي m2/g96/129، ميزان تبديل CO2 2/76% و انتخاب‌پذيري CH4 39/96% را در دماي C°400 نشان داد. پس از مشخص شدن ميزان بهينه فلز كبالت، كاتاليست‌ دوفلزي 15Ni-12.5Co-Al2O3 با ارتقاءدهنده‌هاي مختلف Ce ,La ,Ba Mn ,Fe و Zr ساخته شده و مورد تست راكتوري قرار گرفتند كه از ميان آنها نمونه‌ي حاوي آهن بيشترين و بهترين عملكرد را در دماهاي پايين‌تر نشان داد و ميزان تبديل CO2 و انتخاب‌پذيري CH4 در دماي C°300 به ترتيب 2/61% و 87/98% بود. اثر بارگذاري‌هاي مختلف آهن نيز بررسي شد و كاتاليست ارتقايافته‌ي Ni-Co-Fe-Al2O3 با بارگذاري 5% آهن و 5/12% كبالت و 15% نيكل بر پايه آلومينا به عنوان كاتاليست بهينه انتخاب شد. همچنين تاثير دماي كلسيناسيون، اثر نسبت خوراك، GHSV و پايداري نيز بر نمونه‌هاي دوفلزي 15Ni-12.5Co-Al2O3 و نمونه ارتقاءيافته با آهن بررسي شد. خواص شيمي فيزيكي كاتاليست‌هاي تهيه شده نيز با استفاده از آناليز‌هاي مختلف شامل XRD،BET ،TGA ،TPR ،FTIR ،Fe-SEM ،EDX-maping مورد ارزيابي قرار گرفت.

194517

دانشگاه علم و صنعت ايران

ترموسينتيك و كاتاليست

دكتر سيد مهدي علوي - دكتر مهران رضايي