اثر تقويت كننده كبالت و منگنز بر كاتاليزور نيكل بر پايه آلومينات منيزيم در فرايند اكسيداسيون كاتاليستي متان

كارشناسي ارشد

اكسيداسيون كاتاليستي متان به عنوان تكنولوژي اميدواركننده‌اي براي استفاده منطقي و پاك از اين منبع انرژي فسيلي، به شمار مي‌آيد. كاتاليست‌ها‌، اكسيداسيون كامل متان را در دماهاي بسيار پايين‌تر امكان پذير كرده و از انتشار آلاينده‌ها تا حد زيادي جلوگيري مي‌كنند. از ميان كاتاليست‌هاي مورد استفاده در اين فرآيند، كاتاليست‌هاي حاوي نيكل، كبالت و منگنز به سبب احياپذيري بهتر و تحرك بالاي اكسيژن، فعاليت و طول عمر بالايي را از خود نشان داده و همچنين از قيمت ارزان‌تري برخوردارند. علاوه بر اين، آلومينات منيزيم نيز با توجه به سطح ويژه و تخلخل بالا، مقاومت حرارتي، پايداري شيميايي و فيزيكي از كاربردي‌ترين پايه‌ها در فرآيندهاي كاتاليستي به شمار مي‌آيد. در اين پژوهش ابتدا اسپينل آلومينات منيزيم به روش مكانيكي-شيميايي به عنوان پايه تهيه شد. سپس مقادير 5، 10، 15 و 20 درصد وزني نيكل به روش تلقيح بر روي پايه بارگذاري شد. كاتاليست Ni/MgAl2O4%20 بالاترين ميزان فعاليت و گزينش‌پذيري نسبت به دي‌اكسيد كربن را از خود نشان داد. سپس اثر بارگذاري مقادير 1، 3، 5 و 7 درصد وزني فلزات كبالت و منگنز به عنوان ارتقاءدهنده در كنار نيكل 20%، مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت كاتاليست‌هاي، Ni/MgAl2O4%20-Co%3 و Ni/MgAl2O4%20-Mn%5 به عنوان مقادير بهينه انتخاب شدند. استفاده از ارتقاءدهنده‌هاي كبالت و منگنز عملكرد كاتاليست را بهبود بخشيده و منجر به اكسيداسيون كامل متان گرديد. علاوه بر اين كاتاليست‌هاي بهينه مورد بررسي تحت شرايط عملياتي از قبيل سرعت فضايي گاز(GHSV)، نسبت خوراك (O2/CH4) و رقيق‌كردن خوراك با گاز حامل آرگون قرار گرفتند. همچنين پايداري كاتاليست‌هاي بهينه و تاثير دماي كلسيناسيون بر روي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. تعيين مشخصات شيميايي و فيزيكي كاتاليست‌هاي تهيه شده با استفاده از آناليز‌هاي FTIR، TG/DTA، XRD،BET وFESEM صورت گرفت.

195012

دانشگاه علم و صنعت ايران

ترموسينتيك و كاتاليست

دكتر سيد مهدي علوي املشي - دكتر مهران رضايي